DE112018002891T5

DE112018002891T5 - Druckluftwärmetauscher, Entfeuchtungseinheit mit Wärmetauscher und Entfeuchtungssystem mit Entfeuchtungseinheit

Info

Publication number: DE112018002891T5
Application number: DE112018002891.7T
Authority: DE
Inventors: Tomoyuki Iwata; Tetsuo Sakaguchi; Kunihide Fujii; Shunsuke Uchida
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2017-06-08
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2020-02-20
Also published as: US20200094185A1; MX2019014613A; RU2019143082A; US11135548B2; CN110720019B; KR20200015521A; TWI756429B; JP6819877B2; RU2759885C2; JP2018204914A; CN110720019A; RU2019143082A3; TW201903345A; WO2018225592A1; BR112019025321A2; KR102507992B1

Abstract

[Aufgabe] Die Schaffung eines Druckluftwärmetauschers, in dem eine Strömungsdurchgangsführung effizienter gestaltet wird, einer Druckluftentfeuchtungseinheit, die den Wärmetauscher verwendet, und eines Entfeuchtungssystems mit der Entfeuchtungseinheit.[Lösung] Ein Wärmetauchströmungsdurchgangsabschnitt 20 wird durch abwechselndes Winden zweier spiralförmiger erster und zweiter Wärmeübertragungswände 24 und 25 um den Außenumfang eines zylindrischen Strömungsdurchgangsrohres 10, in dessen Innerem eine Kältequelle 3 in einem Hauptwärmetransferströmungsdurchgang 11 angeordnet ist, gebildet, wobei in der radialen Richtung des Strömungsdurchgangsrohres 10 dazwischen ein Spalt vorgesehen ist. Ein Einlassströmungsdurchgang 21 und ein Auslassströmungsdurchgang 22 für die Zufuhr von Druckluft in das Strömungsdurchgangsrohr 10 und die Abfuhr von Druckluft aus dem Strömungsdurchgangsrohr 10 werden durch den Spalt zwischen den Wärmeübertragungswänden 24 und 25 abwechselnd in der radialen Richtung gebildet. Zwischen der Druckluft, die in dem Strömungsdurchgang 21 fließt, und der Druckluft, die in dem Strömungsdurchgang 22 fließt, erfolgt ein Wärmetausch.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Druckluftwärmetauscher, der beispielsweise dazu verwendet wird, Druckluft durch Kühlen der Druckluft zu entfeuchten, eine Druckluftentfeuchtungseinheit, die den Wärmetauscher einsetzt, und ein Druckluftentfeuchtungssystem, das die Entfeuchtungseinheit aufweist.
Stand der Technik
Wie in den Patentdokumenten (PTL 1 und PTL 2) beschrieben ist, ist eine Entfeuchtungseinheit bekannt, die Druckluft, welche von außen zugeführt wird, durch Kühlen der Druckluft entfeuchtet, die die Druckluft nach der Entfeuchtung (nach dem Kühlen) durch Wärmetausch mit Druckluft vor der Entfeuchtung (vor der Kühlung) wieder aufheizt (deren Kälte verringert), und die die Druckluft nach außen abführt. Die Entfeuchtungseinheit umfasst einen Hauptkühlabschnitt, der ein Kühlrohr aufweist und die zugeführte Druckluft entfeuchtet, indem er die Druckluft kühlt, und einen Wärmetauschabschnitt, der Druckluft vor der Entfeuchtung vorkühlt (zusätzlich kühlt) und der Druckluft nach der Entfeuchtung wieder aufheizt, indem er einen Wärmetausch zwischen der Druckluft vor der Entfeuchtung und der Druckluft nach der Entfeuchtung herbeiführt.
Bei der bekannten Entfeuchtungseinheit, die in jedem der Patentdokumente beschrieben ist, sind der Hauptkühlabschnitt und der Wärmetauschabschnitt, die sich in der axialen Richtung erstrecken, unabhängig und individuell ausgebildet, der Wärmetauschabschnitt ist an dem Hauptkühlabschnitt vorgesehen und Strömungsdurchgänge der Druckluft, die durch den Hauptkühlabschnitt und den Wärmetauschabschnitt hindurchtreten, sind miteinander an beiden Endabschnitten in der axialen Richtung verbunden. Wenn aber eine solche Gestaltung verwendet wird, ist es beispielsweise notwendig, die Strömung der Druckluft von dem Zeitpunkt, wenn die Druckluft in die Entfeuchtungseinheit eingebracht wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Druckluft abgeführt wird, mehrmals in der axialen Richtung umzukehren. Somit wird die Führung der Strömungsdurchgänge für die Druckluft in der Entfeuchtungseinheit komplex und ineffizient. Als Folge kann die Größe der Entfeuchtungseinheit zunehmen oder der Druckverlust der Druckluft kann sich erhöhen.
Zitierte Dokumente
Patentliteratur

PTL 1: Ungeprüfte japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2011-5374
PTL 2: Ungeprüfte japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 8-131754

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Eine technologische Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Druckluftwärmetauschers, bei dem die Führung der Strömungsdurchgänge effizienter ist, einer Druckluftentfeuchtungseinheit, die den Wärmetauscher verwendet, und eines Entfeuchtungssystems mit der Entfeuchtungseinheit.
Lösung der Aufgabe
Zur Lösung der Aufgabe liegt eine erste Erfindung der vorliegenden Anmeldung in einem Druckluftwärmetauscher, wobei der Wärmetauscher Folgendes umfasst: ein zylindrisches Strömungsdurchgangsrohr, das ein erstes Ende an einem Ende in einer axialen Richtung und ein zweites Ende an dem anderen Ende in der axialen Richtung aufweist und das einen Wärmetausch zwischen einer Wärmequelle und Druckluft in einem innenliegenden Hauptwärmetransferströmungsdurchgang durchführt, und einen Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitt, der einen Einlassströmungsdurchgang für die Zufuhr von Druckluft von außen in den Hauptwärmetransferströmungsdurchgang und einen Auslassströmungsdurchgang für die Abfuhr der Druckluft nach dem Wärmetausch von dem Hauptwärmetransferströmungsdurchgang nach außen aufweist und der einen Wärmetausch zwischen Druckluft, die in dem Einlassströmungsdurchgang fließt, und Druckluft, die in dem Auslassströmungsdurchgang fließt, durchführt. Der Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitt umfasst eine erste Wärmeübertragungswand und eine zweite Wärmeübertragungswand, die jeweils spiralförmig sind, wobei ein inneres Ende der ersten Wärmeübertragungswand und der zweiten Wärmeübertragungswand dicht an einem Außenumfang des Strömungsdurchgangsrohres fixiert ist, wobei die erste Wärmeübertragungswand und die zweite Wärmeübertragungswand in einem Zustand abwechselnd um den Außenumfang des Strömungsdurchgangsrohres gewunden sind, in dem zwischen ihnen ein festgelegter Spalt vorliegt, und wobei der Einlassströmungsdurchgang und der Auslassströmungsdurchgang abwechselnd durch den Spalt zwischen der ersten Wärmeübertragungswand und der zweiten Wärmeübertragungswand gebildet werden. In einem äußeren Umfangsabschnitt des Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitts sind eine Einlassöffnung, durch die Druckluft von außen in den Einlassströmungsdurchgang fließen kann, und eine Auslassöffnung, durch die Druckluft aus dem Auslassströmungsdurchgang herausfließen kann, ausgebildet. Eine Einlassöffnung, durch welche der Einlassströmungsdurchgang und der Hauptwärmetransferströmungsdurchgang miteinander kommunizieren, ist an der ersten Endseite des Strömungsdurchgangsrohres ausgebildet, und eine Ausgangsöffnung, durch welche der Hauptwärmetransferströmungsdurchgang und der Auslassströmungsdurchgang miteinander kommunizieren, ist an der zweiten Endseite des Strömungsdurchgangsrohres ausgebildet.
Bei dem Wärmetauscher weisen vorzugsweise sowohl die erste Wärmeübertragungswand als auch die zweite Wärmeübertragungswand mehrere konvexe Rippen auf, die jeweils durch Ausbilden einer Aussparung in ihrer inneren oder äußeren Oberfläche und durch Ausbilden eines Vorsprungs an ihrer jeweils anderen Oberfläche gebildet werden. Stärker bevorzugt ist eine Öffnungskante der Aussparung jeder der konvexen Rippen im Wesentlichen kreisförmig abgeschrägt, und ein Winkel zwischen einer inneren Oberfläche der Aussparung und der einen Fläche der Wärmeübertragungswand an der Öffnungskante ist größer als 90°, und eine Tiefe der Aussparung ist kleiner als ein Radius der Öffnungskante.
Bei dem Wärmetauscher sind vorzugsweise die inneren Enden der ersten Wärmeübertragungswand und der zweiten Wärmeübertragungswand an dem Außenumfang des Strömungsdurchgangsrohres so fixiert, dass sie voneinander um 180° getrennt sind, und äußere Enden der ersten Wärmeübertragungswand und der zweiten Wärmeübertragungswand sind an einem äußeren Umfangsabschnitt des Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitts so vorgesehen, dass sie voneinander um 180° getrennt sind. Stärker bevorzugt sind die inneren Enden und die äußeren Enden der ersten Wärmeübertragungswand und der zweiten Wärmeübertragungswand in einer gleichen Ebene angeordnet, die eine Achse des Strömungsdurchgangsrohres umfasst, und die Einlassöffnung und die Auslassöffnung sind jeweils in einem Winkelbereich und dem anderen Winkelbereich in dem Strömungsdurchgangsrohr ausgebildet, die so angeordnet sind, dass die Ebene dazwischen angeordnet ist.
Zur Lösung der Aufgabe liegt eine zweite Erfindung der vorliegenden Anmeldung in einer Entfeuchtungseinheit zum Entfeuchten von Druckluft, wobei die Entfeuchtungseinheit Folgendes umfasst: eine Kältequelle, einen Wärmetauscher zum Wiederaufheizen von Druckluft, die durch die Kältequelle gekühlt und entfeuchtet wurde, durch Wärmetausch mit Druckluft vor der Entfeuchtung, und ein hohles Gehäuse, in dem der Wärmetauscher und die Kältequelle enthalten sind. Der Wärmetauscher umfasst ein zylindrisches Strömungsdurchgangsrohr, das ein erstes Ende an einem Ende in einer axialen Richtung und ein zweites Ende an dem anderen Ende in der axialen Richtung aufweist und in dem die Kältequelle in einem innenliegenden Hauptwärmetransferströmungsdurchgang vorgesehen ist, und einen Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitt, der einen Einlassströmungsdurchgang für die Zufuhr von Druckluft von außen in den Hauptwärmetransferströmungsdurchgang und einen Auslassströmungsdurchgang zum Abführen von Druckluft nach der Entfeuchtung, die in dem Hauptwärmetransferströmungsdurchgang gekühlt wurde, nach außen aufweist und die einen Wärmetausch zwischen der Druckluft, die in dem Einlassströmungsdurchgang fließt, und Druckluft, die in dem Auslassströmungsdurchgang fließt, durchführt. Der Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitt umfasst eine erste Wärmeübertragungswand und eine zweite Wärmeübertragungswand, die jeweils eine Spiralform haben, wobei eine Innenwand sowohl der ersten Wärmeübertragungswand als auch der zweiten Wärmeübertragungswand dicht an einem Außenumfang des Strömungsdurchgangsrohres fixiert ist, wobei die erste Wärmeübertragungswand und die zweite Wärmeübertragungswand in einem Zustand abwechselnd um den Außenumfang des Strömungsdurchgangsrohres gewunden sind, in dem zwischen ihnen ein festgelegter Spalt vorgesehen ist, und wobei der Einlassströmungsdurchgang und der Auslassströmungsdurchgang abwechselnd durch den Spalt zwischen der ersten Wärmeübertragungswand und der zweiten Wärmeübertragungswand gebildet werden. In einem äußeren Umfangsabschnitt des Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitts sind eine Einlassöffnung, durch die Druckluft, die entfeuchtet werden soll, in den Einlassströmungsdurchgang fließen kann, und eine Auslassöffnung, durch die Druckluft nach der Entfeuchtung aus dem Auslassströmungsdurchgang abfließen kann, ausgebildet. Eine Zufuhröffnung, durch welche der Einlassströmungsdurchgang und der Hauptwärmetransferströmungsdurchgang miteinander kommunizieren, ist an der ersten Endseite des Strömungsdurchgangsrohres ausgebildet, und eine Ausgangsöffnung, durch welche der Hauptwärmetransferströmungsdurchgang und der Auslassströmungsdurchgang miteinander kommunizieren, ist an der zweiten Endseite des Strömungsdurchgangsrohres ausgebildet. In dem Fall sind ein Zufuhranschluss, der mit der Zufuhröffnung des Wärmetauschers kommuniziert, ein Ausgangsanschluss, der mit der Ausgangsöffnung des Wärmetauschers kommuniziert, und ein Drainageauslassanschluss, der mit der zweiten Endseite des Hauptwärmetransferströmungsdurchgangs kommuniziert und durch den Drainagewasser, das in dem Wärmetauscher erzeugt wird, nach außen abgeführt wird, ausgebildet.
In der Entfeuchtungseinheit ist vorzugsweise ein Hohlraum zwischen einem Umfang des Wärmetauschers und dem Gehäuse ausgebildet, und der Hohlraum wird durch eine erste Trennwand und eine zweite Trennwand in drei Räume unterteilt, nämlich einen ersten Raum an der ersten Endseite, einen zweiten Raum an der zweiten Endseite und einen dritten Raum, der zwischen dem ersten Raum und dem zweiten Raum vorgesehen ist. Die Verbindung zwischen dem Eingangsanschluss und der Eingangsöffnung oder die Verbindung zwischen dem Ausgangsanschluss und der Ausgangsöffnung erfolgt über den ersten Raum und die jeweils andere Verbindung erfolgt über den dritten Raum. Die zweite Endseite des Hauptwärmetransferströmungsdurchgangs ist über den zweiten Raum mit dem Drainageauslassanschluss verbunden. Hierbei sind stärker bevorzugt der Eingangsanschluss und der Ausgangsanschluss an Positionen vorgesehen, die höher liegen als der Drainageauslassanschluss. Weiter bevorzugt sind der Eingangsanschluss und die Eingangsöffnung über den ersten Raum verbunden, und der Ausgangsanschluss und die Ausgangsöffnung sind über den dritten Raum verbunden. Ein äußeres Ende der ersten Wärmeübertragungswand ist dicht an der zweiten Wärmeübertragungswand angrenzend an eine Innenseite der ersten Wärmeübertragungswand befestigt, und die Eingangsöffnung ist in einem am weitesten außen liegenden Wandabschnitt der ersten Wärmeübertragungswand ausgebildet, die an einer am weitesten außen liegenden Seite liegt. Die Ausgangsöffnung wird durch einen Spalt gebildet, der zwischen einem äußeren Ende der zweiten Wärmeübertragungswand und der ersten Wärmeübertragungswand neben einer Innenseite des äußeren Endes gebildet wird.
In der Entfeuchtungseinheit sind das innere Ende der ersten Wärmeübertragungswand und das innere Ende der zweiten Wärmeübertragungswand vorzugsweise an dem Außenumfang des Strömungsdurchgangsrohres so fixiert, dass sie voneinander um 180° beabstandet sind. Ein äußeres Ende der ersten Wärmeübertragungswand und ein äußeres Ende der zweiten Wärmeübertragungswand sind in einem äußeren Umfangsabschnitt des Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitts so vorgesehen, dass sie voneinander um 180° getrennt sind. Stärker bevorzugt sind das innere Ende und das äußere Ende der ersten Wärmeübertragungswand und das innere Ende und das äußere Ende der zweiten Wärmeübertragungswand in einer einzigen Ebene vorgesehen, die eine Achse des Strömungsdurchgangsrohres umfasst. Die Zufuhröffnung und die Ausgangsöffnung sind jeweils in einem Winkelbereich bzw. dem anderen Winkelbereich in dem Strömungsdurchgangsrohr ausgebildet, die so angeordnet sind, dass die Ebene dazwischen liegt. Hierbei ist weiter bevorzugt die Ausgangsöffnung in einem Winkelbereich des Strömungsdurchgangsrohres ausgebildet, der an einer dem Drainageauslassanschluss entgegengesetzten Seite angeordnet ist, wobei die Ebene dazwischen liegt. In der Entfeuchtungseinheit ist die Kältequelle ein Kühlrohr, das in den Hauptwärmetransferströmungsdurchgang von dem ersten Ende des Strömungsdurchgangsrohres eingesetzt ist, und durch das ein Kühlmittel fließt.
Zur Lösung der Aufgabe umfasst ein Entfeuchtungssystem mit der Entfeuchtungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung einen Kühlkreislauf, der dafür sorgt, dass ein durch einen Dekompressor dekomprimiertes Kühlmittel durch das Kühlrohr fließt, und das ein Kühlmittel zirkuliert, das einen Wärmetausch mit Druckluft in dem Hauptwärmetransferströmungsdurchgang durchgeführt hat, indem das Kühlmittel zu dem Dekompressor erneut durch einen Kompressor und einen Kondensator fließen kann. Ein Autodrain ist mit dem Drainageauslassanschluss der Entfeuchtungseinheit verbunden.
Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
Bei dem Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitt durch abwechselndes Wickeln der beiden spiralförmigen Wärmeübertragungswände um den Außenumfang des zylindrischen Strömungsdurchgangsrohres des Hauptwärmetransferströmungsdurchgangs in der radialen Richtung des Strömungsdurchgangsrohres mit einem festgelegten dazwischen vorgesehenen Spalt gebildet. Der Einlassströmungsdurchgang und der Auslassströmungsdurchgang für die Zufuhr von Druckluft und die Abfuhr von Druckluft in/aus das/dem Strömungsdurchgangsrohr werden durch den Spalt zwischen dem Wärmeübertragungswänden abwechselnd in der radialen Richtung gebildet. Dadurch ist es möglich, eine effizientere Strömungsweganordnung für die Druckluft zu realisieren, wobei eine hohe Effizienz des Wärmetauschs durch die Nutzung des Gegenstroms in dem Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitt beibehalten werden. Eine komplexe Strömungsweganordnung wird vermieden, beispielsweise indem die Anzahl der Umkehrungen der Strömung der Druckluft in der axialen Richtung verringert wird. Mit der vorliegenden Erfindung ist es somit möglich, einen Druckluftwärmetauscher zu realisieren, bei dem die Strömungsweganordnung effizienter ist, sowie eine Druckluftentfeuchtungseinheit mit dem Wärmetauscher und ein Entfeuchtungssystem mit der E ntfeuchtungsei n he it.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht eines Entfeuchtungssystems mit einer Entfeuchtungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der Entfeuchtungseinheit mit dem Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung.
3(a) ist eine teilweise vergrößerte Ansicht der Entfeuchtungseinheit mit dem Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung an einer ersten Endseite entlang einer Achse L, und 3(b) ist eine vergrößerte Teilansicht an einer zweiten Endseite entlang der Achse L.
4 ist ein Schnitt durch die Entfeuchtungseinheit mit dem Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung entlang der Linie IV-IV in 3(a).
5 ist ein Schnitt durch die Entfeuchtungseinheit mit dem Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung entlang der Linie V-V in 3(b).
6 zeigt einen Schnitt durch konvexe Rippen des Wärmetauschers und schematisch die Strömung der Druckluft um die konvexen Rippen. 6(a) zeigt die Strömung in Aussparungen, und 6(b) zeigt die Strömung um Vorsprünge.
7(a) bis 7(c) sind schematische Ansichten, die ein Verfahren zur Herstellung des Wärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung illustrieren.
8 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Modifikation der Entfeuchtungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Nachfolgend werden ein Wärmetauscher 1, eine Entfeuchtungseinheit 2 mit dem Wärmetauscher 1 und ein Entfeuchtungssystem 100 mit der Entfeuchtungseinheit 2 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie in 1 dargestellt ist, umfasst das Entfeuchtungssystem 100 die Entfeuchtungseinheit 2, die den Wärmetauscher 1 und einen Verdampfer 3 als eine Kältequelle aufweist, einen Kühlkreislauf 101, in dem ein Kühlmittel zurück zu einem Kühlrohr 110 des Verdampfers 3 fließt, und einen Autodrain (automatische Entleerung) 109 zur Sammlung von Drainagewasser, das von der Entfeuchtungseinheit 2 abgeführt wird. Druckluft, die entfeuchtet werden soll und die von außen in die Entfeuchtungseinheit 2 eingebracht wird, wird entfeuchtet, indem sie durch den Verdampfer 3 gekühlt wird. Die Druckluft nach der Entfeuchtung wird durch Wärmetausch mit Druckluft vor dem Entfeuchten in dem Wärmetauscher 1 wieder aufgeheizt (das heißt ihre Kälte wird verringert). Dann wird die Druckluft in die Umgebung der Entfeuchtungseinheit 2 abgeführt.
Hierbei umfasst der Kühlkreislauf 101 einen Akkumulator 102, der Flüssigkeit und Dampf eines Kühlmittels trennt, einen Kompressor (Verdichter) 103, der das Kühlmittel komprimiert, einen Kondensator 104, der das durch den Kompressor verdichtete Kühlmittel kondensiert und die Kondensationswärme des Kühlmittels freigibt, und ein Kapillarrohr 105 als einen Dekompressor, der das Kühlmittel entspannt. Der Akkumulator 102, der Kompressor 103, der Kondensator 104 und das Kapillarrohr 105 bestehen jeweils aus einem Metall, wie Kupfer, und sind in Reihe über das Kühlrohr 110, durch welches Kühlmittel fließt, verbunden.
An der Primärseite des Kompressors 103 ist ein Thermometer 106 zur Messung der Temperatur eines Kühlmittels, das von der Entfeuchtungseinheit 2 abgeführt wird, vorgesehen. Zwischen dem Kondensator 104 und dem Kapillarrohr 105 ist ein Druckschalter 108 vorgesehen, der ein Gebläse 107 zum Blasen von Außenluft zu dem Kondensator 104 antreibt. In dem Kühlrohr 110 ist zwischen dem Kompressor 103 und dem Kondensator 104 ein Abzweigrohr 111 zum Zurückführen eines Teils des durch den Kompressor 103 komprimierten Kühlmittels zu der Primärseite des Kompressors 103 vorgesehen. Hierbei wird die Strömungsrate des Kühlmittels in dem Abzweigrohr 111 mithilfe eines Volumenregulierventils 112 eingestellt, das in dem Abzweigrohr 111 vorgesehen ist.
Somit wird in dem Kühlkreislauf 101 zunächst ein Kühlmittel, das durch Wärmetausch mit Druckluft in der Entfeuchtungseinheit 2 verdampft wurde, durch den Verdichter 103 komprimiert. Als nächstes wird ein Teil des durch den Verdichter 103 komprimierten Kühlmittels durch das Abzweigrohr 111 zu der Primärseite des Verdichters 103 zurückgeführt, und der verbleibende Teil des Kühlmittels wird in den Kondensator 104 eingebracht. Als nächstes wird das in den Kondensator 104 eingebrachte Kühlmittel abgekühlt und verflüssigt durch Wärmetausch mit einem Luftstrom, der durch das Gebläse 107 erzeugt wird. Das durch den Kondensator 104 verflüssigte Kühlmittel wird durch das Kapillarrohr 105 dekomprimiert (entlastet), und das komprimierte Kühlmittel kann zu dem Kühlrohr 110 des Verdampfers 3 in der Entfeuchtungseinheit 2 zurückfließen.
Hierbei wird Drainagewasser, das durch die Entfeuchtung der Druckluft in der Entfeuchtungseinheit 2 erzeugt wird, durch ein mit der Entfeuchtungseinheit 2 verbundenes Drainageauslassrohr 109a in dem Autodrain 109 gesammelt. Indem beispielsweise ein geeigneter Parameter, wie die Menge des in dem Autodrain 109 gesammelten Drainagewassers oder die Zeit, als ein Auslöser (Trigger) verwendet wird, wird das angesammelte Drainagewasser von dem Autodrain 109 unter Nutzung des Druckes der Druckluft, die von der Entfeuchtungseinheit 2 durch das Drainageauslassrohr 109a zugeführt wird, abgeführt. Der Autodrain 109 ist über ein Kugelventil 109b mit der Entfeuchtungseinheit 2 verbunden. Das Kugelventil 109b ist normalerweise offen und wird für die Wartung des Autodrains 109 und dergleichen geschlossen.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst die Entfeuchtungseinheit 2, die in dem Entfeuchtungssystem 100 installiert ist, zusätzlich zu dem Wärmetauscher 1 und dem Verdampfer 3 ein hohles Gehäuse 30, das diese Elemente aufnimmt. Das Gehäuse 30 besteht aus Metall, wie Edelstahl. In dem Gehäuse 30 sind die folgenden Anschlüsse ausgebildet: ein Eingangsanschluss 41, der mit einer Druckluftquelle, beispielsweise einem externen Verdichter (Kompressor) verbunden ist und durch den Druckluft, die entfeuchtet werden soll, in die Entfeuchtungseinheit 2 eingebracht wird, ein Ausgangsanschluss 42, durch welchen Druckluft, die durch den Verdampfer 3 gekühlt und entfeuchtet wurde und die durch Wärmetausch mit Druckluft vor der Entfeuchtung in dem Wärmetauscher 1 wieder aufgeheizt wurde (deren Kälte reduziert wurde), zu einer externen Druckluftvorrichtung oder dergleichen, die hieran angeschlossen ist, abgeführt, und einen Drainageauslassanschluss 43, der mit dem Drainageauslassrohr 109a für die Kupplung mit dem Autodrain 109 verbunden ist und dadurch Drainagewasser, das durch die Entfeuchtung in der Entfeuchtungseinheit 2 erzeugt wird, zu dem Autodrain 109 abführt. Der Drainageauslassanschluss 43 ist so ausgebildet, dass er sich von der untersten Position in dem Gehäuse 30 vertikal nach unten erstreckt. Der Eingangsanschluss 41 und der Ausgangsanschluss 42 sind an Positionen ausgebildet, die höher liegen als der Drainagesauslassanschluss 43. Durch derartige Anordnung der Anschlüsse wird verhindert, dass Drainagewasser nach der Trennung wieder in die Druckluft vor und nach der Entfeuchtung in der Entfeuchtungseinheit 2 eingemischt wird.
Die Entfeuchtungseinheit 2 wird nunmehr im Detail beschrieben. Wie in den 2 bis 5 dargestellt ist, umfasst der Wärmetauscher 1 ein zylindrisches Strömungsdurchgangsrohr 10, das sich in der Richtung der Achse L erstreckt, und einen Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitt 20, der um eine äußere Umfangsfläche des Strömungsdurchgangsrohres 10, das sich entlang der Achse L erstreckt, gewunden ist.
Das Strömungsdurchgangsrohr 10 besteht beispielsweise aus Metall, wie Edelstahl, Aluminium oder Kupfer, und hat eine hohle Form, deren beide Enden offen sind. Das Strömungsdurchgangsrohr 10 weist ein erstes Ende 13 und eine erste Öffnung 15 an seinem einen Ende in der Richtung der Achse L auf, und ein zweites Ende 14 und eine zweite Öffnung 16 an seinem anderen Ende in Richtung der Achse L. Der Verdampfer 3 ist in dem Strömungsdurchgangsrohr 10 vorgesehen. Dadurch wird ein Hauptwärmetransferströmungsdurchgang (Hauptkühlströmungsdurchgang) 11 in dem Strömungsdurchgangsrohr 10 ausgebildet. Der Hauptwärmetransferströmungsdurchgang 11 sorgt für einen Wärmetausch zwischen dem Verdampfer 3 und der Druckluft, die hindurchfließt (genauer gesagt kühlt er die zu entfeuchtende Luft, die von dem Eingangsanschluss 41 zugeführt wird, mit Hilfe des Verdampfers 3). Somit ist hierbei der Hauptwärmetransferströmungsdurchgang 11 durch einen einzigen zylindrischen Raum gebildet, der durch die innere Umfangsfläche des Strömungsdurchgangsrohres 10, das einen kreisförmigen Querschnitt hat, definiert wird. Durch derartiges Anordnen des Verdampfers 3 in dem Hauptwärmetransferströmungsdurchgang 11 wird in dem Hauptwärmetransferströmungsdurchgang 11 Wasser, das in der zu entfeuchtenden Druckluft enthalten ist, kondensiert, indem es gekühlt und als Drainagewasser entfernt wird. Hierdurch wird die Druckluft entfeuchtet.
Das Kühlrohr 110 des Verdampfers 3 besteht aus Metall, wie Kupfer oder Aluminium. Wie in 3 dargestellt ist, wird das Kühlrohr 110 entlang der Achse L von der ersten Öffnung 15 des Strömungsdurchgangsrohrs 10 an der Seite des ersten Endes 13 in den Hauptwärmetransferströmungsdurchgang 11 eingesetzt. Hierbei sind vorzugsweise mehrere Rippen 110a an dem Außenumfang des Kühlrohrs 110 des Verdampfers 3 angebracht, um die Effizienz des Wärmetauschs zwischen einem Kühlmittel und der Druckluft zu verbessern und die Kondensation des Wassers zu beschleunigen. Als Rippen 110a werden vorzugsweise beispielsweise Lamellen oder Keilrippen verwendet, die sich radial von der äußeren Umfangsfläche des Kühlrohrs 110 aus erstrecken. Auch wenn die Rippen 110a vorzugsweise aus Aluminium hergestellt sind, können die Rippen 110a auch aus einem anderen Metall mit einer hohen Wärmeübertragungsleistung bestehen, beispielsweise aus Kupfer.
Andererseits umfasst der Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitt 20 zwei Wärmeübertragungswände, die jeweils einen spiralförmigen Querschnitt haben und im Wesentlichen die gleiche Länge wie das Strömungsdurchgangsrohr 10 in der Richtung der Achse L, nämlich eine erste Wärmeübertragungswand 24 und eine zweite Wärmeübertragungswand 25. Die erste Wärmeübertragungswand 24 und die zweite Wärmeübertragungswand 25 haben ein erstes inneres Ende 24a und ein zweites inneres Ende 25a, die am weitesten innen angeordnet sind, und ein erstes äußeres Ende 24b und ein zweites äußeres Ende 25b, die an der am weitesten außen liegenden Seite vorgesehen sind. Das erste innere Ende 24a und das zweite innere Ende 25a sind entlang der Achse L an im wesentlichen entgegengesetzten Positionen an der äußeren Umfangsfläche des Strömungsdurchgangsrohrs 10 durch Befestigungsmittel, wie Schweißen, dicht befestigt, die voneinander um etwa 180° beabstandet sind. Die Wärmeübertragungswände 24 und 25 sind abwechselnd mehrmals in der radialen Richtung senkrecht zu der Achse L des Strömungsdurchgangsrohres 10, d. h. um den gesamten Außenumfang des Strömungsdurchgangsrohres 1, in einem Zustand gewunden, in dem zwischen ihnen ein festgelegter Spalt vorgesehen ist.
Dadurch werden doppelspiralförmige Strömungsdurchgänge um das Strömungsdurchgangsrohr 10 gebildet. Einer der Strömungsdurchgänge bildet einen Einlassströmungsdurchgang 21 zum Führen der zu entfeuchtenden Druckluft, die von dem Zufuhranschluss 41 zugeführt wird, zu dem Hauptwärmetransferströmungsdurchgang 11 des Strömungsdurchgangsrohres 10. Der andere Strömungsdurchgang bildet einen Auslassströmungsdurchgang 22 zum Führen von Druckluft nach der Entfeuchtung, die in dem Hauptwärmetransferströmungsdurchgang 11 gekühlt und entfeuchtet wurde, zu dem Ausgangsanschluss 42.
Wie in den 4 und 5 dargestellt ist, werden somit der Einlassströmungsdurchgang 21 und der Auslassströmungsdurchgang 22 durch mehrfaches Winden um das Strömungsdurchgangsrohr 10 so angeordnet, dass sie einander abwechselnd in mehreren Lagen um den Gesamtumfang des Strömungsdurchgangsrohres 10 überlagern. Es erfolgt ein Wärmetausch zwischen der Hochtemperaturdruckluft vor der Entfeuchtung, die in dem Einlassströmungsweg 21 fließt, und Niedertemperaturdruckluft nach der Entfeuchtung, die in dem Auslassströmungsweg 22 in einer Richtung entgegen der Strömung der Hochtemperaturdruckluft fließt. Hierdurch wird in dem Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitt 20 Druckluft nach der Entfeuchtung, die in dem Hauptwärmetransferströmungsdurchgang 11 gekühlt wurde, wieder aufgeheizt (ihre Kälte wird verringert), und gleichzeitig wird Druckluft vor der Entfeuchtung, die von dem Eingangsanschluss 41 zugeführt wird, vorläufig gekühlt (vorgekühlt). Hierbei kann durch das Vorkühlen Drainagewasser in dem Einlassströmungsdurchgang 21 gebildet werden. Das Drainagewasser wird jedoch durch Druckluft zu dem Hauptwärmetransferströmungsdurchgang 11 bewegt und über den Drainageauslassanschluss 43 abgeführt. Es ist lediglich notwendig, dass das Material der ersten und der zweiten Wärmeübertragungswand 24 und 25 ein Material ist, das die Durchführung eines Wärmetauschs zwischen der Druckluft vor der Entfeuchtung, die in dem Einlassströmungseingang 21 fließt, und der Druckluft nach der Entfeuchtung, die in dem Auslassströmungsdurchgang 22 fließt, erlaubt. Das Material kann beispielsweise ein Metall sein, wie Edelstahl, Kupfer oder Aluminium.
Wie in den 4 und 5 dargestellt ist, sind in Winkelbereichen von etwa 180° in Richtungen, in denen die Wärmeübertragungswände 24 und 25 gewunden sind, von dem ersten inneren Ende 24a der ersten Wärmeübertragungswand 24 und dem zweiten inneren Ende 25a der zweiten Wärmeübertragungswand 25 ein innerer Umfangsendabschnitt des Zufuhrströmungsdurchgang 21 und ein innerer Umfangsendabschnitt des Auslassströmungsdurchgangs 22 zwischen der Außenfläche des Strömungsdurchgangsrohres 10 und der ersten Wärmeübertragungswand 24 bzw. zwischen der Außenfläche des Strömungsdurchgangsrohres 10 und der zweiten Wärmeübertragungswand 25 ausgebildet. Somit ist unterhalb einer Ebene P, die das erste innere Ende 24a und das zweite innere Ende 25a einschließt, der innere Umfangsendabschnitt des Einlassströmungsdurchgangs 21 an einer Position direkt neben dem Strömungsdurchgangsrohr 10 ausgebildet. Oberhalb der Ebene P ist der innere Umfangsendabschnitt des Auslassströmungsdurchgangs 22 an einer Position direkt neben dem Strömungsdurchgangsrohr 10 ausgebildet.
Nahe dem ersten Ende 13 des Strömungsdurchgangsrohres 10 sind Einlassöffnungen 12a, durch welche der Einlassströmungsdurchgang 21 und der Hauptwärmetransferströmungsdurchgang 11 miteinander kommunizieren, in einem Winkelbereich ausgebildet, der in direktem Kontakt mit dem Einlassströmungsdurchgang 21 steht (einer unteren Hälfte unterhalb der Ebene P). Nahe dem zweiten Ende 14 des Strömungsdurchgangrohres 10 ist eine Ausgangsöffnung 12b, durch welche der Hauptwärmetransferströmungsdurchgang 11 und der Auslassströmungsdurchgang 22 miteinander kommunizieren, in einem Winkelbereich ausgebildet, der in direktem Kontakt mit dem Auslassströmungsdurchgang 22 steht (einer oberen Hälfte oberhalb der Ebene P). Um zu verhindern, dass sich Drainagewasser wieder in die Druckluft nach der Entfeuchtung mischt, ist vorzugsweise der Winkelbereich, in dem die Ausgangsöffnung 12b ausgebildet ist, an der dem Drainageauslassanschluss 42 entgegengesetzten Seite angeordnet, wobei die Ebene P dazwischen liegt. Wie in 4 dargestellt ist, sind die Eingangsöffnungen 12a durch mehrere Löcher gebildet, die sich durch das Strömungsdurchgangsrohr 10 erstrecken, nämlich insbesondere sechs kreisförmige Löcher, die in zwei Reihen angeordnet sind. Die Ausgangsöffnung 12b wird hergestellt, indem das Strömungsdurchgangsrohr 10 in einer festgelegten Breite von dem zweiten Ende 14 um die Achse L sektorförmig eingeschnitten wird. Wie in 5 dargestellt ist, ist hierbei der zentrale Winkel der Sektorform ein stumpfer Winkel, der größer ist als 90°. Die Anzahl und Form der Eingangsöffnungen 12a und der Ausgangsöffnung 12b ist aber nicht hierauf beschränkt.
In einem äußeren Umfangsabschnitt des Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitt 20 ist eine Eingangsöffnung 26, durch welche zu entfeuchtende Druckluft, die von dem Eingangsanschluss 41 zugeführt wird, in den Einlassströmungsdurchgang 21 fließen kann, ausgebildet. Eine Ausgangsöffnung 29, durch die Druckluft nach der Entfeuchtung aus dem Auslassströmungsdurchgang 22 zu dem Ausgangsanschluss 42 strömen kann, ist vorgesehen. Im Einzelnen ist in der Ebene P das erste äußere Ende 24b der ersten Wärmeübertragungswand 24 an einer Position an der dem ersten inneren Ende 24a entgegengesetzten Seite vorgesehen, wobei die Achse L dazwischen liegt, und das zweite äußere Ende 25b der zweiten Wärmeübertragungswand 25 ist an einer Position an der dem zweiten inneren Ende 25a entgegengesetzten Seite vorgesehen, wobei die Achse L dazwischenliegt. Somit sind die äußeren Enden 24b und 25b an im Wesentlichen entgegengesetzten Positionen an der äußeren Umfangsfläche des Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitt 20 vorgesehen, die voneinander um etwa 180° getrennt sind. Das erste innere Ende 24a und das erste äußere Ende 24b der ersten Wärmeübertragungswand 24 und das zweite innere Ende 25a und das zweite äußere Ende 25b der zweiten Wärmeübertragungswand 25 sind im Wesentlichen in der einzigen Ebene P, die die Achse L enthält, vorgesehen.
Wie in den 4 und 5 dargestellt ist, werden hierdurch durch am weitesten außen liegende Wandabschnitte der ersten Wärmeübertragungswand 24 und der zweiten Wärmeübertragungswand 25, die an der am weitesten außen liegenden Seite vorgesehen sind, in den Winkelbereichen jeweils rückwärts, in der Richtung entgegen der Windungsrichtung der Wärmeübertragungswände 24 und 25 von dem ersten äußeren Ende 24b der ersten Wärmeübertragungswand 24 und dem zweiten äußeren Ende 25b der zweiten Wärmeübertragungswand 25 um etwa 180°, äußere Umfangsabschnitte des Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitt 20, nämlich äußere Umfangsendabschnitte des Einlassströmungsdurchgangs 21 und des Auslassströmungsdurchgangs 22 gebildet.
Im Einzelnen ist unterhalb der Ebene P der äußere Umfangsendabschnitt des Einlassströmungsdurchgangs 21 zwischen einem am weitesten außen liegenden Wandabschnitt der ersten Wärmeübertragungswand 24 und der zweiten Wärmeübertragungswand 25 direkt neben deren Innenseite ausgebildet. Der äußere Umfangsendabschnitt des Einlassströmungsdurchgangs 21 wird verschlossen, indem das erste äußere Ende 24b der ersten Wärmeübertragungswand 24 durch Schweißen oder dergleichen dicht an der äußeren Umfangsfläche der zweiten Wärmeübertragungswand 25 direkt neben deren Innenseite entlang der Achse L fixiert wird. In dem am weitesten außen liegenden Wandabschnitt der ersten Wärmeübertragungswand 24 ist die kreisförmige Einlassöffnung 26 nahe dem ersten Ende 13 so ausgebildet, dass sie in einer Richtung senkrecht zu der Ebene P (in der Zeichnung nach unten) gewandt ist.
Oberhalb der Ebene P ist der äußere Umfangsendabschnitt des Auslassströmungsdurchgangs 22 zwischen dem am weitesten außen liegenden Wandabschnitt der zweiten Wärmeübertragungswand 25 und der ersten Wärmeübertragungswand 24 direkt neben deren Innenseite ausgebildet. Der äußere Umfangsendabschnitt des Auslassströmungsdurchgangs 22 ist offen, weil das zweite äußere Ende 25b der zweiten Wärmeübertragungswand 25 nicht dicht an dem äußeren Umfangsendabschnitt der ersten Wärmeübertragungswand 24 direkt neben deren Innenseite befestigt ist. Die Ausgangsöffnung 29, die mit einem dritten Raum 53 kommuniziert, wird durch einen Spalt gebildet, der zwischen dem zweiten äußeren Ende 25b und der ersten Wärmeübertragungswand 24 ausgebildet ist. Wie bei der Einlassöffnung 26 wird die Auslassöffnung 29 in der Richtung senkrecht zu der Ebene P gebildet (in der Zeichnung nach unten).
Wie in den 4 bis 6 dargestellt ist, hat jede der Wärmeübertragungswände 24 und 25 mehrere hohle konvexe Rippen 27, die jeweils durch Ausbilden einer Aussparung 27a in einer Oberfläche (in der Zeichnung die äußere Fläche) und durch Ausbilden eines Vorsprungs 27b an der äußeren Fläche (in der Zeichnung die innere Fläche), die zu der entgegengesetzten Seite gewandt ist, hergestellt wird. Die konvexen Rippen 27 sind im Wesentlichen gleichmäßig über die gesamten Wärmeübertragungswände verteilt. Wie in den 6a und 6b dargestellt ist, erzeugen die konvexen Rippen 27 Wirbelströme von Druckluft in den Aussparungen 27a und um den Vorsprung 27b und wirbeln die Strömung der Druckluft in dem Einlassströmungsdurchgang 21 und dem Auslassströmungsdurchgang 22 auf, wodurch hauptsächlich die Effizienz des Wärmetauschs zwischen der Druckluft, die in dem Strömungsdurchgang 21 fließt, und der Druckluft, die in dem Strömungsdurchgang 22 fließt, verbessert wird. Spitzen der konvexen Rippen 27, d. h. Spitzen der Vorsprünge 27b, stehen in Kontakt mit den Wärmeübertragungswänden 24 und 25, die in der radialen Richtung benachbart sind, und erhalten den Spalt zwischen den Wärmeübertragungswänden 24 und 25, d. h. die Höhen des Einlassströmungsdurchgangs 21 und des Auslassströmungsdurchgangs 22.
Eine Innenfläche der Aussparung 27a jeder der konvexen Rippen 27 ist im Wesentlichen kugelförmig, und eine Öffnungskante 27c der konvexen Rippe 27 ist im Wesentlichen kreisförmig abgeschrägt. Der Kreuzungswinkel α zwischen der Innenfläche der Aussparung 27a und der einen Fläche der Wärmeübertragungswände 24 und 25 an der Öffnungskante 27c ist ein stumpfer Winkel > 90°. Die Tiefe der Aussparung 27a ist kleiner als der Radius der Öffnungskante 27c. Die konvexen Rippen 27 werden durch Pressen von Metallplatten hergestellt, die die Wärmeübertragungswände 24 und 25 bilden. Durch Ausbilden des Winkels α als einen stumpfen Winkel kann die Bildung von Rissen an der Öffnungskante 27c während des Pressvorgangs verhindert werden.
Mit Bezug auf 7 wird nun ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung des Wärmetauschers 1 beschrieben. Wie in 7a dargestellt ist, wird ein zylindrisches Rohr vorbereitet, das an dem ersten Ende 13, das ein Ende in der Richtung der Achse L ist, und an dem zweiten Ende 14, das das andere Ende in der Richtung der Achse L ist, offen ist. Unter der Annahme, dass die Umfangswand des zylindrischen Rohrs an der Ebene P in zwei geteilt ist (4), wird das Strömungsdurchgangsrohr 10 wie folgt geformt: an der Seite des ersten Endes 13 des zylindrischen Rohrs werden mehrere kreisförmige Eingangsöffnungen 12a (beispielsweise sechs Öffnungen in der Umfangsrichtung in zwei Reihen in der Richtung der Achse L) in einem Umfangswandabschnitt in einem Winkelbereich (von 180°) ausgebildet. An der Seite des zweiten Endes 14 des zylindrischen Rohrs wird die Ausgangsöffnung 12b, die in der Umfangsrichtung sektorförmig ausgeschnitten ist, in einem Umfangswandabschnitt in dem anderen Winkelbereich (von 180°) mit einer konstanten Breite von dem zweiten Ende 14 ausgebildet.
Durch Pressen von zwei Metallplatten werden die konvexen Rippen 27, beispielsweise netzförmig wie bei der vorliegenden Ausführungsform, zu einem versetzten Muster oder dergleichen in einem Zustand ausgebildet, in dem sie im Wesentlichen gleichmäßig verteilt sind. Die Einlassöffnung 26 wird in einer der Metallplatten, die als die erste Wärmeübertragungswand 24 verwendet wird, ausgebildet, und die andere Metallplatte wird als die zweite Wärmeübertragungswand 25 verwendet.
Als nächstes werden wie in 7b dargestellt, die inneren Enden 24a und 25a der ersten und zweiten Wärmeübertragungswände 24 und 25 durch Schweißen oder dergleichen dicht an der Umfangswand des Strömungsdurchgangsrohres 10 an Positionen an der Ebene P befestigt. Dann werden die Wärmeübertragungswände 24 und 25 mehrfach um den Außenumfang des Strömungsdurchgangsrohres 10 gewunden, wobei sie in einem Zustand sind, in dem sie einander überlagern, so dass die erste Wärmeübertragungswand 24 die äußere Umfangsfläche des Strömungsdurchgangsrohres 10 in dem Winkelbereich abdeckt, in dem die Eingangsöffnungen 12a ausgebildet sind, und so dass die zweite Wärmeübertragungswand 25 die äußere Umfangsfläche des Strömungsdurchgangsrohres 10 in dem Winkelbereich abdeckt, in dem die Ausgangsöffnung 12b ausgebildet ist. Hierbei sind die Wärmeübertragungswände 24 und 25 so gewunden, dass die konvexen Rippen 27 beider Wände nach innen vorstehen. Wie in 7c dargestellt ist, wird als nächstes das erste äußere Ende 24b der ersten Wärmeübertragungswand 24 durch Schweißen oder dergleichen dicht an der äußeren Umfangsfläche der zweiten Wärmeübertragungswand 25, die neben ihrer Innenseite liegt, befestigt. So wird der Wärmetauscher 1 hergestellt.
Als nächstes wird das Gehäuse 30 im Detail beschrieben. Wie deutlich aus den 2 bis 5 ersichtlich ist, umfasst das Gehäuse 30 einen zylindrischen Gehäusekörper 31 zur Aufnahme des Wärmetauschers 1 und des Verdampfers 3, ein erstes Kappenelement 32, das durch Schweißen oder dergleichen dicht an einem ersten Ende 31 a des Gehäusekörpers 31 in der Richtung der Achse L befestigt ist, und ein zweites Kappenelement 33, das durch Schweißen oder dergleichen dicht an einem zweiten Ende 31b befestigt ist.
Das erste Kappenelement 32 umfasst an der Seite des ersten Endes 31a des Gehäusekörpers 31 eine rohrförmige erste innere Kappe 35, die auf einen äußeren Umfangsabschnitt des Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitts 20 aufgesetzt ist, und eine hohle erste äußere Kappe 36, die die erste innere Kappe 35 enthält. Ein erster Raum 51, der eine Ringform um die Achse L hat, ist zwischen der ersten äußeren Kappe 36 und der ersten inneren Kappe 35 gebildet. Die erste äußere Kappe 36 wird durch einstückiges Koppeln einer domförmigen Endwand 36b, die in der Richtung der Achse L nach außen gewölbt ist, mit einer Umfangskante an einer Endseite einer zylindrischen Umfangswand 36a und durch Öffnen der anderen Endseite gebildet. In der Umfangswand 36a ist der Eingangsanschluss 41, der mit dem ersten Raum 51 kommuniziert, in der Richtung einer Ebene Q (in der Zeichnung nach oben) senkrecht zu der Ebene P wie der Ausgangsanschluss 42 ausgebildet.
Außerdem sind in der Endwand 36b der ersten äußeren Kappe 36 entlang der Achse L zwei Einsetzlöcher 36c ausgebildet. Die Einsetzlöcher 36c werden dazu verwendet, ein Paar von Kühlrohren 110 des Verdampfers 3 in einem Zustand zu befestigen, in dem sie dicht in diesen eingesetzt sind. Die erste äußere Kappe 36 umfasst außerdem eine zylindrische rohrförmige Trennwand 44. Ein Endabschnitt der rohrförmigen Trennwand 44 ist durch Schweißen oder dergleichen dicht an einer Innenfläche der Endwand 36b so befestigt, dass sie die Einsetzlöcher 36c umgibt. Der andere Endabschnitt der rohrförmigen Trennwand 44 ist fest in das erste Ende 13 des Strömungsdurchgangsrohres 10 eingesetzt. Somit isoliert die rohrförmige Trennwand 44 im Wesentlichen dicht dicht den Hauptwärmetransferströmungsdurchgangs 11 des Strömungsdurchgangsrohrs 10 und den ersten Raum 51 voneinander.
Das zweite Kappenelement 33 umfasst an der Seite des zweiten Endes 31b des Gehäusekörpers 31 eine rohrförmige zweite innere Kappe 37, die auf einen äußeren Umfangsabschnitt des Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitts 20 aufgesetzt ist, und eine hohle zweite äußere Kappe 38, die die zweite innere Kappe 37 enthält. Ein zweiter Raum 52 ist zwischen der zweiten äußeren Kappe 38 und der zweiten inneren Kappe 37 gebildet. Die zweite äußere Kappe 38 wird durch integrale Kupplung einer domförmigen Endwand 38b, die in der Richtung der Achse L nach außen gewölbt ist, mit einer Umfangskante an einer Endseite einer zylindrischen Umfangswand 38a und durch Öffnen der anderen Endseite gebildet. In der Umfangswand 38a ist der Drainageauslassanschluss 43, der mit dem zweiten Raum 52 kommuniziert, so ausgebildet, dass er von dem Eingangsanschluss 41 und dem Ausgangsanschluss 42 in der gleichen Ebene Q in der entgegengesetzten Richtung (in der Zeichnung nach unten) gewandt ist.
Die ersten und zweiten Enden 31a, 31b an beiden Enden des Gehäusekörpers 31 in Richtung der Achse L sind offen, und die Länge des Gehäusekörpers 31 in der Richtung der Achse L ist kleiner als die Länge des Wärmetauschers 1 in der Richtung der Achse L. Daher wird der Wärmetauscher 1 in einem Zustand in dem Gehäusekörper 31 eingesetzt, in dem seine beiden Enden von den ersten und zweiten Enden 31a, 31b vorstehen. Vorstehende Abschnitte an beiden Enden des Wärmetauschers 1 werden in die erste innere Kappe 35 bzw. die zweite innere Kappe 37 des ersten Kappenelements 32 und des zweiten Kappenelements 33 eingesetzt.
Der Innendurchmesser des Gehäusekörpers 31 ist größer als der Außendurchmesser des Wärmetauschers 1, d. h. der Außendurchmesser des Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitts 20. Daher wird der dritte Raum 53, der mit der Ausgangsöffnung 29 des Wärmetauschers 1 kommuniziert, zwischen dem Gehäusekörper 31 und dem Wärmetauscher 1 ringförmig um die Achse L gebildet. Der Ausgangsanschluss 42, der mit dem dritten Raum 53 kommuniziert, ist in einer Umfangswand des Gehäusekörpers 31 ausgebildet. Der dritte Raum 53 ist dicht von dem ersten Raum 51 in dem ersten Kappenelement 32 und dem zweiten Raum 52 in dem zweiten Kappenelement 31, die an deren beiden Seiten in der Richtung der Achse L nebeneinander liegen, durch eine erste Trennwand 35b der ersten inneren Kappe 35 des ersten Kappenelements 32 und eine zweite Trennwand 37b der zweiten inneren Kappe 37 des zweiten Kappenelements 33 isoliert.
In dem ersten Kappenelement 32 sind beide Enden der ersten inneren Kappe 35 offen. Die erste Trennwand 35b, die eine flanschähnliche Form hat und in einer Richtung senkrecht zu der Achse L steht, ist einstückig an einer Endkante der zylindrischen ersten Seitenwand 35a, die an der Seite des Gehäusekörpers 31 angeordnet ist, ausgebildet. Ein Außenkantenabschnitt der ersten Trennwand 35b ist durch Schweißen oder dergleichen dicht an dem ersten Ende 31a des Gehäusekörpers 31 befestigt. Wie in 3a dargestellt ist, kann der Außenkantenabschnitt der ersten Trennwand 35b in einem Zustand, in dem er zwischen dem ersten Ende 31a und dem offenen Ende angeordnet ist, dicht an dem ersten Ende 31a des Gehäusekörpers 31 und an dem offenen Ende der ersten äußeren Kappe 36 befestigt sein. Durch die erste Seitenwand 35a erstreckt sich eine Durchgangsöffnung 39. Wenn die erste innere Kappe 35 auf den Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitt 20 aufgesetzt ist, überlappt die Durchgangsöffnung 39 die Einlassöffnung 26 der ersten Wärmeübertragungswand 25, und die Einlassöffnung 26 kommuniziert mit dem ersten Raum 51. Hierdurch kommuniziert der Eingangsanschluss 41 durch den ersten Raum 51 mit der Einlassöffnung 26.
Außerdem ist in der ersten inneren Kappe 35 an einem Endabschnitt der zylindrischen ersten Seitenwand 35a an der der ersten Trennwand 35b entgegengesetzten Seite eine erste Verschlusswand 23a zum dicht dichten Verschließen der gesamten einen Oberfläche des Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitts 20 des Wärmetauschers 1 (d. h. der vollständigen einen Endöffnung des Einlassströmungsdurchgangs 21 und des Auslassströmungsdurchgangs 22 mit spiralförmiger Form) so vorgesehen, dass sie in der Richtung nach innen eine Ringform hat. Vorzugsweise ist die erste Verschlusswand 23a mit Hilfe einer Lötlegierung, eines Klebstoffs oder dergleichen dicht an der gesamten einen Endfläche des Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitts 20 befestigt. Bei der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich eine innere Umfangskante der ersten Verschlusswand 23a zu einer äußeren Umfangsfläche der rohrförmigen Trennwand 44.
In dem zweiten Kappenelement 33 sind beide Enden der zweiten inneren Kappe 37 offen. Die zweite Trennwand 37b, die eine flanschähnliche Form hat und in einer Richtung senkrecht zu der Achse L steht, ist einstückig an einer Endkante der zylindrischen zweiten Seitenwand 37a, die an der Seite des Gehäusekörpers 31 angeordnet ist, ausgebildet. Ein Außenkantenabschnitt der zweiten Trennwand 37b ist durch Schweißen oder dergleichen dicht an der zweiten Endkante 31b des Gehäusekörpers 31 befestigt. Wie in 3b dargestellt ist, kann der Außenkantenabschnitt der zweiten Trennwand 37b in einem Zustand, in dem er zwischen dem zweiten Ende 31b und dem offenen Ende angeordnet ist, dicht sowohl an dem zweiten Ende 31b des Gehäusekörpers 31 als auch an dem offenen Ende der zweiten äußeren Kappe 38 befestigt werden.
Außerdem ist in der zweiten inneren Kappe 37 an einem Endabschnitt der zylindrischen zweiten Seitenwand 37a an einer der zweiten Trennwand 37b entgegengesetzten Seite eine zweite Verschlusswand 23b zum dicht dichten Verschließen der gesamten anderen Oberfläche des Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitts 20 des Wärmetauschers 1 (d. h. der gesamten anderen Endöffnung des Einlassströmungsdurchgangs 21 und des Auslassströmungsdurchgangs 22 mit spiralförmiger Gestalt) so vorgesehen, dass sie in der Richtung nach innen eine Ringform hat. Vorzugsweise wird die zweite Verschlusswand 23b unter Verwendung einer Lötlegierung, eines Klebstoffs oder dergleichen dicht dicht an der gesamten anderen Endfläche des Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitts 20 befestigt. Eine innere Umfangskante der zweiten Verschlusswand 20b ist etwas entlang der Achse L in einer Richtung zu dem ersten Ende 13 gebogen und in das zweite Ende 14 des Strömungsdurchgangsrohres 10 des Wärmetauschers 1 eingesetzt. Somit kommuniziert die zweite Öffnung 16 des zweiten Endes 14 des Strömungsdurchgangsrohres 10 mit dem Drainageauslassanschluss 43 durch die zweite innere Kappe 37 und den zweiten Raum 52.
Der Gehäusekörper 31, die erste innere Kappe 35 des ersten Kappenelements 32, die zweite innere Kappe 37 des zweiten Kappenelements 33 und die ersten und zweiten äußeren Kappen 36 und 38 können jeweils aus einem Metall, wie Edelstahl, einem Kunstharz oder Kunststoff oder einer Kombination von Kunststoff und einem Metall hergestellt sein.
Als nächstes wird mit Bezug auf die 1 und 3 bis 5 die Betriebsweise der Entfeuchtungseinheit 2 erläutert.
Druckluft, die entfeuchtet werden soll und die von dem an eine Luftdruckquelle, beispielsweise einen Kompressor, angeschlossenen Eingangsanschluss 21 in den ersten Raum 51 eingeströmt ist, wird durch die Eingangsöffnung 26 in den Einlassströmungsdurchgang 21 des Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitts 20 eingebracht. Wie in den 4 und 5 dargestellt ist, fließt die in den Einlassströmungsdurchgang 21 eingebrachte Druckluft in den Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitt 20 in einer Richtung nach innen, wobei sie spiralförmig rotiert. Während dieser Zeit tauscht die zu entfeuchtende Druckluft, die in dem Einlassströmungsdurchgang 21 fließt, Wärme mit der Druckluft nach der Entfeuchtung, die in dem benachbarten Auslassströmungsdurchgang 22 in einer der Richtung der Druckluft in dem Einlassströmungsdurchgang 21 entgegengesetzten Richtung strömt. Da zu diesem Zeitpunkt die Druckluft nach der Entfeuchtung in dem Hauptwärmetransferströmungsdurchgang 11 gekühlt wird und eine niedrigere Temperatur hat als die Druckluft vor der Entfeuchtung, wird die Druckluft in dem Einlassströmungsdurchgang 21 vorläufig gekühlt, d. h. vorgekühlt. Die Vorkühlung der Druckluft ist eine Vorkühlung im Hinblick auf die Hauptkühlung in dem Hauptwärmetransferströmungsdurchgang 11. Die vorgekühlte Druckluft fließt durch die Zufuhröffnungen 12a in die Seite des ersten Endes 13 des Hauptwärmetransferströmungsdurchgangs 11.
Druckluft, die entfeuchtet werden soll und die in den Hauptwärmetransferströmungsdurchgang 11 eingeströmt ist, wird gekühlt, indem sie zu der Seite des zweiten Endes 14 strömt, wobei sie Wärme mit einem Kühlmittel tauscht, das in dem Kühlrohr 110 des Verdampfers 3 fließt. Zu dieser Zeit kondensiert Wasser (Wasserdampf), das in der Druckluft enthalten ist, und mit Drainagewasser und wird von der Druckluft entfernt. Die Druckluft, die auf diese Weise entfeuchtet wurde und eine niedrigere Temperatur hat, fließt in den Auslassströmungsdurchgang 23 des Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitt 20 durch die nahe dem zweiten Ende 14 des Strömungsdurchgangsrohrs 10 gebildete Ausgangsöffnung 12b. Andererseits wird das Drainagewasser durch Druckluft, die in dem Hauptwärmetransferströmungsdurchgang 11 strömt und zu dem zweiten Ende 14 des Strömungsdurchgangsrohres 10 fließt, herausgedrückt und durch die zweite Öffnung 16 an dem zweiten Ende 14 zu dem in dem zweiten Kappenelement 33 gebildeten zweiten Raum 52 geführt. Dann fällt das Drainagewasser durch die Schwerkraft in den zweiten Raum 52, wird durch den Drainageauslassanschluss 43, der an dem Boden der zweiten äußeren Kappe 38 des Gehäuses 30 gebildet ist, in die Umgebung der Entfeuchtungseinheit 2 abgeführt und wird in dem an den Drainageauslassanschluss 43 angeschlossenen Autodrain 109 gesammelt. Durch Verwendung eines geeigneten Parameters, wie der Menge des in dem Autodrain 109 angesammelten Drainagewassers oder der Zeit, als einem Auslöser (Trigger) öffnet sich dann beispielsweise ein Ventil (nicht dargestellt), das in dem Autodrain 109 vorgesehen ist, und das gesammelte Drainagewasser wird durch den Druck der Druckluft von dem Autodrain 109 abgeführt.
Niedertemperaturdruckluft nach der Entfeuchtung, die in den Auslassströmungsdurchgang 22 eingeströmt ist, fließt in dem Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitt 20 nach außen, wobei sie spiralförmig rotiert. Während dieser Zeit wird die Druckluft nach der Entfeuchtung, die in dem Auslassströmungsdurchgang 22 fließt, durch Wärmetausch mit der Druckluft vor der Entfeuchtung, die in dem benachbarten Einlassströmungsdurchgang 21 in einer der Richtung der Druckluft in dem Auslassströmungsdurchgang 22 entgegensetzten Richtung strömt, wieder aufgeheizt. Die aufgeheizte Druckluft nach der Entfeuchtung fließt durch die Auslassöffnung 29 in den dritten Raum 53 und wird durch den Ausgangsanschluss 42 zu einer externen Luftdruckvorrichtung oder dergleichen ausgegeben. Durch das Wiederaufheizen der Druckluft nach der Entfeuchtung kann somit das Auftreten von Taukondensation in der Luftdruckvorrichtung, zu der die Druckluft ausgegeben wird, verhindert werden.
Wie oben beschrieben wurde, ist bei dem Wärmetauscher 1 und der mit dem Wärmetauscher 1 ausgestatteten Entfeuchtungseinheit 2 der Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitt 20 durch abwechselndes Winden der beiden spiralförmigen ersten und zweiten Wärmeübertragungswände 24, 25 um den Außenumfang des zylindrischen Strömungsdurchgangsrohres 10 des Hauptwärmetransferströmungsdurchgangs 11 gebildet, wobei zwischen den Wänden ein festgelegter Spalt in der radialen Richtung des Strömungsdurchgangsrohres 10 vorgesehen ist. Der Einlassströmungsdurchgang 21 und der Auslassströmungsdurchgang 22 für die Zufuhr von Druckluft und die Abluft von Druckluft zu/von dem Strömungsdurchgangsrohr 10 sind in dem Spalt zwischen den Wärmeübertragungswänden 24, 25 abwechselnd in der radialen Richtung ausgebildet. Während eine hohe Effizienz des Wärmetauschs zwischen den Strömungen der Druckluft durch die Verwendung des Gegenstroms in dem Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitt 20 erreicht wird, ist es dadurch möglich, eine effizientere Strömungsdurchgangsführung für die Druckluft zu realisieren, indem eine komplexe Strömungsdurchgangsführung vermieden wird. Hierdurch ist es möglich, eine Verkleinerung des Wärmetauschers 1 und der Entfeuchtungseinheit 2 zu erreichen.
Bisher wurden ein Wärmetauscher, eine Entfeuchtungseinheit und ein Entfeuchtungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebe Ausführungsform eingeschränkt, und es bedarf keiner Erwähnung, dass verschiedene Modifikationen des Designs innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche vorgenommen werden können.
Beispielsweise wird die oben beschriebene Ausführungsform der Entfeuchtungseinheit 2 in einem Zustand eingesetzt, in dem die Achse L horizontal verläuft. Die Entfeuchtungseinheit 2 ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Wie in 8 dargestellt ist, kann der Drainageauslassanschluss 43 in der Endwand 38b der zweiten äußeren Kappe 38 auf der Achse L ausgebildet sein, und die Entfeuchtungseinheit 2 kann in einem Zustand verwendet werden, in dem die Achse L vertikal verläuft.
Bei der Ausführungsform der Entfeuchtungseinheit 2 wird ein in dem Kühlrohr 110 ausgebildeter Verdampfer als Kältequelle 3 verwendet. Es kann aber auch eine Wärmequelle 3, die ein anderes Kühlverfahren verwendet, eingesetzt werden.
Der Wärmetauscher 1 kann nicht nur zur Kühlung und Entfeuchtung, sondern auch zum Heizen verwendet werden.
Außerdem können bei der Ausführungsform der Entfeuchtungseinheit 2, die oben beschrieben wurde, die Positionen der Eingangs- und Ausgangsanschlüsse 41 und 42 vertauscht werden, oder die Positionen des Einlassströmungsdurchgangs 21 und des Auslassströmungsdurchgangs 22 des Wärmetauschströmungsabschnitt 20 können getauscht werden.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird der Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitt 20 durch Fixieren der inneren Enden 24a, 25a der beiden plattenförmigen Wärmeübertragungswände 24, 25 an der äußeren Umfangsfläche des Strömungsdurchgangsrohres 10 und durch spiralförmiges Winden der Wärmeübertragungswände 24, 25 um das Strömungsdurchgangsrohr 10 gebildet. Das Strömungsdurchgangsrohr 10 und die beiden spiralförmigen Wärmeübertragungswände 24, 25 können aber auch durch Extrusion einstückig ausgebildet werden. In diesem Fall können die konvexen Rippen 27 an Stelle der Aussparungen 27a und der Vorsprünge 27b wie bei der Ausführungsform beispielsweise durch Nuten und lineare Vorsprünge, die sich entlang der Achse L erstrecken, gebildet werden. Die Höhe der konvexen Rippen 27 ist aber kleiner als die Höhe des Einlassströmungsdurchgangs 21 und des Auslassströmungsdurchgangs 22, um die Strömung der Druckluft nicht zu stören.
Bezugszeichenliste

1: Wärmetauscher
2: Entfeuchtungseinheit
3: Wärmequelle (Verdampfer)
10: Strömungsdurchgangsrohr
11: Hauptwärmetransferströmungsdurchgang (Hauptkühldurchgang)
12a: Eingangsöffnung
12b: Ausgangsöffnung
13: erstes Ende
14: zweites Ende
20: Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitt
21: Einlassströmungsdurchgang
22: Auslassströmungsdurchgang
24: erste Wärmeübertragungswand
24a: erstes inneres Ende
24b: erstes äußeres Ende
25: zweite Wärmeübertragungswand
25a: zweites inneres Ende
25b: zweites äußeres Ende
26: Eingangsöffnung
27: konvexe Rippe
27a: Aussparung
27b: Vorsprung
27c: Öffnungskante
29: Ausgangsöffnung
30: Gehäuse
35b: erste Trennwand
37b: zweite Trennwand
41: Eingangsanschluss
42: Ausgangsanschluss
43: Drainageauslassanschluss
51: erster Raum
52: zweiter Raum
53: dritter Raum
100: Entfeuchtungssystem
101: Kühlkreislauf
103: Kompressor (Verdichter)
104: Kondensator
105: Kapillarrohr (Dekompressor)
109: Autodrain
110: Kühlrohr
P, Q: Ebene
L: Achse

Claims

Ein Druckluftwärmetauscher, wobei der Wärmetauscher Folgendes aufweist: ein zylindrisches Strömungsdurchgangsrohr mit einem ersten Ende an einem Ende in einer axialen Richtung und einem zweiten Ende an dem anderen Ende in der axialen Richtung, das die Durchführung eines Wärmetauschs zwischen einer Wärmequelle und Druckluft in einem innen liegenden Hauptwärmetransferströmungsdurchgang durchführt, und einen Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitt, mit einem Einlassströmungsdurchgang für die Zufuhr von Druckluft von außen in den Hauptwärmetransferströmungsdurchgang und einem Auslassströmungsdurchgang für die Abfuhr der Druckluft nach dem Wärmetausch von dem Hauptwärmetransferströmungsdurchgang nach außen, der die Durchführung eines Wärmetauschs zwischen der Druckluft, die in dem Einlassströmungsdurchgang fließt, und der Druckluft, die in dem Auslassströmungsdurchgang fließt, bewirkt, wobei der Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitt eine erste Wärmeübertragungswand und eine zweite Wärmeübertragungswand aufweist, die jeweils spiralförmig sind, wobei ein inneres Ende der ersten Wärmeübertragungswand und der zweiten Wärmeübertragungswand dicht an einem Außenumfang des Strömungsdurchgangsrohres befestigt ist, wobei die erste Wärmeübertragungswand und die zweite Wärmeübertragungswand abwechselnd um den Außenumfang des Strömungsdurchgangsrohres in einem Zustand gewunden sind, in dem zwischen ihnen ein festgelegter Spalt vorgesehen ist, und wobei der Einlassströmungsdurchgang und der Auslassströmungsdurchgang abwechselnd durch den Spalt zwischen der ersten Wärmeübertragungswand und der zweiten Wärmeübertragungswand gebildet werden, wobei in einem äußeren Umfangsabschnitt des Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitts eine Einlassöffnung, durch die Druckluft von außen in den Einlassströmungsdurchgang fließen kann, und eine Auslassöffnung, durch die Druckluft aus dem Auslassströmungsdurchgang abfließen kann, ausgebildet sind, und wobei eine Eingangsöffnung, durch welche der Einlassströmungsdurchgang und der Hauptwärmetransferströmungsdurchgang miteinander kommunizieren, an der Seite des ersten Endes des Strömungsdurchgangsrohres ausgebildet ist, und wobei eine Ausgangsöffnung, durch welche der Hauptwärmetransferströmungsdurchgang und der Auslassströmungsdurchgang miteinander kommunizieren, an der Seite des zweiten Endes des Strömungsdurchgangsrohres ausgebildet ist.
Der Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei sowohl die erste Wärmeübertragungswand als auch die zweite Wärmeübertragungswand mehrere konvexe Rippen aufweisen, die jeweils durch Ausbilden einer Aussparung in ihrer inneren oder äußeren Oberfläche und durch Ausbilden eines Vorsprungs an ihrer anderen Oberfläche gebildet werden.
Der Wärmetauscher nach Anspruch 2, wobei eine Öffnungskante der Aussparung jeder der konvexen Rippen im Wesentlichen kreisförmig abgeschrägt ist, und wobei ein Winkel zwischen einer Innenfläche der Aussparung und der einen Oberfläche der Wärmeübertragungswand an der Öffnungskante größer ist als 90°, und wobei eine Tiefe der Aussparung kleiner ist als ein Radius der Öffnungskante.
Der Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei die inneren Enden der ersten Wärmeübertragungswand und der zweiten Wärmeübertragungswand an dem Außenumfang des Strömungsdurchgangsrohres so befestigt sind, dass sie voneinander um 180° getrennt sind, und wobei äußere Enden der ersten Wärmeübertragungswand und der zweiten Wärmeübertragungswand in einem äußeren Umfangsabschnitt des Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitts so vorgesehen sind, dass sie voneinander um 180° getrennt sind.
Der Wärmetauscher nach Anspruch 4, wobei die inneren Enden und die äußeren Enden der ersten Wärmeübertragungswand und der zweiten Wärmeübertragungswand in einer gleichen Ebene angeordnet sind, die eine Achse des Strömungsdurchgangsrohres enthält, und wobei die Eingangsöffnung in einem Winkelbereich und die Ausgangsöffnung in dem anderen Winkelbereich in dem Strömungsdurchgangsrohr ausgebildet sind, die so angeordnet sind, dass die Ebene zwischen ihnen liegt.
Eine Entfeuchtungseinheit zum Entfeuchten von Druckluft, wobei die Entfeuchtungseinheit Folgendes umfasst: eine Kältequelle, einen Wärmetauscher zum Wiederaufheizen von Druckluft, die durch die Kältequelle gekühlt und entfeuchtet wurde, durch Wärmetausch mit Druckluft vor der Entfeuchtung, und ein hohles Gehäuse, in dem der Wärmetauscher und die Kältequelle enthalten sind, wobei der Wärmetauscher umfasst: ein zylindrisches Strömungsdurchgangsrohr mit einem ersten Ende an einem Ende in einer axialen Richtung und einem zweiten Ende an dem anderen Ende in der axialen Richtung, in dem die Kältequelle in einem innen liegenden Hauptwärmetransferströmungsdurchgang vorgesehen ist und einen Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitt, der einen Einlassströmungsdurchgang für die Zufuhr von Druckluft von außen in den Hauptwärmetransferströmungsdurchgang und einen Auslassströmungsdurchgang für die Abfuhr der Druckluft nach der Entfeuchtung, die in dem Hauptwärmetransferströmungsdurchgang gekühlt wurde, nach außen aufweist, und der einen Wärmetausch zwischen der Druckluft, die in dem Einlassströmungsdurchgang fließt, und der Druckluft, die in dem Auslassströmungsdurchgang fließt, bewirkt, wobei der Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitt eine erste Wärmeübertragungswand und eine zweite Wärmeübertragungswand aufweist, die jeweils spiralförmig sind, wobei ein inneres Ende der ersten Wärmeübertragungswand und der zweiten Wärmeübertragungswand dicht an einem Außenumfang des Strömungsdurchgangsrohres befestigt ist, wobei die erste Wärmeübertragungswand und die zweite Wärmeübertragungswand abwechselnd um den Außenumfang des Strömungsdurchgangsrohres in einem Zustand gewunden sind, in dem zwischen ihnen ein festgelegter Spalt vorgesehen ist, und wobei der Einlassströmungsdurchgang und der Auslassströmungsdurchgang durch den Spalt zwischen der ersten Wärmeübertragungswand und der zweiten Wärmeübertragungswand abwechselnd gebildet werden, wobei in einem äußeren Umfangsabschnitt des Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitts eine Einlassöffnung, durch die Druckluft, die entfeuchtet werden soll, in den Einlassströmungsdurchgang fließen kann, und eine Auslassöffnung, durch die Druckluft nach der Entfeuchtung aus dem Auslassströmungsdurchgang abfließen kann, ausgebildet sind, wobei eine Eingangsöffnung, durch welche der Einlassströmungsdurchgang und der Hauptwärmetransferströmungsdurchgang miteinander kommunizieren, an der Seite des ersten Endes des Strömungsdurchgangsrohres ausgebildet ist, und wobei eine Ausgangsöffnung, durch welche der Hauptwärmetransferströmungsdurchgang und der Auslassströmungsdurchgang miteinander kommunizieren, an der Seite des zweiten Endes des Strömungsdurchgangsrohres ausgebildet ist, und wobei in dem Gehäuse ein Eingangsanschluss, der mit der Einlassöffnung des Wärmetauschers kommuniziert, ein Ausgangsanschluss, der mit der Auslassöffnung des Wärmetauschers kommuniziert, und ein Drainageauslassanschluss, der mit der Seite des zweiten Endes des Hauptwärmetransferströmungsdurchgangs kommuniziert und durch den Drainagewasser, das in dem Wärmetauscher erzeugt wird, nach außen abgeführt wird, ausgebildet sind.
Die Entfeuchtungseinheit nach Anspruch 6, wobei zwischen einem Umfang des Wärmetauschers und dem Gehäuse ein Hohlraum gebildet ist, und wobei der Hohlraum durch eine erste Trennwand und eine zweite Trennwand in drei Räume unterteilt wird, nämlich einen ersten Raum an der Seite des ersten Endes, einen zweiten Raum an der Seite des zweiten Endes und einen dritten Raum, der zwischen dem ersten Raum und dem zweiten Raum angeordnet ist, und wobei die Verbindung zwischen dem Eingangsanschluss und der Einlassöffnung oder die Verbindung zwischen dem Ausgangsanschluss und der Auslassöffnung über den ersten Raum erfolgt, und wobei die andere der Verbindungen über den dritten Raum erfolgt, und wobei die Seite des zweiten Endes des Hauptwärmetransferströmungsdurchgangs über den zweiten Raum mit dem Drainageauslassanschluss verbunden ist.
Die Entfeuchtungseinheit nach Anspruch 7, wobei der Eingangsanschluss und der Ausgangsanschluss an Positionen angeordnet sind, die höher liegen als der Drainageauslassanschluss.
Die Entfeuchtungseinheit nach Anspruch 7, wobei der Eingangsanschluss und die Einlassöffnung über den ersten Raum verbunden sind, und wobei der Ausgangsanschluss und die Auslassöffnung über den dritten Raum verbunden sind, wobei ein äußeres Ende der ersten Wärmeübertragungswand dicht an der zweiten Wärmeübertragungswand angrenzend an eine Innenseite der ersten Wärmeübertragungswand befestigt ist und wobei die Einlassöffnung in einem am weitesten außen liegenden Wandabschnitt der ersten Wärmeübertragungswand, der an einer am weitesten außen liegenden Seite vorgesehen ist, ausgebildet ist, und wobei die Auslassöffnung durch einen Spalt gebildet wird, der zwischen einem äußeren Ende der zweiten Wärmeübertragungswand und der ersten Wärmeübertragungswand neben einer Innenseite des äußeren Endes gebildet ist.
Die Entfeuchtungseinheit nach Anspruch 6, wobei das innere Ende der ersten Wärmeübertragungswand und das innere Ende der zweiten Wärmeübertragungswand an dem Außenumfang des Strömungsdurchgangsrohres so befestigt sind, dass sie voneinander um 180° getrennt sind, und wobei ein äußeres Ende der ersten Wärmeübertragungswand und ein äußeres Ende der zweiten Wärmeübertragungswand in einem äußeren Umfangsabschnitt des Wärmetauschströmungsdurchgangsabschnitts so vorgesehen sind, dass sie voneinander um 180° getrennt sind.
Die Entfeuchtungseinheit nach Anspruch 10, wobei das innere Ende und das äußere Ende der ersten Wärmeübertragungswand und das innere Ende und das äußere Ende der zweiten Wärmeübertragungswand in einer einzigen Ebene vorgesehen sind, die eine Achse des Strömungsdurchgangsrohres enthält, und wobei die Eingangsöffnung und die Ausgangsöffnung in einem Winkelbereich bzw. dem anderen Winkelbereich in dem Strömungsdurchgangsrohr ausgebildet sind, die so angeordnet sind, dass die Ebene dazwischen liegt.
Die Entfeuchtungseinheit nach Anspruch 11, wobei die Ausgangsöffnung in einem Winkelbereich des Strömungsdurchgangsrohres ausgebildet ist, der an einer dem Drainageauslassanschluss entgegengesetzten Seite angeordnet ist, wobei die Ebene dazwischen liegt.
Die Entfeuchtungseinheit nach Anspruch 6, wobei die Kältequelle ein Kühlrohr ist, das von dem ersten Ende des Strömungsdurchgangsrohres in den Hauptwärmetransferströmungsdurchgang eingesetzt ist und durch das ein Kühlmittel fließt.
Ein Entfeuchtungssystem mit der Entfeuchtungseinheit nach Anspruch 13, wobei das Entfeuchtungssystem einen Kühlkreislauf aufweist, der dafür sorgt, dass ein Kühlmittel, das durch einen Dekompressor entlastet wurde, zu dem Kühlrohr fließt, und der ein Kühlmittel zirkuliert, das einen Wärmetausch mit Druckluft in dem Hauptwärmetransferströmungsdurchgang durchgeführt hat, indem das Kühlmittel erneut durch einen Kompressor und einen Kondensator zu den Dekompressor geführt wird, wobei mit dem Drainageauslassanschluss der Entfeuchtungseinheit ein Autodrain verbunden ist.