JP5889288B2 - 一体型吸着器ヘッド及び弁設計及びこれと関連したスイング吸着法 - Google Patents
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Description
本願は、2011年3月1日に出願された米国特許仮出願第61/448,160号(発明の名称:INTEGRATED ADSORBER HEAD AND VALVE DESIGN AND SWING ADSORPTION METHODS RELATED THERETO)、2010年5月28日に出願された米国特許仮出願第61/349,464号(発明の名称:REACTOR WITH REACTOR HEAD AND INTEGRATED VALVE)及び2011年5月6日に出願された国際出願PCT/US2011/035553号(発明の名称:REACTOR WITH REACTOR HEAD AND INTEGRATED VALVE)の権益主張出願であり、これら米国特許仮出願及び国際出願を参照により引用し、これらの記載内容全体を本明細書の一部とする。
多くの場合、窒素含有ガスからの精製メタン生成物の高い回収率を得るためには、窒素も又、石油の産出と関連したガスから除去されなければならない。メタンからの窒素分離のための有効な平衡状態又は化学論的選択性を備えた分子ふるい吸着剤はほんの僅かしか存在しない。天然ガスからのN2分離のためには、化学論的選択性を有する8リングゼオライト材料の等級を有する吸着剤を処方することも又好ましい。この等級の8リングゼオライト材料の速度論的反応性により、N2をゼオライト結晶中に迅速に送ることができ、他方、メタンの輸送を阻止し、その結果、N2とメタンの混合物からN2を選択的に分離することが可能である。天然ガスからのN2の除去のため、8リングゼオライト材料のこの特定の等級は、好ましくは、約2から約1000まで、好ましくは約10から約500まで、より好ましくは約50から約300までのSi/Al比を有する。本明細書で用いるのに適したこの好ましい等級の8リングゼオライトにより、N2は、メタンと比較されるN2に関する単一成分拡散係数の比(即ち、DN2/DCH4)が5よりも大きく、好ましくは約20よりも大きく、より好ましくは約50よりも大きく、更により好ましくは100よりも大きいような仕方で8リング窓を通って内部細孔構造に接近することができる。天然ガスからのN2の除去中のスイング吸着法における耐ファウリング性は、この等級の8リングゼオライト材料により提供される別の利点である。
[実施態様項1]
吸着器であって、
a.吸着器本体と、
b.前記吸着器本体に係合した第1のヘッドと、
c.前記ヘッドの外部から前記ヘッドを少なくとも部分的に貫通したところまで延びる第1の導管と、
d.前記第1の導管と流れ連通状態にあり、前記第1の弁から前記吸着器本体を通って延びる流路に沿う流体の流れを制御する第1の弁とを有する、吸着器。
[実施態様項2]
e)前記吸着器本体に係合した第2のヘッド、
f)前記第1のヘッド又は前記第2のヘッドの外部からそれぞれのヘッドを少なくとも部分的に貫通したところまで延びる第2の導管、及び
g)前記第2の導管と流れ連通状態にある第2の弁のうち少なくとも1つを更に有する、実施態様項1記載の吸着器。
[実施態様項3]
前記第1の弁は、前記流路中の流体の流れが第1の流れ方向にある場合、実質的に開いた位置を有し、前記流路中の流体の流れが第2の逆の流れ方向にある場合、実質的に閉じられた位置を有する、実施態様項2記載の吸着器。
[実施態様項4]
前記流路の少なくとも一部分の互いに反対側に設けられた第1の弁対を有し、前記第1の弁及び第2の弁は各々、前記流路中の流体の流れが第1の流れ方向にある場合、実質的に開いた位置にあり、前記流路中の流体の流れが第2の逆の流れ方向にある場合、実質的に閉じられた位置にある、実施態様項3記載の吸着器。
[実施態様項5]
h)前記第1のヘッド又は前記第2のヘッドの外部からそれぞれのヘッドを少なくとも部分的に貫通したところまで延びる第3の導管を更に有し、
i)前記第3の導管と流れ連通状態にある第3の弁を更に有し、前記第3の弁は、前記吸着器本体から前記第3の弁まで延びる一部分を含む流路に沿う流体の流れを制御し、
j)前記第1のヘッド又は前記第2のヘッドの外部からそれぞれのヘッドを少なくとも部分的に貫通したところまで延びる第4の導管を更に有し、
k)前記第2の導管と流れ連通状態にある第4の弁を更に有し、前記第4の弁は、前記吸着器本体から前記第4の弁まで延びる一部分を含む流路に沿う流体の流れを制御する、実施態様項4記載の吸着器。
[実施態様項6]
前記流路の少なくとも一部分の互いに反対側に設けられていて前記第2の逆の流れ方向における流れを制御する前記第3の弁及び前記第4の弁を含む第2の弁対を有し、前記第3の弁及び前記第4の弁は各々、前記流路中の流体の流れが前記第1の流れ方向にある場合、実質的に閉じられた位置にあり、前記流路中の流体の流れが前記第2の逆の流れ方向にある場合、実質的に開いた位置にある、実施態様項5記載の吸着器。
[実施態様項7]
前記吸着器は、非対称逆流吸着器である、実施態様項6記載の吸着器。
[実施態様項8]
1つ又は2つ以上の追加の弁を有し、各弁は、追加の導管のそれぞれのヘッドを少なくとも部分的に貫通して延びる追加の導管を介して第1、第2、第3又は第4の導管のうちの1つと流れ連通状態にあり、前記追加の導管と流体連通状態にある任意他の導管と同相で動作し、前記吸着器本体からそれぞれの弁まで延びる一部分を含む流路に沿う流体の流れを制御する、実施態様項6記載の吸着器。
[実施態様項9]
前記吸着器本体は、吸着床を有し、前記流路の容積は、i)前記吸着床の固体‐流体接触部分内の充填流路容積と、ii)前記弁と前記吸着床との間の開放流路容積とから成り、更に前記吸着床内の任意の開放流れ部分を含む、実施態様項2記載の吸着器。
[実施態様項10]
前記充填流容積部は、個体‐流体接触面から2cm未満の距離を置いたところに位置する吸着床中の全ての体積部を含む、実施態様項9記載の吸着器。
[実施態様項11]
前記吸着床の前記固体‐流体接触部分は、前記吸着床の前記部分のあらゆる領域に0.5cm2/cm3を超える濡れ面積を有する、実施態様項9記載の吸着器。
[実施態様項12]
開放流路容積と充填流路容積の比は、1未満である、実施態様項9記載の吸着器。
[実施態様項13]
開放流路容積と充填流路容積の比は、0.5未満である、実施態様項9記載の吸着器。
[実施態様項14]
吸着床は、熱交換を行うことができる個体材料から成る固定床コアを有する、実施態様項9記載の吸着器。
[実施態様項15]
前記弁のうちの少なくとも1つは、弁棒要素に連結されたディスク要素を有するポペット弁である、実施態様項9記載の吸着器。
[実施態様項16]
前記ポペット弁ディスク要素は、近位側吸着床表面に実質的に平行であり且つこれに向いた表面を有する、実施態様項15記載の吸着器。
[実施態様項17]
前記ポペット弁は、吸着床に向かって開く、実施態様項16記載の吸着器。
[実施態様項18]
前記ポペット弁は、前記吸着床から遠ざかる方向に開く、実施態様項16記載の吸着器。
[実施態様項19]
作動中において完全開放位置にある前記ポペット弁ディスク要素の平坦な表面と前記吸着床表面との間の距離は、前記ディスク要素直径の5%〜200%である、実施態様項16記載の吸着器。
[実施態様項20]
動作中における完全開放位置にあるポペット弁ディスク要素の平坦な表面と吸着床表面との間の距離は、ディスク要素直径の20%〜80%である、実施態様項16記載の吸着器。
[実施態様項21]
前記ポペット弁棒要素は、前記ヘッドの外部の場所まで延びている、実施態様項15記載の吸着器。
[実施態様項22]
各弁は、前記吸着器本体とそのそれぞれの入口及び/又は前記吸着器本体からの出口内に嵌まり込んでいる外部から接近可能な弁座と関連しており、各弁は、前記ヘッドに密着される、実施態様項2記載の吸着器。
[実施態様項23]
前記弁座は、回転可能なロック機構体、ねじ込みシート及び押し込みシートのうちの1つにより前記ヘッドに取り付けられている、実施態様項22記載の吸着器。
[実施態様項24]
前記弁棒と関連した弁棒シールを更に有する、実施態様項21記載の吸着器。
[実施態様項25]
前記弁棒シールは、ロッド充填材である、実施態様項24記載の吸着器。
[実施態様項26]
ポペット弁は、直線運動を与えることにより前記弁を開閉するアクチュエータと係合可能な直線作動可能な弁棒を有する、実施態様項15記載の吸着器。
[実施態様項27]
前記アクチュエータは、空気圧作動式、油圧作動式及び電磁作動式のうちの少なくとも1つである、実施態様項26記載の吸着器。
[実施態様項28]
前記アクチュエータは、クランクシャフト作動式である、実施態様項26記載の吸着器。
[実施態様項29]
共通アクチュエータが特定の流体流れに共通の直線状に整列した複数個の弁を制御する、実施態様項26記載の吸着器。
[実施態様項30]
特定のヘッドと関連した円形ポペット弁が実質的に円形であり、直径が一様であり、中心間間隔が平均ポペットディスク要素直径の120%〜400%である、実施態様項15記載の吸着器。
[実施態様項31]
特定のヘッドと関連した円形ポペット弁が実質的に円形であり、直径が一様であり、中心間間隔が平均ポペットディスク要素直径の140%〜200%である、実施態様項15記載の吸着器。
[実施態様項32]
i)流体が弁を通っているときの弁圧力降下が吸着器内部圧力降下の1%〜100%であること、ii)入口流及び出口流のうちの一方に関する全流れポペット弁流れ面積と吸着器流れ面積の比が1%〜30%であること、iii)ポペット弁直径が、最小値DPMIN[インチ]=0.1484+0.4876・DB[フィート](DBは、フィートで表された流れ領域直径である)と最大値DPMAX[インチ]=1.6113+1.8657・DB[フィート]との間であること(DBは、フィートで表された流れ領域直径である)、iv)LP/DP(弁リフトとポペット直径の比)が3%〜25%であること及びv)弁リフト時間が少なくとも50ミリ秒であることのうちの少なくとも1つを提供する、実施態様項15記載の吸着器。
[実施態様項33]
i)流体が弁を通っているときの弁圧力降下が吸着器内部圧力降下の5%〜20%であること、ii)入口流及び出口流のうちの一方に関する全流れポペット弁流れ面積と吸着器流れ面積の比が2%〜20%であること、iii)ポペット弁直径が、最小値DPMIN[インチ]=0.1484+0.4876・DB[フィート](DBは、フィートで表された流れ領域直径である)と最大値DPMAX[インチ]=1.6113+1.8657・DB[フィート]との間であること(DBは、フィートで表された流れ領域直径である)、iv)LP/DP(弁リフトとポペット直径の比)が5%〜20%であること、及びv)弁リフト時間が100ミリ秒〜500ミリ秒であることのうちの少なくとも1つを提供する、実施態様項15記載の吸着器。
[実施態様項34]
吸着器であって、
a)2つの実質的に互いに反対側に位置する開口端を有する吸着領域を部分的に包囲した吸着器本体を有し、
b)前記吸着器本体の一端を覆っている第1のヘッドを有し、
c)前記吸着器本体の反対側の端を覆っている第2のヘッドを有し、
d)前記第1のヘッドの近位側に位置する領域、前記第2のヘッドの近位側に位置する領域及び前記第1のヘッドと前記第2のヘッドとの間に位置する中央領域を有する固定床を有し、前記固定床は、前記吸着器本体内に設けられていて、ガス流の1つ又は2つ以上の成分の吸着を促進することができる固体材料から成り、
e)前記第1のヘッドと関連していて、前記第1のヘッドを貫通して前記吸着器本体中への経路を開く少なくとも1つのガス流入口及び前記第2のヘッドと関連していて、前記吸着器本体から前記第2のヘッド中への経路を開く少なくとも1つのガス流出口を有し、
f)前記入口と関連したヘッドと一体化されていて、前記ガス流入口を制御する少なくとも1つの入口ポペット弁を有し、前記入口ポペット弁は、直線的に作動可能な弁棒を有し、
g)前記入口と関連した前記ヘッドと一体化されていて、前記ガス流出口を制御する少なくとも1つの出口ポペット弁を有し、前記出口ポペット弁は、直線的に作動可能な弁棒を有し、
h)前記f)及び/又は前記g)の前記直線的に作動可能な弁棒と係合可能な少なくとも1つのアクチュエータを有し、前記アクチュエータは、直線運動を前記ポペット弁に与えてガスが前記吸着器の外部から前記吸着器本体の内部に流れたり前記吸着器本体の内部から前記吸着器の外部に流れたりして変更可能な流れ操作をもたらすことによって弁の開閉を行う、吸着器。
[実施態様項35]
i)前記第2のヘッドと関連していて、前記第2のヘッド及び前記吸着器本体を通る経路を開く少なくとも1つのガス流入口及び前記第1のヘッドと関連していて、前記吸着器本体及び前記第1のヘッドを通る経路を開く少なくとも1つのガス流出口を更に有し、前記f)、前記g)及び前記h)に類似した関連の入口ポペット弁又は他の入口流れ制御手段、出口ポペット弁及びアクチュエータが設けられている、実施態様項34記載の吸着器。
[実施態様項36]
2つの実質的に互いに反対側の開口端を有する吸着領域を部分的に包囲した吸着器本体を有する逆流吸着器内で少なくとも2つの流れの迅速な流れ切り替えを行う方法であって、第1のヘッドが吸着器本体の一端を覆い、第2のヘッドが前記吸着器本体の反対側の端を覆い、前記吸着器本体内に設けられた固定床がガス流の吸着を促進することができる固体材料から成り、前記方法は、
i)1つ又は2つ以上の入口ガス源から少なくとも1つの第1のガス流を前記第1のヘッドを通って前記第1のヘッドと関連した少なくとも1つのガス流入口まで導入し、そして前記吸着器本体に導入し、処理された前記第1のガス流を前記吸着器本体から取り出し、前記第2のヘッドを通って前記第2のヘッドと関連した少なくとも1つのガス流出口に至らせるステップを有し、前記導入及び前記取り出しは、それぞれ、前記第1のヘッド内に設けられた少なくとも1つの吸気ポペット弁及び前記第2のヘッド内に設けられた少なくとも1つの排気ポペット弁により制御され、
ii)1つ又は2つ以上の入口ガス源から少なくとも1つの第2のガス流を前記第2のヘッドを通って前記第2のヘッドと関連した少なくとも1つのガス流入口まで導入し、そして前記吸着器本体に導入し、処理された前記第2のガス流を前記吸着器本体から取り出し、前記第1のヘッドを通って前記第1のヘッドと関連した少なくとも1つのガス流出口に至らせるステップを有し、前記導入及び前記取り出しは、それぞれ、前記第2のヘッド内に設けられた少なくとも1つの吸気ポペット弁及び前記第1のヘッド内に設けられた少なくとも1つの排気ポペット弁により制御される、方法。
[実施態様項37]
吸着器であって、
a)吸着器本体を有し、前記吸着器本体は、前記吸着器本体内に吸着ゾーンを形成し、
b)前記吸着ゾーン内に設けられた充填材料を有し、
c)前記吸着器本体に結合された1つ又は2つ以上のポペット弁組立体を有し、前記ポペット弁組立体は、前記吸着ゾーンと流れ連通状態にあると共に前記吸着器本体の外部の場所と前記吸着ゾーン内の場所との間の流体の流れを制御する、吸着器。
[実施態様項38]
前記吸着器本体は、前記吸着ゾーンを形成するよう互いに結合されたヘッドとシェルを有し、前記1つ又は2つ以上のポペット弁組立体は、前記ヘッドに結合されている、実施態様項37記載の吸着器。
[実施態様項39]
前記1つ又は2つ以上のポペット弁組立体は、
i)前記ヘッドの外部から前記ヘッドを少なくとも部分的に貫通したところまで延びる第1の導管と、
ii)前記第1の導管と流れ連通状態にあり、前記第1の弁から前記吸着器本体を通って延びる流路に沿う流体の流れを制御する第1の弁とを有する、実施態様項38記載の吸着器。
[実施態様項40]
前記第1の弁は、前記流路内の流体の流れが第1の流れ方向にあるときに実質的に開放位置を有すると共に前記流路内の流体の流れが第2の逆の流れ方向にあるときには実質的に閉鎖位置を有する、実施態様項39記載の吸着器。
[実施態様項41]
コンピュータ計算装置であって、プロセッサと前記プロセッサに結合されたメモリと、前記メモリに提供される命令とを有し、前記命令は、
吸着器本体に結合されると共に吸着ゾーンと流れ連通状態にある1つ又は2つ以上のポペット弁組立体に基づいてモデル結果を生じさせ、前記1つ又は2つ以上のポペット弁組立体は、前記吸着器本体の外部の場所と前記吸着ゾーン内の場所との間の流体の流れを制御し、
前記モデル結果を記憶するよう前記プロセッサによって実行可能である、コンピュータ計算装置。
[実施態様項42]
前記モデル結果は、吸着器本体に結合された前記1つ又は2つ以上のポペット弁組立体の間隔に基づいている、実施態様項41記載のコンピュータ計算装置。
[実施態様項43]
前記吸着器は、非対称逆流吸着器である、実施態様項37記載の吸着器。
[実施態様項44]
前記充填材料は、ハニカム充填材料である、実施態様項37記載の吸着器。
[実施態様項45]
前記吸着器は、添付の図面に示されている1つ又は2つ以上の特徴を有する、実施態様項1〜44のうちいずれか一に記載の吸着器。
[実施態様項1A]
吸着器であって、
a.吸着器本体と、
b.前記吸着器本体に係合した第1のヘッドと、
c.前記ヘッドの外部から前記ヘッドを少なくとも部分的に貫通したところまで延びる第1の導管と、
d.前記第1の導管と流れ連通状態にあり、前記第1の弁から前記吸着器本体を通って延びる流路に沿う流体の流れを制御する第1の弁とを有する、吸着器。
[実施態様項2A]
e)前記吸着器本体に係合した第2のヘッド、
f)前記第1のヘッド又は前記第2のヘッドの外部からそれぞれのヘッドを少なくとも部分的に貫通したところまで延びる第2の導管、及び
g)前記第2の導管と流れ連通状態にある第2の弁のうち少なくとも1つを更に有する、実施態様項1A記載の吸着器。
[実施態様項3A]
前記第1の弁は、前記流路中の流体の流れが第1の流れ方向にある場合、実質的に開いた位置を有し、前記流路中の流体の流れが第2の逆の流れ方向にある場合、実質的に閉じられた位置を有する、実施態様項2A記載の吸着器。
[実施態様項4A]
前記流路の少なくとも一部分の互いに反対側に設けられた第1の弁対を有し、前記第1の弁及び第2の弁は各々、前記流路中の流体の流れが第1の流れ方向にある場合、実質的に開いた位置にあり、前記流路中の流体の流れが第2の逆の流れ方向にある場合、実質的に閉じられた位置にある、実施態様項3A記載の吸着器。
[実施態様項5A]
h)前記第1のヘッド又は前記第2のヘッドの外部からそれぞれのヘッドを少なくとも部分的に貫通したところまで延びる第3の導管を更に有し、
i)前記第3の導管と流れ連通状態にある第3の弁を更に有し、前記第3の弁は、前記吸着器本体から前記第3の弁まで延びる一部分を含む流路に沿う流体の流れを制御し、
j)前記第1のヘッド又は前記第2のヘッドの外部からそれぞれのヘッドを少なくとも部分的に貫通したところまで延びる第4の導管を更に有し、
k)前記第2の導管と流れ連通状態にある第4の弁を更に有し、前記第4の弁は、前記吸着器本体から前記第4の弁まで延びる一部分を含む流路に沿う流体の流れを制御する、実施態様項4A記載の吸着器。
[実施態様項6A]
前記流路の少なくとも一部分の互いに反対側に設けられていて前記第2の逆の流れ方向における流れを制御する前記第3の弁及び前記第4の弁を含む第2の弁対を有し、前記第3の弁及び前記第4の弁は各々、前記流路中の流体の流れが前記第1の流れ方向にある場合、実質的に閉じられた位置にあり、前記流路中の流体の流れが前記第2の逆の流れ方向にある場合、実質的に開いた位置にある、実施態様項5A記載の吸着器。
[実施態様項7A]
前記吸着器は、非対称逆流吸着器である、実施態様項6A記載の吸着器。
[実施態様項8A]
1つ又は2つ以上の追加の弁を有し、各弁は、追加の導管のそれぞれのヘッドを少なくとも部分的に貫通して延びる追加の導管を介して第1、第2、第3又は第4の導管のうちの1つと流れ連通状態にあり、前記追加の導管と流体連通状態にある任意他の導管と同相で動作し、前記吸着器本体からそれぞれの弁まで延びる一部分を含む流路に沿う流体の流れを制御する、実施態様項6A記載の吸着器。
[実施態様項9A]
前記吸着器本体は、吸着床を有し、前記流路の容積は、i)前記吸着床の固体‐流体接触部分内の充填流路容積と、ii)前記弁と前記吸着床との間の開放流路容積とから成り、更に前記吸着床内の任意の開放流れ部分を含む、実施態様項2A記載の吸着器。
[実施態様項10A]
前記充填流容積部は、個体‐流体接触面から2cm未満の距離を置いたところに位置する吸着床中の全ての体積部を含む、実施態様項9A記載の吸着器。
[実施態様項11A]
前記吸着床の前記固体‐流体接触部分は、前記吸着床の前記部分のあらゆる領域に0.5cm2/cm3を超える濡れ面積を有する、実施態様項9A記載の吸着器。
[実施態様項12A]
開放流路容積と充填流路容積の比は、1未満である、実施態様項9A記載の吸着器。
[実施態様項13A]
開放流路容積と充填流路容積の比は、0.5未満である、実施態様項9A記載の吸着器。
[実施態様項14A]
吸着床は、熱交換を行うことができる個体材料から成る固定床コアを有する、実施態様項9A記載の吸着器。
[実施態様項15A]
前記弁のうちの少なくとも1つは、弁棒要素に連結されたディスク要素を有するポペット弁である、実施態様項9A記載の吸着器。
[実施態様項16A]
前記ポペット弁ディスク要素は、近位側吸着床表面に実質的に平行であり且つこれに向いた表面を有する、実施態様項15A記載の吸着器。
[実施態様項17A]
前記ポペット弁は、吸着床に向かって開く、実施態様項16A記載の吸着器。
[実施態様項18A]
前記ポペット弁は、前記吸着床から遠ざかる方向に開く、実施態様項16A記載の吸着器。
[実施態様項19A]
作動中において完全開放位置にある前記ポペット弁ディスク要素の平坦な表面と前記吸着床表面との間の距離は、前記ディスク要素直径の5%〜200%である、実施態様項16A記載の吸着器。
[実施態様項20A]
動作中における完全開放位置にあるポペット弁ディスク要素の平坦な表面と吸着床表面との間の距離は、ディスク要素直径の20%〜80%である、実施態様項16A記載の吸着器。
[実施態様項21A]
前記ポペット弁棒要素は、前記ヘッドの外部の場所まで延びている、実施態様項15記載の吸着器。
[実施態様項22A]
各弁は、前記吸着器本体とそのそれぞれの入口及び/又は前記吸着器本体からの出口内に嵌まり込んでいる外部から接近可能な弁座と関連しており、各弁は、前記ヘッドに密着される、実施態様項2A記載の吸着器。
[実施態様項23A]
前記弁座は、回転可能なロック機構体、ねじ込みシート及び押し込みシートのうちの1つにより前記ヘッドに取り付けられている、実施態様項22A記載の吸着器。
[実施態様項24A]
前記弁棒と関連した弁棒シールを更に有する、実施態様項21A記載の吸着器。
[実施態様項25A]
前記弁棒シールは、ロッド充填材である、実施態様項24A記載の吸着器。
[実施態様項26A]
ポペット弁は、直線運動を与えることにより前記弁を開閉するアクチュエータと係合可能な直線作動可能な弁棒を有する、実施態様項15A記載の吸着器。
[実施態様項27A]
前記アクチュエータは、空気圧作動式、油圧作動式及び電磁作動式のうちの少なくとも1つである、実施態様項26A記載の吸着器。
[実施態様項28A]
前記アクチュエータは、クランクシャフト作動式である、実施態様項26A記載の吸着器。
[実施態様項29A]
共通アクチュエータが特定の流体流れに共通の直線状に整列した複数個の弁を制御する、実施態様項26A記載の吸着器。
[実施態様項30A]
特定のヘッドと関連した円形ポペット弁が実質的に円形であり、直径が一様であり、中心間間隔が平均ポペットディスク要素直径の120%〜400%である、実施態様項15A記載の吸着器。
[実施態様項31A]
特定のヘッドと関連した円形ポペット弁が実質的に円形であり、直径が一様であり、中心間間隔が平均ポペットディスク要素直径の140%〜200%である、実施態様項15A記載の吸着器。
[実施態様項32A]
i)流体が弁を通っているときの弁圧力降下が吸着器内部圧力降下の1%〜100%であること、ii)入口流及び出口流のうちの一方に関する全流れポペット弁流れ面積と吸着器流れ面積の比が1%〜30%であること、iii)ポペット弁直径が、最小値DPMIN[インチ]=0.1484+0.4876・DB[フィート](DBは、フィートで表された流れ領域直径である)と最大値DPMAX[インチ]=1.6113+1.8657・DB[フィート]との間であること(DBは、フィートで表された流れ領域直径である)、iv)LP/DP(弁リフトとポペット直径の比)が3%〜25%であること及びv)弁リフト時間が少なくとも50ミリ秒であることのうちの少なくとも1つを提供する、実施態様項15A記載の吸着器。
[実施態様項33A]
i)流体が弁を通っているときの弁圧力降下が吸着器内部圧力降下の5%〜20%であること、ii)入口流及び出口流のうちの一方に関する全流れポペット弁流れ面積と吸着器流れ面積の比が2%〜20%であること、iii)ポペット弁直径が、最小値DPMIN[インチ]=0.1484+0.4876・DB[フィート](DBは、フィートで表された流れ領域直径である)と最大値DPMAX[インチ]=1.6113+1.8657・DB[フィート]との間であること(DBは、フィートで表された流れ領域直径である)、iv)LP/DP(弁リフトとポペット直径の比)が5%〜20%であること、及びv)弁リフト時間が100ミリ秒〜500ミリ秒であることのうちの少なくとも1つを提供する、実施態様項15A記載の吸着器。
[実施態様項34A]
前記吸着器は、圧力スイング吸着(PSA)、真空圧力スイング吸着(VPSA)、温度スイング吸着(TSA)、分圧スイング吸着(PPSA)、迅速サイクル圧力スイング吸着(RCPSA)、迅速サイクル温度スイング吸着(RCTSA)、迅速サイクル分圧スイング吸着(RCPPSA)並びにこれらプロセス、例えば圧力/温度スイング吸着の組み合わせのために用いられる吸着器である、実施態様項1A〜33A記載の吸着器。
[実施態様項41A]
吸着器であって、
a)吸着器本体を有し、前記吸着器本体は、前記吸着器本体内に吸着ゾーンを形成し、
b)前記吸着ゾーン内に設けられた充填材料を有し、
c)前記吸着器本体に結合された1つ又は2つ以上のポペット弁組立体を有し、前記ポペット弁組立体は、前記吸着ゾーンと流れ連通状態にあると共に前記吸着器本体の外部の場所と前記吸着ゾーン内の場所との間の流体の流れを制御する、吸着器。
[実施態様項42A]
前記吸着器本体は、前記吸着ゾーンを形成するよう互いに結合されたヘッドとシェルを有し、前記1つ又は2つ以上のポペット弁組立体は、前記ヘッドに結合されている、実施態様項41A記載の吸着器。
[実施態様項43A]
前記1つ又は2つ以上のポペット弁組立体は、
i)前記ヘッドの外部から前記ヘッドを少なくとも部分的に貫通したところまで延びる第1の導管と、
ii)前記第1の導管と流れ連通状態にあり、前記第1の弁から前記吸着器本体を通って延びる流路に沿う流体の流れを制御する第1の弁とを有する、実施態様項42A記載の吸着器。
[実施態様項44A]
前記第1の弁は、前記流路内の流体の流れが第1の流れ方向にあるときに実質的に開放位置を有すると共に前記流路内の流体の流れが第2の逆の流れ方向にあるときには実質的に閉鎖位置を有する、実施態様項43A記載の吸着器。
[実施態様項45A]
コンピュータ計算装置であって、プロセッサと前記プロセッサに結合されたメモリと、前記メモリに提供される命令とを有し、前記命令は、
吸着器本体に結合されると共に吸着ゾーンと流れ連通状態にある1つ又は2つ以上のポペット弁組立体に基づいてモデル結果を生じさせ、前記1つ又は2つ以上のポペット弁組立体は、前記吸着器本体の外部の場所と前記吸着ゾーン内の場所との間の流体の流れを制御し、
前記モデル結果を記憶するよう前記プロセッサによって実行可能である、コンピュータ計算装置。
[実施態様項46A]
前記モデル結果は、吸着器本体に結合された前記1つ又は2つ以上のポペット弁組立体の間隔に基づいている、実施態様項45A記載のコンピュータ計算装置。
[実施態様項47A]
前記吸着器は、非対称逆流吸着器である、実施態様項41A記載の吸着器。
[実施態様項48A]
前記充填材料は、ハニカム充填材料である、実施態様項41A記載の吸着器。
[実施態様項49A]
前記充填材料は、エチレンに変換される、実施態様項37A記載の吸着器。
[実施態様項50A]
前記吸着器は、添付の図面に示されている1つ又は2つ以上の特徴を有する、実施態様項1A〜49Aのうちいずれか一に記載の吸着器。
Claims (12)
- 吸着器であって、
a.吸着器本体と、
b.前記吸着器本体に係合した第1のヘッドと、
c.前記ヘッドの外部から前記ヘッドを少なくとも部分的に貫通したところまで延びる第1の導管と、
d.複数の弁と、を有し、
前記複数の弁は前記第1の導管と流れ連通状態にある第1の弁を含み、前記第1の弁は、当該第1の弁から前記吸着器本体を通って延びる流路に沿う流体の流れを制御し、
前記複数の弁のうちの少なくとも1つは、弁棒要素に連結されたディスク要素を有するポペット弁であり、作動中において完全開放位置にある前記ポペット弁のディスク要素の平坦な表面と吸着床表面との間の距離は、前記ディスク要素直径の5%〜200%であり、
前記吸着器は、温度スイング吸着装置又は圧力スイング吸着装置であり、
前記ポペット弁は、線形運動を与えることにより弁を開閉するようアクチュエータと係合可能な直線的に作動可能な弁棒を有し、
前記第1のヘッドと関連した複数の前記ポペット弁のディスク要素は実質的に円形であり、直径が一様であり、隣接するポペット弁の中心間の距離は、前記ポペット弁のディスク要素の平均直径の120%〜400%である、吸着器。 - 前記第1の弁は、前記流路中の流体の流れが第1の流れ方向にある場合、実質的に開いた位置を有し、前記流路中の流体の流れが前記第1の流れ方向と反対の第2の流れ方向にある場合、実質的に閉じられた位置を有する、請求項1記載の吸着器。
- 前記流路の前記第1のバルブの反対側に第2の弁を有し、前記第1の弁及び第2の弁は各々、前記流路中の流体の流れが第1の流れ方向にある場合、実質的に開いた位置にあり、前記流路中の流体の流れが前記第1の流れ方向と反対の第2の流れ方向にある場合、実質的に閉じられた位置にある、請求項2記載の吸着器。
- 前記ポペット弁は、当該ポペット弁が開く際に、前記吸着器本体に向かって開く、請求項1記載の吸着器。
- 前記ポペット弁は、当該ポペット弁が開く際に、前記吸着器本体から遠ざかる方向に開く、請求項1記載の吸着器。
- 各弁は外部から接近可能な弁座と関連しており、外部から接近可能な弁座は、前記吸着器本体へのそれぞれの入口及び/又は前記吸着器本体からの出口内に嵌まり込んでおり、各弁は、前記ヘッドに密着される、請求項1記載の吸着器。
- 前記弁座は、回転可能なロック機構体、ねじ込みシート及び押し込みシートのうちの1つにより前記ヘッドに取り付けられている、請求項6記載の吸着器。
- 前記弁棒と関連した弁棒シールを更に有する、請求項1記載の吸着器。
- 前記弁棒シールは、往復圧縮機型シールである、請求項8記載の吸着器。
- 前記アクチュエータは、空気圧作動式、油圧作動式及び電磁作動式のうちの少なくとも1つである、請求項1記載の吸着器。
- 前記アクチュエータは、クランクシャフト作動式である、請求項1記載の吸着器。
- 共通アクチュエータが特定の流体流れに共通の直線状に整列した複数個の弁を制御する、請求項1記載の吸着器。
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