JP7362784B2 - 静止型乾燥機 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮ガスを乾燥させる乾燥装置に関する。

ベルギー国特許出願第２０１６／５８０４号明細書には、圧縮ガスを乾燥させるための乾燥装置が記載されている。この文献は、圧縮機要素から到来する圧縮ガスの熱をどのように効率的に利用することができるかを説明している。このような接続方法により、圧縮ガスを再生空気流として及び乾燥空気流として乾燥設備を介して搬送することができる。この乾燥設備は、乾燥空気が乾燥媒体の一部を通って運ばれるが、再生空気が乾燥媒体の別の部分を通って運ばれるという特徴をもつ連続乾燥設備である。再生空気と乾燥空気が媒体を流れる位置は、ほぼ連続的に変化する。ベルギー国特許出願第２０１６／５８０４号明細書には、実質的に静的に位置付けられた空気流の中を回転する円筒形の乾燥媒体が提示されている。軸の周りを回転する乾燥媒体の各セクションは、これによって再生空気流及び乾燥空気流に連続的に入り込むことになる。これは、実際には回転式乾燥機と呼ばれている。

欧州特許出願公開第１１４０３２５号明細書には、実質的に円筒形の乾燥媒体が固定的に配置された乾燥装置が記載されている。ガス流を分離する手段は、乾燥媒体の上方及び下方に回転可能に設けられている。このようにして、上述の回転乾燥機と同様の、乾燥媒体と空気流との間で相対的な回転運動が行われる乾燥装置が得られる。相違点は、この文献では、乾燥媒体は静止しているが空気流は回転しており、空気流を分離するための手段が回転している点である。

米国特許第７，０７７，１８７号明細書には、乾燥媒体が３つの空洞を有する代替装置が記載されている。これらの空洞は、壁によって相互に分離されている。３つの空洞は、その第１及び第２の端部の位置で、３つの空気室によって接続されている。空気分配エレメントは、３つの空気室の間の中央に配置されている。空気分配エレメントは回転することができ、それによって空洞には再生空気流及び乾燥空気流が交互に供給される。

ベルギー国特許出願第２０１６／５８０４号明細書 欧州特許出願公開第１１４０３２５号明細書 米国特許第７，０７７，１８７号明細書

本発明の目的は、乾燥空気流と再生空気流との間の最適な分配を得ることができ、より安価であまり手のかからない方法で製造することができる乾燥装置を提供することである。

この目的のために、本発明は、互いに隣接して延び、第１の接続端及び第２の接続端の各々で少なくとも１つの開口部に関連する所定の数の乾燥セグメントを有する乾燥媒体を含む乾燥装置を提供し、所定の数は６以上であり、接続端の各々は、軸の周りで互いに相対的に回転可能な相補的な第１及び第２の同心要素を備え、開口部は、軸の周りの回転リングに沿って第１の同心要素に設けられ、第２の同心要素の各々は、回転リングの位置で開口する少なくとも２つの経路を区切り、第１及び第２の接続端の対応する経路が、乾燥装置を通る第１の空気流及び第２の空気流を可能にするために、開口部及び乾燥セグメントを介して互いに接続される。

本発明は、乾燥セグメントの数が６より大きい場合に、再生空気流と乾燥空気流との間の比率を最適化できるという見識に基づいている。具体的には、乾燥空気を流すために、全乾燥媒体のより大きな容積セグメントを使用することができる。従って、乾燥媒体のより小さな容積部分を再生空気流に使用することができる。これによって、乾燥媒体がより最適に使用され、乾燥装置の効率も向上する。

本発明は、さらに、従来の方法で乾燥ドラムを空気分配エレメントに接続し、乾燥ドラムと空気エレメントの間の相対的な移動を可能にすると、構造が複雑になり、メンテナンスが困難な高価な乾燥装置になるという見識に基づいている。乾燥セグメントを相補的な同心要素に設けられた開口部と関連付けることで、第２の同心要素で区切られた経路を介して空気を第１の同心要素の開口部に分配することができる。これは、より安価に実現でき、摩耗の影響を受けにくい、かなり単純な構造である。また、このような構造は、メンテナンスも容易である。従って、本発明による乾燥装置は、公知の乾燥装置よりも効率的であり、安価でメンテナンスが容易である。

好ましくは、第２の同心要素の各々には、少なくとも第１の経路が形成され、第１の経路は、この第１の経路及び関連するセグメントを通る第１の空気流を可能にするために、回転リングの位置で開口部の第１の選択対象に開口する。第２の同心要素の各々に第１の経路を形成することにより、この第１の経路は、第１の経路を介して外部の空気流を運ぶために、簡単な方法で接続することができる。第２の同心要素を回転させることで、関連するセグメント、すなわち経路が開口する第１の選択対象の開口部に関連するセグメントを変更することができる。これによって、第１の空気流及び第２の空気流は、１つのセグメントを交互に通過することができる。

好ましくは、第２の同心要素の各々は、第２の同心要素の周りで第２の経路を区切り、第２の空気流が第２の経路及び関連するセグメントを通過できるようにするために、第１の選択対象とは異なる第２の選択対象に開口したままになるようにさらに形成される。第２の選択対象の開口部を開口したままにすることで、第１の経路は、第２の経路から単純な方法で区切ることができる。より具体的には、第１の経路は、第２の同心要素に向かって延びてそれを通るが、第２の経路は第２の同心要素の周りに位置する。第２の経路は、第２の同心要素の周りのハウジングに空気流を与えることによって接続することができるが、第１の経路は、第２の同心要素を接続することによって接続される。

好ましくは、上記の少なくとも１つの開口部の各々は、回転リングに沿って設けられた第１の開口部と、追加の回転リングに沿って設けられた第２の開口部とを備え、第２の同心要素は、第１の経路が第１の開口部８に通じる第２の開口部をカバーし、第１の開口部がカバーされる第２の開口部を開放したままにするように形成される。各セグメントに第１の開口部及び第２の開口部を設けることで、第１の開口部を介して第１の空気流を接続し、第２の開口部を介して第２の空気流を接続するという選択肢を可能にすることができる。これにより、同心要素の設計の自由度が大幅に向上する。また、空気流に対する抵抗も減少する。

開口部は、好ましくは、実質的に一定の大きさを有し、各開口部は、好ましくは、回転リングに沿って互いに実質的に一定の中間距離に位置する。実質的に一定のサイズ及び実質的に一定の中間距離に起因して、空気は、経路を介して最適な方法で開口部に送ることができる。また、経路を開口部に対して回転させることで、同心要素の相対的な角度位置に依存しない予測可能な効果を得ることができる。

好ましくは、乾燥セグメント及び第１の同心要素は、乾燥装置内に静的に設けられ、第２の同心要素は、乾燥装置内で回転可能である。乾燥セグメントを静的に設けることで、乾燥媒体も静的に設けられる。乾燥セグメント及び第１の同心要素を静的に設けることにより、乾燥装置の大部分及び最大の動作要素が固定される。乾燥装置の固定構造は、相当数の構成要素及び大型構成要素を回転可能に設ける必要がある場合に比べて、かなり単純である。これにより、乾燥装置をより安価かつ確実に製造することができる。

所定の数は、好ましくは５０よりも小さく、より好ましくは４０よりも小さく、最も好ましくは３０よりも小さく、所定の数は、好ましくは１０よりも大きく、より好ましくは１５よりも大きく、最も好ましくは２０よりも大きい。試験の結果、最適な乾燥セグメントの数は約２５であることが分かっている。乾燥セグメントの数を増やすことで、再生空気流に対する乾燥空気流の比率をより正確に決定することができる。また、このような数の乾燥セグメントでは、乾燥媒体に第３の空気流、例えば冷却気流を流すことも可能になる。

相補的な同心要素は、軸の横方向の断面での乾燥媒体の表面積よりもかなり小さな軸の横方向の断面での表面積を有する。換言すると、乾燥装置は、空気の分配を行う同心要素が、空気が分配される乾燥媒体自体よりもかなり小さくなるように形成することが可能である。これにより、空気を分配するための構成要素の相対運動が大幅に減少する。

好ましくは、開口部と乾燥媒体との間に空気室が設けられ、開口部を流れる空気が乾燥媒体中に均一に分配されるようになっている。換言すると、空気室は、同心要素の小さな表面積と乾燥媒体の大きな表面積を橋渡しする。これにより、空気は、一方側の開口部と他方側の乾燥媒体との間で放射状に流れることができる。

好ましくは、各第２の同心要素は、同期して第１の同心要素に対して回転するように動作可能に結合される。好ましくは、動作可能な結合は、第２の同心要素を互いに物理的に結合する軸によって形成される。物理的結合により、同心要素は常に同期して動くことになり、それにより、乾燥媒体の両側の経路は、２つの空気流が乾燥媒体のセグメントを通過できるように対応して配置される。同期回転により、少なくとも１つの開口部に関連付けされる連続したセグメントは、第１の接続端及び第２の接続端の両方で、第１の空気流及び第２の空気流のために交互に使用することができる。また、機械的な接続に代えて、電気的、電子的、又は油圧的な作動接続も可能であり、その場合、第２の同心要素は同期して駆動することができる。

好ましくは、２つの経路は、第１の空気流がＸのセグメントを通過し、第２の空気流がＹのセグメントを通過するように設けられ、ＸはＹよりも大きく、好ましくは、ＸはＹの１．５倍よりも大きく、好ましくは、ＸはＹの２倍よりも大きく、好ましくは、ＸはＹの５倍よりも小さい。試験の結果、このような乾燥空気流と再生空気流との間の比率が乾燥装置に最適であり、効率的な作動を可能にすることが分かっている。

好ましくは、乾燥装置は、第１の空気流と第２の空気流を逆方向に流すことができるように設けられる。これにより、乾燥装置を効率的に構成することができる。

好ましくは、乾燥装置は、一方の第１の空気流の端と他方の第２の空気流の端との間に広がる第３の空気流を許容するように形成される。第１の空気流は乾燥空気流を形成し、第２の空気流は再生空気流を形成する。通常、乾燥空気は、冷却されている。この冷却された乾燥空気は、部分的に冷却空気として使用することができる。この目的のために、経路は、全ての乾燥空気が排出されるのではなく、乾燥空気のごく一部が冷却空気として少なくとも１つのセグメントに戻されるように形成することができる。この冷却空気は、典型的に、再生空気と並行して隣接して流れ、再生空気の流れと一緒に乾燥装置の反対側で集めることができる。冷却空気の主な機能は、冷却を行うことである。第二に、冷却空気は他の効果をもつことができる。好ましくは、２つの経路は、第３の空気流がＺのセグメントを流れるように設けられており、ＺはＹよりも小さい。好ましくは、Ｚはセグメントの総数の最大１０％、より好ましくは最大５％に相当する。

本発明は、さらに、ガスを圧縮するための圧縮機に関し、この圧縮機は、圧縮ガス用の出口を備えた少なくとも１つの圧縮機要素を備え、圧縮ガス用の出口は、請求項のいずれか一項に記載の乾燥装置に接続される。この圧縮機は、乾燥装置の上述の利点を備えた乾燥圧縮ガスを生成する。

次に、本発明を、図面に示す例示的な実施形態に基づいてさらに説明する。

圧縮機要素に接続されている先行技術の乾燥装置を有する圧縮機の概略図を示す。 圧縮機要素に接続された先行技術の乾燥装置を有する圧縮機の代替的な概略図を示す。 好ましい実施形態による乾燥装置の概略的な分解図を示す。 さらなる実施形態による乾燥装置の断面を示す。 相補的な同心要素の斜視図を示す。 乾燥装置の接続端を示す。 乾燥媒体の動作の概略図を示す。 空気を分配するためのチャネルの詳細を示す。 実施形態による第１の接続端の断面を示す。 第１の接続端の上面図である。 本発明による乾燥装置のさらなる代替的な実施形態を示す。 相補的な同心要素の代替的な実施形態を示す。

図面において、同じ又は類似の要素は、同じ参照符号で示されている。

図１Ａは、本発明による圧縮機設置装置１１の第１の実施形態を示し、この場合、２つの圧縮機要素１２ａ及び１２ｂを備える。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明による圧縮機設備１１は、１又は２以上の圧縮機要素１２ａ及び１２ｂを備えることもできる。

圧縮機要素１２ａ及び１２ｂは、図示しない、例えば、１又は２以上のモータ、タービン、スプロケットホイールなどの形態の駆動手段に結合されている。

この場合、圧縮機要素１２ａ及び１２ｂは、第１の低圧段１２ａと、その下流に位置する第２の高圧段１２ｂを成す。好ましくは、インタークーラ１３が関連する圧縮機要素１２ａと１２ｂの間の接続導管に設けられている。

高圧圧縮機１２ｂは、圧力導管１５の第１の外側端が接続される圧縮ガス用の出口１４を備える。

本発明による圧縮機設備１１は、圧縮ガス用の乾燥装置１をさらに備え、この乾燥装置１は、乾燥媒体２が位置するハウジングを備える。乾燥空気流及び再生空気流は、この乾燥媒体を通って流れる。図１において、乾燥空気流は、第１の入口１６から第１の出口１７まで乾燥媒体２を通過する。第１の出口１７は、通常、第１の入口１６に対して反対端に位置する。圧力導管１５は、その第２の外側端が乾燥用の圧縮ガスのための第１の入口１６に接続される。

この圧力導管１５は、再生空気を加熱するための熱交換器１８を備えることができ、熱交換器１８は、高圧圧縮機要素１２ｂから乾燥装置１の第１入口１６に流れる圧縮ガスの冷却も部分的に行う。このように、熱交換器１８の構成は、高圧圧縮機要素１２ｂから到来する圧縮ガスが乾燥装置１に入る前に冷却されるようになっている。

また、この場合、圧力導管１５にはアフタークーラ１９が設けられており、アフタークーラ１９は、好ましくは熱交換器１８の下流側、すなわち圧縮ガスの流れ方向で、熱交換器１８と乾燥装置の第１の入口１６との間に配置される。

以下の図を参照して乾燥装置及びその動作をより詳細に説明する。乾燥装置は、例えばシリカゲル顆粒、活性アルミナ、分子篩材料、又はそれらの組み合わせといった、再生可能な乾燥剤又はいわゆる乾燥剤材料を含む乾燥媒体２を備える。もちろん、乾燥剤は他の方法で組み込むことも可能である。

図では、再生空気流は、再生ガスを供給するための第２の入口２０から、使用済み再生ガスを排出するための反対側に位置する第２の出口２１に流れる。使用済みの再生ガスは、乾燥媒体２を通過した後、そこから抽出された水分で汚染されたガスを意味すると理解される。

乾燥装置１の第１の出口１７は、乾燥した圧縮ガスを、例えば、圧縮空気システム、圧力容器、もしくは圧縮ガスを利用する機械又は工具の形のユーザ（図示せず）に取り出すための出口導管２８に接続されている。

本発明によれば、前記熱交換器１８の冷却入口２７に接続される第１の分岐導管２６は、出口導管２８に接続されるが、熱交換器１８は、第２の再生導管３０を介して乾燥装置１の第２の入口２０に接続される冷却出口２９をさらに備える。

この場合、関連する冷却入口２７及び冷却出口２９は、熱交換器１８の二次部分の一部を形成しており、熱交換器１８の一次部分は、乾燥用の圧縮ガスを導くように構成されている。

乾燥装置１の第２の出口２１は、戻り導管２２を介して、熱交換器１８の下流の地点で圧力導管１５に接続されており、この場合、アフタークーラ１９を乾燥ゾーン８の第１の入口１６に接続する圧力導管１５の部分上である。

また、本実施形態の戻り導管２２には、追加の冷却器２３及び凝縮水分離器が設けられているが、凝縮水分離器は、冷却器２３の冷却部分と同じハウジングに収容することができ又は収容しなくてもよく、図１Ａには示されていない。

図１Ａの実施形態では、戻り導管２２と圧力導管１５との間の接続は、圧力導管１５に配置され、戻り導管２２が接続される吸引開口部２５を備えるベンチュリ２４によって実現される。

図１Ａによる圧縮機設備１１の動作は非常に単純であり、以下の通りである。低圧段１２ａは、圧縮のために、例えば空気のようなガス又はガス混合物を吸い込む。その後、結果としての圧縮熱の一部はインタークーラ１３によって排出される。

インタークーラ１３を出た圧縮ガスは、高圧段１２ｂに流れ、そこでさらに圧縮された後、熱交換器１８の一次部分に流れる。少なくとも部分的にガス－ガス熱交換器として機能する関連の熱交換器１８において、圧縮熱は、冷却入口２７を介して熱交換器１８に入り、冷却出口２９を介して再び熱交換器から出るガスに伝達される。

熱交換器１８は、圧力導管１５を流れるガスが、冷却ガスとして熱交換器１８の二次側を通って導かれるガスと混合されないように構成されていることを理解されたい。この場合、熱交換器１８は、そこを流れる２つのガス流が相互に逆流するように構成されているが、これは本発明では厳密な要件ではない。

熱交換器１８を出て圧力導管１５を経由して流れる予冷された圧縮ガスは、次に、アフタークーラに入り、そこでこのガス流のさらなる冷却が行われる。

その後、低温の圧縮ガスは、ベンチュリ２４及び第１の入口１６を通って乾燥装置１に流れ、ここでガスの中に存在する水分が乾燥媒体２の中の乾燥剤によって吸収される。

その後、低温の乾燥した圧縮ガスは、第１の出口１７を通って乾燥装置１を出て、出口導管２８を通って圧縮ガスのユーザに流れる。

本発明によれば、低温の乾燥した圧縮ガスの一部は、出口導管２８から取り出され、次に第１の分岐導管１８を通って熱交換器１８の二次部分に、より具体的には冷却入口２７に送られ、そこで冷却媒体として機能する。

ガスが冷却出口２９を出るとき、その温度は、高圧圧縮機要素１２ｂで発生した圧縮熱の吸収により上昇している。分岐導管２６を介して取り出されたガスの相対湿度は、これによって非常にエネルギー効率の高い方法でさらに低下することになる。

最後に、再生導管３０を通って流れる余分な乾燥ガスは、乾燥装置１を通る再生空気として第２の入口２０を通って運ばれ、このガスは、乾燥媒体２から余分な水分を抽出することになる再生ガスとして機能する。

再生ガスは、第２の出口２１を通って再生ゾーンから出た後、追加の冷却器２３及びその下流に設けられた凝縮物分離器を通ってベンチュリ２４の吸引開口部２５へ流れることになる。凝縮物分離器は、必須ではなく随意的に、冷却器２と同じハウジングに統合することができる。

本発明によれば、ベンチュリの存在は厳密には必要ではなく、再生ゾーン１４から出る再生ガスを、熱交換器１８から圧力導管１５を通って乾燥ゾーン８に流れる高温の圧縮ガス流と混合するために、例えばブロアを使用することもできる。

図示された実施形態の代替案として、アフタークーラ１９及びクーラ２３を１つの単一の要素に統合することができ、物理的に１つのクーラだけが必要となる。

図ＩＢは、乾燥装置１を圧縮機要素１２に接続する代替的な方法を示す。図ＩＢでは、圧縮ガス用の出口１４が分割され、圧縮ガスの一部が再生ガスとして乾燥装置１の第２の入口２０に直接運ばれる、より単純な構造を示す。圧縮ガスの別の部分は、冷却器１９で冷却され、乾燥させるために乾燥装置の入口１６に運ばれる。また、乾燥装置の第２の出口２１は、冷却器２３で冷却され、ベンチュリ２４又は小型圧縮機要素２４を介して他の部分と混合され、冷却されるようになっている。

上述の構造は好都合であるが、当業者は、圧縮ガスを乾燥させる目的で、乾燥装置１を異なる方法で圧縮機に統合できることを理解するであろう。圧縮機要素１２の出口は、例えば、冷却器を介して第１の入口１６に直接かつ完全に接続すること及び乾燥装置１によって完全に乾燥させることができる。ここでは、外部の空気流は、再生流としての機能を果たすために第２の入口２０に接続することができる。

図２は、乾燥装置１をより詳細に示す。図２は、より具体的には、乾燥媒体２を示す。好ましくは、乾燥媒体は、軸９の方向に延びる複数の狭い細長い小さな経路又はチューブを有する内部構造を備える。これらの細長い経路又はチューブの壁は、所定の所望のエネルギー及び水分吸収容量を有する材料で構成される。これにより、乾燥媒体を流れる空気と、エネルギー及び水分の交換を可能にする材料との間で、大きな接触面が得られる。典型的には、乾燥媒体は、隣接する細長い小さな経路又はチューブが互いに隔離され、空気が１つの経路又はチューブから別の経路又はチューブに流れることができないように形成される。換言すれば、１つの小さな経路又はチューブの中の乾燥媒体に流入した空気は、同じ経路又はチューブを通って他端で乾燥媒体から流出することになる。

どのような形態であっても、この乾燥媒体は、複数の乾燥セグメント３に分割される。セグメントの数は最小で６である。図２では、セグメントは参照符号３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆで示される。好ましくは約２５のセグメントが設けられる。乾燥媒体が円筒形の場合、各セグメントは、好ましくは約１５度に広がる。乾燥媒体が上述の内部構造で形成される場合、各セグメント３は、複数の小さな経路又はチューブを有することができることを理解されたい。しかしながら、乾燥媒体２のセグメント化は、代替的な構成も可能にする。従って、各セグメントを別個のハウジングに形成すること、又は複数のキャビティを１つのハウジングに設けることができる。

乾燥媒体２が、複数の細長い小さな経路又はチューブを有する内部構造により形成される場合、各経路又はチューブは、それ自体、乾燥媒体２内のセグメントとみなすことができ、その結果、非常に多くのセグメントを有することになる。しかしながら、細長い経路の始点と終点に空気室を形成することで、上記のセグメントを形成するようにこれらのセグメントは機能的に束ねられる。上記のセグメントの数は、細長い経路又はチューブの数よりもかなり少ない。

乾燥媒体２は、第１の接続端４と第２の接続端５との間に延びる。好ましくは、乾燥媒体２は、上向きに延びる。図２の実施形態では、第１の接続端４は上部に形成されている。図２の実施形態では、第２の接続端５は下部に形成されている。接続端４及び５の位置では、空気流が制御され、乾燥媒体２を通して分配される。従って、第１の接続端４は、乾燥空気流のための第１の出口１７を有しかつ再生空気流のための第２の入口２０を有する。第２の接続端５は、乾燥空気流のための第１の入口１６を有しかつ再生空気流のための第２の出口２１を有する。

空気流は、セグメント３に分配される。より具体的には、乾燥空気流及び再生空気流、随意的に冷却空気流は、セグメント３に分配されることになる。これによって、乾燥空気流は入口１６から出口１７に流れ、再生空気流は入口２０から出口２１に流れることになる。好ましくは、乾燥空気流及び再生空気流は、乾燥媒体２を通って反対方向に流れる。

セグメント３に空気流を分配するために、第１の接続端４及び第２の接続端５の位置に相補的な同心要素が設けられている。図２では、第１の接続端４での相補的な同心要素のみが示されている。当業者であれば、第２の接続端５の位置にも同じ又は同様の相補的な同心要素が設けられることを理解できるであろう。

図２は、第１の同心要素６を示す。この第１の同心要素６は、円筒形の形態をとる。第１の同心要素６には、複数の開口部８が設けられている。これらの開口部８は、乾燥セグメント３と関連している。より具体的には、各乾燥セグメント３は、この少なくとも１つの開口部８を通って流れる空気が、それぞれの乾燥セグメント３にも流れるように、少なくとも１つの開口部８に関連することになる。開口部８は、軸９の周りの回転リングに沿って延びる。同様に、第１の同心要素６は軸９の周りに延びている。

また、図２は、第２の同心要素７を示す。第２の同心要素７は、第１の同心要素６と相補的である。より具体的には、第２の同要素７は、空気を分配できるように、第１の同心素６に対して相対的に動くことができる。この目的のために、本実施形態では、第２の同心円要素はまた、第１の同心要素６の直径に対応する直径で軸９の周りに延びている。第２の同心要素７は、軸９の周りの回転リングに沿って位置する経路１０を有する。この回転リングは、それに沿って開口部８が形成される回転リングと同じである。これにより、同心要素６及び７が取り付けられると、経路１０が開口部８上に開くという結果になる。

図２は、２つの経路１０Ａ及び１０Ｂを示す。当業者は、第１の経路１０Ａが第１の空気流である乾燥空気流に関連し、第２の経路１０Ｂが第２の空気流である再生空気流に関連することを理解するであろう。２つの経路１０Ａ及び１０Ｂは、軸９の周りで回転リングに沿って開口する。従って、経路１０Ａ及び１０Ｂは、第１の接続端の位置で、第１の出口１７を開口部８の一部に接続し、第２の入口２０を開口部８の別の部分に接続する。従って、経路１０Ａ及び１０Ｂは、第１の出口１７及び第２の入口２０からの空気を開口部に分配する。第２の接続端５の位置に同様の又は同一の同心要素７が設けられているので、２つの空気流が形成され、これは、乾燥媒体２を流れることができかつ互いにほぼ完全に分離されている。ここで、乾燥媒体及び第１の同心要素６を含む構成要素の大部分は、静的な形態、すなわち、ハウジング（図２には示されていない）に固定的に結合された形態をとることができることを理解されたい。

図３は、本発明の実施形態による乾燥装置１の実際の実施形態を示す。図３は、乾燥媒体２がハウジング３１内に設けられていることを示す。この実施形態では、ハウジングは円筒形である。乾燥媒体２はハウジング内に固定的に設けられているので、矩形又は分割された形態などの他の形態も可能であることを理解されたい。第１の接続端４の第２の同心要素７を第２の接続端５の第２の同心要素７に物理的に結合する軸３４は、ハウジング３１を通って中央に延びている。物理的な結合のため、これらの第２の同心要素７は常に完全に同期して回転する。

図３は、第１の入口１６が第２の同心要素７に直接接続されており、空気は、第１の接続端４の位置での開口部８の一部を通過できることを示す。この空気は、乾燥媒体２を流れ、第２の接続端５の位置で、開口部８及び第２の同心要素７を通って第２の出口に送られる。このように、空気流は、乾燥媒体を通って、より具体的には、第２の同心要素７及び限られた数のセグメントを通って送ることができる。

空気室３３は、乾燥媒体２のセグメントの全ての小さな経路又はチューブに空気が流れるようにするために設けられている。空気室は、乾燥媒体のそれぞれのセグメントの横面から、少なくとも１つの関連する開口部まで延びている。小さな断面積を有する第１の同心要素に形成された開口部から、かなり大きな断面積を有する乾燥媒体へ空気が流れを可能にするために、空気室は、開口部８から少なくとも部分的に半径方向に延びている。断面は、軸９に垂直な方向から見たものである。従って、空気室は、乾燥媒体全体への空気の分配を可能にする。好ましくは、各空気室は、１つの乾燥セグメント３に関連する。例えば、乾燥セグメント３が複数の開口部８を有する場合、乾燥セグメント３は複数の空気室に関連することができる。

図３は、開口部８が参照符号８で示された円筒形の表面に位置するだけでなく、参照符号８’で示された軸９に垂直な表面にも位置することができることをさらに示す。各空気室３３、及びこれに伴って各セグメント３は、第１の開口部８及び第２の開口部８’と関連する。これらの追加の開口部８’は、第２の同心要素７の一部を形成するカバープレート３５によって少なくとも部分的に覆われている。第２の開口部８’は、第１の同心要素６の一部を形成する。第２の開口部８’は、第１の開口部８の回転リングよりもかなり大きい回転リングの位置に開口する。当業者であれば、第１及び第２の同心要素６及び７が依然として相補的であり、また依然として同心状であることを理解できるであろう。これに関連して、同心とは、互いに交差せず、同じ軸の周りに構成されている要素と定義される。補完的とは、機能的に関連しており、空気流を互いに分離するように協働することと定義される。この同心性により、エレメント６及び７は、軸９の周りで相対的に回転させることができる。

図３の実施形態では、２つの同心要素７は経路を互いに区切ることができるが、第２の同心要素７は、２つの経路を備える必要はないであろう。これは、第１の経路が第２の同心要素７を通ることになるからである。この第１の経路は、第１の開口部８に開口し、一方、カバープレートは、関連する第２の開口部８’を覆う。従って、区切ることは、開口部８に関連する空気室３３、ひいてはセグメント３の第２の同心要素７によって実現される。より具体的には、第２の同心要素７は、これらのセグメントを周囲の領域に対して隔離することによって、これらのセグメントを区切ることができる。従って、第１の経路は、第２の同心要素７及びそれに接続されたセグメントを介して形成することができ、一方、第２の経路は、第２の同心要素７の周囲に形成される。本実施形態では、第１の経路に接続される開口部は、開口部の第１の選択対象と呼び、第２の経路に接続される開口部は、開口部の第２の選択対象と呼ぶことができる。第２の同心要素は、第１の選択対象の第１の開口部に通じる経路を構成し、一方、カバープレートは、第１の選択対象の第２の開口部をカバーする。また、第２の同心要素は、第２の選択対象の第２の開口部をカバーしないように及び第２の選択対象の第１の開口部をカバーするように形成されている。第１の選択対象の第２の開口部をカバーするために及び第２の選択対象の第１の開口部をカバーするために、それぞれの開口部を個別に閉じる必要はないが、第１の経路からの空気が第２の経路に流れないように（その逆も同様）、互いに他の経路から開口部を仕切る必要があることを理解されたい。

図３の実施形態では、経路の接続は以下のように単純である。上部及び下部において、第２の同心要素は、再生空気の入口２０及び出口２１に直接、回転可能に接続することができる。第２の同心要素を回転させることにより、再生空気は乾燥媒体の異なるセグメントを交互に運ばれる。ハウジング３１は、第２の空気流が第２の同心要素の周りを流れることができるように、出口１７及び入口１６の上部及び下部に設けることができる。換言すると、第２の同心要素は、再生空気流が乾燥空気流と反対方向に流れることができるようにするために、乾燥媒体のゾーンを遮蔽する。乾燥空気流は、第２の同心要素によってカバーされているセグメントを除いて、開口部８’を介してセグメントを通って乾燥装置のハウジングを流れる。

図４は、相補的な同心要素の一実施形態を示す。より具体的には、図４Ａは、第１の同心要素を示し、図４Ｂは、第２の同心要素を示す。図４Ａの第１の同心要素は、中心ゾーンが円筒形であり、円筒面に沿って延びる開口部８を有する。当業者は、円筒形は単なる１つの実施形態であり、随意的に切頂円錐形などの他の形態も適用可能であることを理解することができる。図４Ａの実施形態には、セグメント化壁３６がさらに示されている。セグメント化壁３６は、第１の同心要素６の中央ゾーンから半径方向に延びている。乾燥装置１が図３に示すように構成されている場合、セグメント化壁３６は、乾燥媒体の直径に実質的に等しい直径まで延びる。セグメント化壁３６は、乾燥セグメント３の全ての小さな経路又はチューブに空気を分配するための空気室３３を形成する。セグメント化壁３６は、少なくとも乾燥媒体２に接触して、好ましくは、部分的に乾燥媒体２の中に配置される。これにより、セグメント化壁３６と乾燥媒体の材料との間の空気の密閉性が保証される。セグメント化壁３６を部分的に乾燥媒体２の中に配置することで、依然として粗く完全に滑らかでない仕上げ乾燥媒体２を確実に使用することが可能になる。先行技術のように、乾燥媒体２が空気分配器に対して相対的に回転する場合には、乾燥媒体２が非常に滑らかな仕上げを有することが不可欠である。

セグメント化壁は、開口部８を介してセグメント間でのみ空気を分配できるように、上部で閉鎖することができる（図示せず）。図示の実施形態では、セグメント化壁は上部で開いているので、軸９に実質的に垂直な表面に追加の開口部８’が形成されている。第２の同心要素は、追加の開口部８’の一部を閉じることができるように、追加の開口部８’に取り付くカバープレートを備えることが好ましい。これにより、異なる空気流を異なるセグメントに送ることができる。

図４Ｂは、第２の同心要素７を示す。第２の同心要素は円筒形であり、第２の同心要素は第１の同心要素６の中にぴったり適合するような直径を有する。軸９の方向に測定された第２の同心円要素７の長さは、少なくとも、第１の同心円要素６の実質的に全体に広がるのに十分な大きさである。図４Ｂにおいて、第２の同心要素７は、２つの経路１０Ａ及び１０Ｂを有する。経路１０Ａ及び１０Ｂは、同心要素６及び７が取り付けられた場合に、異なる開口部８に開口する。図４Ｂは、経路１０Ａと１０Ｂとの間の境界面を示す。この境界面は、経路境界３７を形成し、回転リングの位置で２つの経路１０Ａ及び１０Ｂを互いに分離する。経路境界３７は、好ましくは開口部８の幅と少なくとも同じ大きさの幅、好ましくはわずかに大きい幅を有する。このような幅を有する経路境界３７は、第１の経路１０Ａ及び第２の経路１０Ｂが同じ開口部８に開口するのを防止する。図４Ｂでは、第１の経路１０Ａは、第２の出口２１を形成するパイプに接続されている。カバープレート（図４Ｂには示されていない）は、典型的には、追加の開口部８’を閉じるように、第１の経路１０Ａの位置で半径方向に延びることができる。従って、第１の空気流及び第２の空気流は、２つの相補的な同心要素６及び７によって、簡単な方法で互いに分離することができる。

図５は、乾燥装置の第１の接続端の実施形態の詳細を示し、乾燥媒体２内で２つの空気流を互いに分離するために、相補的な同心要素がどのように協働するかを示す。図５は、乾燥媒体２を示し、セグメント化壁３６が上部に空気室３３をどのように形成するかを示す。また、図５は、空気室３３が中央ゾーンに開口部８を有し、上部に開口部８’をさらに有することを示す。図の左側では、追加の開口部８’がカバープレートによって閉じられている。第２の空気流３９の空気は、セグメント３の一部を介して経路１０Ａを流れることができる。より具体的には、第２の空気流３９は、経路１０Ａが開口する開口部８に関連するセグメントを流れる。これらのセグメントに関連する空気室は、カバープレート３５によって上部が閉じられている。第１の空気流３８は、図の右側の閉鎖されていない追加の開口部８’を流れる。当業者であれば、第１の空気流３８は、開口部８を流れないが、追加の開口部８’を流れることを理解できるはずである。従って、第１の空気流３８が流れるセグメントに関連する開口部８は、閉鎖することができる。この実施形態では、乾燥媒体２と、開口部８、追加の開口部８’、及びセグメント化壁３６を備える第１の同心要素６とは、好ましくは静的な形態をとる。これは、後述の要素がハウジングに固定的に結合されていることを意味する。本実施形態では、経路１０Ａ及びカバープレート３５を備える第２の同心要素７は、回転可能である。第１及び第２の接続端４、５の第２の同心要素７の回転を同期させるために、第２の同心要素７を相互に結合する軸３４は、乾燥装置１を通って設けられる。

図６は、冷却空気流４０の原理を示す。冷却空気流４０は、第１の空気流３８及び第２の空気流３９に加えて、乾燥媒体の少なくとも１つのセグメントを流れる第３の空気流を形成する。第１の空気流３８は、乾燥空気流である。第２の空気流３９は、好ましくは反対方向に流れる再生空気流３９である。乾燥空気流の一部を乾燥媒体の少なくとも１つのセグメント内で逆流させることにより、このセグメントの冷却が達成される。従って、好ましくは、冷却空気流は、第１の空気流３８が乾燥媒体から離れる第１の空気流３８の端から、第２の空気流３９の端まで広がり、そこで乾燥媒体から離れる第２の空気流と結合される。これにより、第３の空気流を同心要素に積極的に接続する必要はないが、冷却空気流は、第１及び第２の接続端４及び５の位置で、経路の所定の同期及び相対的な位置によって、乾燥媒体内に得ることができる。試験の結果、冷却空気の流れを与えると、乾燥装置の効率がさらに向上することが分かっている。

図７は、第２の同心要素７の断面を示す。ここでは、図７Ａは、第１の接続端４の位置にある第２の同心要素を示し、図７Ｂは、第２の接続端５の位置にある第２の同心要素７を示す。図７Ａ及び図７Ｂの同心要素７は同一ではないが、互換性がある。より具体的には、経路１０Ａ及び１０Ｂのサイズは同じではなく、それによって、上述の冷却空気流が流れることになる。

図７Ａは、約９０度で広がる第１の経路１０Ａを有する第２の同心要素７を示す。第２の経路１０Ｂは、約２４０度で広がる。経路１０Ａと１０Ｂとの間には、約１５度で広がる経路の境界が形成される。

図７Ｂは、約１０５度で広がる第１の経路１０Ａを有する第２の同心要素７を示す。第２の経路１０Ｂは、約２２５度で広がる。経路１０Ａと１０Ｂとの間には、約１５度で広がる経路の境界が形成される。

上記で角度の数値が与えられる場合、その指示値は大まかに±２０％、好ましくは±１５％、より好ましくは±１０％、最も好ましくは±５％と解釈される。当業者であれば、異なる経路と境界の合計の数値が３６０度になるように、この百分率変化を選択する必要があることを理解できるはずである。

図７Ａ及び図７Ｂは、同心要素７の動作を説明するための同期線としての線４２を示す。乾燥装置１が取り付けられた状態及び動作中では、同期線は平行に延びている。また、図７Ａ及び７Ｂでは、回転方向が矢印４１で示されている。図７は、１つの乾燥セグメント３Ａを示す。この乾燥セグメント３Ａは、第１の接続端４から第２の接続端５まで延びており、空気はこの乾燥セグメント３Ａを流れることができる。図示の位置では、乾燥セグメント３Ａが第１の接続端４及び第２の接続端５の両方の位置で第２の経路１０Ｂに接しているので、乾燥空気流は乾燥セグメント３Ａを流れることになる。ここでは、本実施形態において、乾燥空気流は、第２のチャネル１０Ｂを流れることが想定される。当業者は、同心要素７が回転すると、乾燥セグメント３Ａがまず経路境界３７によって閉鎖され、次に第１の経路１０Ａに隣接することができることを理解できるはずである。その時に、再生空気流は乾燥セグメント３Ａを通って流れることになる。同心要素７は同一ではないので、乾燥セグメント３Ａは、第１の端部の位置で最初に経路境界３７によって閉鎖されることになるが、乾燥セグメントは、第２の端部の位置で依然として第１の経路１０Ａに接している。その結果、乾燥セグメント３Ａは、第１の接続端４の位置で第２の経路１０Ｂに接することになるが、乾燥セグメントは、第２の接続端５の位置で第１の経路１０Ａに接している。その時に、冷却空気流は、乾燥セグメント３Ａを流れ始めることになる。この冷却空気流は、乾燥空気流の端部と再生空気流の端部との間に広がる。同心要素７がさらに回転すると、乾燥セグメントは、第２の接続端５の位置で経路の境界によって閉鎖され、冷却空気流が停止することになる。次に、このプロセスが再び繰り返される。複数のセグメント３は、経路１０Ａ及び１０Ｂの構造により、上述の方法で、乾燥空気流、再生空気流、及び冷却空気流が交互に供給されることになる。乾燥空気流、再生空気流、冷却空気流の比率は、セグメントの数や第２の同心要素の構造によって決定することができる。

図７Ａ及び７Ｂに示され、上記の付随する説明で使用される回転方向は、限定的に解釈されるべきではなく、同心要素７を複数の方向に回転させることが可能であることを理解されたい。また、回転速度は、乾燥装置１を流れる空気の流量に基づいて及び空気流３８及び３９の温度に基づいて変化し得ることを理解されたい。

図８は、乾燥装置１の第１の接続端４の一部の断面を示す。この図８は、空気室３３が乾燥媒体２の上にどのように形成されるかを示す。乾燥媒体２は、上方向に延びる小さな経路及び／又はチューブを備える。乾燥媒体２は、上側では、何らかの凹凸又は粗い仕上げを有することができる。セグメント化壁３６は、少なくとも部分的に乾燥媒体２に押し込まれる。図８では、セグメント化壁３６の約ｌ／３が乾燥媒体２に押し込まれている。しかしながら、セグメント化壁３６の上部は平坦であり、カバープレート３５が壁に対して密接に結合してシーリングを最適化することができるようになっている。図８は、矢印４３で示された開口部８からの空気を、矢印４４で示された乾燥媒体の小さな経路及び／又はチューブに分配するために、空気室３３がどのように利用されるかを示す。当業者であれば、逆方向の空気流も同様の方法で促進できることを理解できるはずである。

セグメント化壁３６を乾燥媒体２の両側で乾燥媒体に少なくとも部分的に押し込むことにより、乾燥媒体２を乾燥セグメント３に細分化することができ、空気は、開口部８を介して乾燥セグメント３から及び乾燥セグメント３に選択的に運ぶことができる。

図９は、乾燥装置の代替的な実施形態の上面図を示す。この実施形態では、乾燥媒体２は矩形のハウジング３１内に設けられており、乾燥媒体は８つのセグメント３ａ－３ｈを備える。各セグメントは、断面において実質的に等しい表面積を有しており、それにより、矩形のコーナーのセグメント３ｂ、３ｄ、３ｆ、３ｈは、他のセグメント３ａ、３ｃ、３ｅ、３ｇよりも狭い。各セグメントは、第１の同心要素６の開口部に関する。この第１の同心要素６は、第２の同心要素７に適合する。第２の同心要素７は、第１の同心要素６の中で回転可能であり、２つの経路１０ａ及び１０ｂを有する。図９に示す位置では、第１の経路１０Ａは、セグメント３ａ及び３ｈに接続されている。第２の経路１０Ｂは、セグメント３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆに接続されている。セグメント３ｂ及び３ｇは、経路境界３７によって閉鎖されている。開口部８は、経路境界３７が開口部を完全に閉じることができるように、経路境界３７と同じ大きさであることが好ましい。図９では、第１の同心要素６は、乾燥装置の中央に設けられている。第１の同心要素６は、偏心して配置することもできることを理解されたい。

図１０は、各乾燥セグメント３が別々に形成され、それ自体のハウジングを有する実施形態を示す。ここでは、各乾燥セグメント３は、接続部４５を介して第２の同心要素７に接続されている。第２の同心要素は、接続部４５が接続される開口部８（図１０には示されていない）を有し、空気が開口部を流れる際に、この空気がそれぞれの乾燥セグメント３を流れることができるようになっている。各乾燥セグメント３はそれぞれのハウジングを有しているので、一方のセグメントから他方のセグメントへの空気の漏れは不可能に近い。これにより、例えば、表面が所定の特性を有する顆粒を含むチャンバなどの、より安価な乾燥媒体を提供することができる。

図１０は、２つの接続部１６及び２１を備える第１の同心要素がどのように構成されるかをさらに示し、第１の同心要素は、第１の経路１０Ａが接続部１６への貫流のために常に接続され、一方、第２の経路１０Ｂが接続部２１への貫流のために常に接続されるように内部設計することができる。このような内部設計は、米国特許第７０７７１８７号明細書に記載されている（参照により本明細書に組み込まれている）。

図１１は、相補的な同心要素６及び７の代替的な実施形態を示す。図示の実施形態では、第２の同心要素７は、２つの部分７ａ及び７ｂで構成される。第１の部分７ａは、第１の同心要素６の内側に位置し、第１の同心要素６の内側の境界の位置で開口部８に向けられる第１の経路１０ａを有する。第２の部分７ｂは、第１の同心要素６の外側に位置し、第１の同心要素６の外側の境界の位置にある開口部８に向けられた第２の経路１０Ｂを有している。空気は、このような相補的な同心要素６及び７を介してセグメント３上に分配することができる。

当業者は、上記の説明に基づいて、本発明が異なる方法で異なる原理に基づいて具現化できることを理解するであろう。本発明は、上述の実施形態に限定されない。上述した実施形態及び図面は、単に例示的なものであり、本発明の理解を深めるためにのみ役立つものである。従って、本発明は、本明細書で説明した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で定義されるものである。

１ 乾燥装置
２ 乾燥媒体
３ 乾燥セグメント
４ 第１の接続端
５ 第２の接続端
８ 開口部
９ 軸
１０Ａ 第１の経路
１０Ｂ 第２の経路

Claims (8)

1. 互いに隣接して延び、第１の接続端（４）及び第２の接続端（５）の各々で少なくとも１つの開口部（８）に関連する所定の数の乾燥セグメント（３ａ、３ｂ、．．．３ｆ）を有する乾燥媒体（２）を含む乾燥装置（１）であって、前記所定の数は６以上であり、前記接続端の各々は、軸（９）の周りで互いに相対的に回転可能な相補的な第１及び第２の同心要素を備え、前記開口部は、前記軸の周りのリングに沿って前記第１の同心要素に設けられ、前記第２の同心要素の各々は、前記リングの位置で開口する少なくとも２つの経路（１０Ａ、１０Ｂ）を区切り、前記第１及び第２の接続端の対応する経路が、前記乾燥装置を通る第１の空気流及び第２の空気流を可能にするために、前記開口部及び前記乾燥セグメントを介して互いに接続され、
   前記第２の同心要素の各々には少なくとも第１の経路が形成されており、前記第１の経路は、前記リングの位置で、前記第１の経路及び前記関連するセグメントを通る前記第１の空気流を可能にするために、前記開口部の第１の選択対象に開口し、
   前記第２の同心要素の各々は、前記第２の同心要素の周りに第２の経路を区切り、前記第２の経路及び前記関連するセグメントを通る前記第２の空気流を可能にするために、前記第１の選択対象とは異なる前記開口部の第２の選択対象に開口したままにするように、さらに形成され、
   前記第１の接続端の前記第２の同心要素と、前記第２の接続端の前記第２の同心要素とは、同期して前記第１の同心要素に対して回転するように、軸（３４）により互いに結合されている、乾燥装置。
2. 前記少なくとも１つの開口部の各々は、前記リングに沿って設けられた第１の開口部（８）を備えると共に追加のリングに沿って設けられた第２の開口部（８’）を備え、前記第２の同心要素は、前記第１の経路が前記第１の開口部（８）に開口している場合に、前記第２の開口部（８’）をカバーし、前記第１の開口部（８）がカバーされている場合に、前記第２の開口部（８’）を開放したままにするように形成される、請求項１に記載の乾燥装置。
3. 前記開口部は、実質的に一定の大きさを有し、前記リングに沿って互いに実質的に一定の中間距離に位置する、請求項１又は２に記載の乾燥装置。
4. 前記２つの経路は、第１の空気流がＸのセグメントを流れることができるように、及び第２の空気流がＹのセグメントを流れることができるように設けられており、ＸはＹよりも大きい、請求項１から３のいずれか一項に記載の乾燥装置。
5. 前記乾燥装置は、前記第１の空気流及び前記第２の空気流が反対方向に流れることができるように設けられている、請求項１から４のいずれか一項に記載の乾燥装置。
6. 前記乾燥装置は、一方で前記第１の空気流の端と他方で前記第２の空気流の端との間に広がる第３の空気流を許容するように形成される、請求項５に記載の乾燥装置。
7. 前記２つの経路は、前記第３の空気流がＺのセグメントを流れることを可能にするために設けられており、ＺはＹよりも小さい、請求項６に記載の乾燥装置。
8. 前記乾燥セグメントの各々は、前記少なくとも１つの開口部と前記乾燥媒体との間で空気を分配するために、前記乾燥媒体の両側に空気室を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の乾燥装置。

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