JP6980686B2 - 低熱導電率吸着ガス分離器 - Google Patents

Description

本技術は全般的に吸着性のガスを分離する吸着ガス分離器に関する。より具体的には、本技術は、吸着ガス分離器の固定子およびポートアセンブリの設計に関する。

従来の温度スイング吸着ガス分離法は、多成分ガス混合物の吸着分離で利用されることから当技術分野で公知である。従来の吸着プロセスにおいては、低温の多成分流体混合物などの供給流は一般的に吸着材料を備える吸着ガス分離器および吸着ガス接触器に流入し、吸着材料は供給流の成分を吸着し、残留した供給流成分から吸着成分を分離する。その後の１つ以上の再生工程において、一般的に少なくとも１つの高温の供給流が吸着材料の温度を上昇させるために吸着ガス分離器および吸着ガス接触器に流入し、吸着成分を吸着材料から解放または脱着させ、吸着材料の循環再利用を可能にする。任意の冷却工程または調整工程においては、一般的にその後の吸着工程の準備のために吸着材料の温度を低下させるために、低温の供給流が吸着ガス分離器および吸着ガス接触器に流入される。大抵の場合は、吸着工程、再生工程、および調整工程は連続して繰り返される。

従来の吸着ガス分離器は一般的に複数の吸着剤層、複数の吸着接触器または複数の区間から構成されており、例えば個別の吸着剤層または接触器あるいは少なくとも１つの接触器から構成されており、接触器のある点は複数の実質的には流体として分離された吸着ガス分離器内の区間を通って動き、吸着剤層、吸着接触器または区間は、異なる工程の吸着ガス分離プロセスを一般的には異なる温度で実行する間、お互いに近接するか隣接する位置にある。少なくとも１つの吸着剤層、吸着接触器または複数の区間を有する吸着ガス分離器は、吸着ガス分離器から供給され回収された多様な流体供給流が固定された位置にある一方で、少なくとも１つの吸着ガス分離層または接触器が移動するように構成され、例えば回転構成において、少なくとも１つの吸着層または接触器は多様な供給流および区間を通って回転してもよい。少なくとも１つの吸着剤層または吸着接触器がある吸着ガス分離器を用いた従来の吸着ガス分離器は一般的に設計と対立する複数の困難に直面し、それらは例えば、吸着ガスプロセスの短いサイクル時間、動的部品と静的部品との間の多様な供給流の封止、吸着ガス分離器による区間間における望ましくない熱伝達とそれによって生じる熱伝達の遅れ、ならびに吸着接触器および全体の分離器の性能の低下である。さらに、典型的な従来の吸着ガス分離プロセスの熱サイクルはいくつかの従来の分離器の部品の耐用年数を望ましくないほど減少させる。

本発明の実施形態において、１つ以上の流体流を運搬する複数の流体通路を有する少なくとも１つの固定子と、少なくとも１つの吸着材料を備える少なくとも１つの接触器と、少なくとも1つの接触器を格納する固定子に接着された収容器であり、複数の流体通路間それぞれの熱導電率は熱導電率の閾値以下である収容器とを備える吸着ガス分離器を提供する。ある特定の実施形態では、複数の流体通路間それぞれの熱導電率は熱導電率の閾値以下であり、例えば１０Ｗ／ｍＫ以下である。他の実施形態では、熱導電率の閾値は、例えば８Ｗ／ｍＫ以下、または５Ｗ／ｍＫ以下である。

本発明の他の実施形態において、少なくとも１つの固定子と、ポートと流体通路をそれぞれ備える複数のポートアセンブリであって、少なくとも１つの固定子に接着しているポートアセンブリと、少なくとも１つの吸着材料を備え、ポートおよびポートアセンブリの流体通路に流体連結された少なくとも１つの接触器であり、複数の流体ポートアセンブリの流体通路間の熱導電率は熱導電率の閾値以下である接触器とを備える吸着ガス分離器を提供する。ある特定の実施形態では、ポートアセンブリのそれぞれの流体通路間の熱導電率は熱導電率の閾値以下であり、例えば１０Ｗ／ｍＫ以下である。他の実施形態では、熱導電率の閾値は、例えば５Ｗ／ｍＫ以下、または２Ｗ／ｍＫ以下である。

本発明のさらなる実施形態において、吸着ガス分離器を格納する収容器と、収容器に接着したロータアセンブリであり、少なくとも１つの吸着材料を備える少なくとも１つの接触器を備えるロータアセンブリと、収容器に接着した固定子と固定子に接着した少なくとも１つのポートアセンブリであり、各ポートアセンブリは接触器に流体連結されており、少なくとも１つのポートアセンブリはさらに熱導電率の閾値以下である熱導電率を備える固定子とを備えた吸着ガス分離器を提供する。ある特定の実施形態では、ポートアセンブリのそれぞれの流体通路間の熱導電率は熱導電率の閾値以下であり、例えば１０Ｗ／ｍＫ以下である。他の実施形態では、熱導電率の閾値は、例えば５Ｗ／ｍＫ以下、または２Ｗ／ｍＫ以下である。

本発明のさらなる実施形態において、収容器または格納器と、少なくとも１つの封止付勢装置と、収容器または格納器に接着している隔壁と、隔壁および少なくとも１つの封止付勢装置に接着しているフローティングシールとを備えるポートアセンブリを提供する。

図１ａは本発明の実施形態に基づく吸着分離器を示す平面図である。 図１ｂは本発明の実施形態に基づく図１ａに示す吸着分離器を切断面Ａ−Ａで切り取った断面図である。 図２は本発明の実施形態に基づく図１ａおよび図１ｂに示す例示的吸着分離器に組み込まれたポートアセンブリを示す分解立体図である。

複数ある図面のすべてにおいて同一の符号は対応する部分を示す。

図１ａおよび図１ｂは本発明の実施形態における吸着ガス分離器（本明細書では「吸着分離器」とする）を示す。吸着分離器１０は少なくとも望ましくは低い熱導電率を有する第１ポートアセンブリ２１と、実質的に断熱された固定子２０とを備える。図１ａは本発明の実施形態に基づいた吸着分離器１０を示す平面図であり、図１ｂは本発明の実施形態に基づいた図１ａに示す例示的な吸着分離器１０を切断面Ａ−Ａで切り取った断面図である。図１ａおよび図１ｂにおいて、吸着分離器１０は、第１固定子２０を備え、さらに第１例示ポートアセンブリ２１、第２例示ポートアセンブリ２３、第３例示ポートアセンブリ２５、第４例示ポートアセンブリ２７、少なくとも１つの接触器３１、絶縁層３２、第１環状ディスク３３、第２環状ディスク３４、任意格納器３５を備えるロータリーアセンブリ３０と、第１固定子ポートアセンブリ４１、第２固定子ポートアセンブリ（図１ａおよび図１ｂには図示せず）、第３ポートアセンブリ４５および第４ポートアセンブリ４７を備える第２固定子４０とを備える。一形態において、各接触器３１はさらに実質的に縦軸１５に平行な１つ以上の並列流体通路（図１ａまたは図１ｂには図示せず）と、並列流体通路の壁面（図１ａまたは図１ｂには図示せず）内または壁面上に備わる少なくとも１つの吸着材料（図１ａまたは図１ｂには図示せず）とを備える。特定の形態において、接触器３１は、並列流体通路の壁面内または壁面上に備わる、実質的に縦軸１５に平行な実質連続熱導電率フィラメントを任意で備える。その一形態において、任意の実質連続熱導電率フィラメントは接触器３１内の少なくとも１つの吸着材料に直接接触している。

一実施形態において、ロータアセンブリ３０と少なくとも１つの接触器３１は、４つの代表区間、例えば、第１区間１１、第２区間１２、第３区間１３、第４区間１４を通って縦軸１５の周囲を回転するよう適合し、あらゆる適した機械手段、例えば伝導モータ（図１ａまたは図１ｂには図示せず）を用いてロータアセンブリ３０を回転させる。その一実施形態において、代表区間は例えば固定子２０の周囲に実質的に等間隔で配置されている。一形態において、吸着分離器１０は固定子２０上に４つの例示的なポートアセンブリを備え、例示的なポートアセンブリは、ポート２２を有する第１ポートアセンブリ２１、ポート２４を有する第２ポートアセンブリ２３、ポート２６を有する第３ポートアセンブリ２５、ポート２８を有する第４ポートアセンブリ２７を備える。他の一形態において、吸着分離器１０もまた固定子２０上に４つのポートアセンブリを用いて、その４つのポートアセンブリはポート４２を有する第１ポートアセンブリ４１、対応するポートを有する第２ポートアセンブリ（両方とも図１aまたは図１ｂに図示せず）、ポート４６を有する第３ポートアセンブリ４５、対応するポートを有する第４ポートアセンブリ（図１ａまたは図１ｂには図示せず）を用いる。一実施形態において、固定子２０および固定子４０は、縦軸１５に実質的に垂直な交軸に実質的に平行であってもよい。一形態に基づき、固定子は、例えば固定子２０と固定子４０は、接触器の一端に接続され、例えば支持を支援する定着支持構造と、吸着収容器と、例えば接触器と流体供給または流体導管との間の流体連結である接触器および／または接続器とを備え、固定子はそれを通って流体流を運搬し、吸着プロセスに用いられる、少なくとも１つのポートを備えてもよい。

本発明に基づく一実施形態において、吸着分離器１０は例えば、乾燥剤、活性炭、黒鉛、分子篩炭素、活性アルミナ、分子篩、リン酸アルミニウム、シリコアルミノリン酸塩、ゼオライト吸着剤、イオン交換ゼオライト、親水性ゼオライト、疎水性ゼオライト、修飾ゼオライト、天然ゼオライト、フォージャ沸石、斜プチロル沸石、モルデン沸石、金属交換シリコアルミノリン酸塩、単極性樹脂、二極性樹脂、芳香族架橋ポリスチレンマトリックス、臭素化芳香族マトリックス、メタクリル酸エステル共重合体、炭素繊維、炭素ナノチューブ、ナノ物質、金属塩吸着剤、過塩素酸塩、シュウ酸塩、アルカリ土類金属粒子、ＥＴＳ、ＣＴＳ、金属酸化物、支援アルカリ炭酸塩、アルカリ促進ハイドロタルク石、化学吸収材、アミン、有機金属反応物、金属有機構造体吸着材料およびそれらの組み合わせを含むがそれに限定されないあらゆる適した吸着材料を用いることが出来る。

本発明に基づく一実施形態に基づいて、例示的な吸着ガス分離プロセス（以下「吸着プロセス」とする）を提供し、吸着プロセスは、吸着工程と、第１再生工程と、任意の第２再生工程と、任意の調整工程を備える。この例示的な吸着プロセスにおいて、吸着プロセスの第１工程または吸着工程は吸着分離器１０の第１区間１１で行われ、吸着プロセスの第２工程または第１再生工程は吸着分離器１０の第２区間１２で行われ、任意の第３工程または吸着プロセスの任意の第２再生工程は吸着分離器１０の第３区間１３で行われ、任意の第４工程または吸着プロセスの任意の調整工程は吸着分離器１０の第４区間１４で行われる。一形態において、吸着分離器１０の第１区間１１は、例えば少なくとも１つの接触器３１から例示的なポートアセンブリ２１を第１端部で結ぶ流体連結と、少なくとも１つの接触器３１から例示的なポートアセンブリを第２端部で結ぶ流体連結を備える。

吸着分離器１０の第２区間１２は、例えば少なくとも１つの接触器３１から例示的なポートアセンブリ２３を第１端部で結ぶ流体連結と、少なくとも１つの接触器３１から対応するポートアセンブリ（図１ａまたは図１ｂには図示せず）を第２端部で結ぶ流体連結を備える。同様に、吸着分離器１０の第３区間１３は、例えば少なくとも１つの接触器３１から例示的なポートアセンブリ２５を第１端部で結ぶ流体連結と、少なくとも１つの接触器３１から例示的なポートアセンブリ４５を第２端部で結ぶ流体連結を備える。また同様に、吸着分離器１０の第４区間１４は、例えば少なくとも１つの接触器３１から例示的なポートアセンブリ２７を第１端部で結ぶ流体連結と、少なくとも１つの接触器３１から例示的なポートアセンブリ４７を第２端部で結ぶ流体連結を備える。
または、別の一実施形態においては、吸着プロセスの追加工程および吸着分離器の追加区間が任意で用いられる。一形態において、このような区間はロータおよび／または分離器の固定子の周囲に等間隔で配置される必要はなく、かつ区間は同じ大きさである必要もない。一形態において、例えば、１つ以上の例示的な弧状区間は異なり、少なくとも１つの区間の角度は、少なくとも１つの吸着層または接触器の角度と異なり、例えばそれは一例示的実施例において、区間の角度は約８０°である一方、１つの接触器は約３６０°の角度を有するので、その接触器は例えば分離器における全周を実質的に備える。

本発明に基づく一実施形態に基づいて、吸着分離器１０の第１区間１１における少なくとも１つの接触器３１は、例えばポートアセンブリ２１およびポートアセンブリ２２を介して供給流源に流体連結しており、それは吸着プロセスの吸着工程の際に、供給流源（図１ａおよび図１ｂには図示せず）から供給流を受理する。一実施形態において、供給流は例えば約５０℃未満の温度で受理される。その一実施形態において、少なくとも１つの接触器３１もスタックに流体連結されているので、例えば接触器３１から第１の生成物ストリームを回収するためにポートアセンブリ４１およびポート４２（図１ａおよび図１ｂのいずれにも図示せず）を介して周囲環境に流体連結してもよい。その一実施形態において、第１の生成物ストリームは、吸着分離器１０の第１区間１１内にある少なくとも１つの接触器３１から、例えば約３０℃より上の温度で回収される。一形態において、接触器３１から回収された第１の生成物ストリームは、スタックに流入されてもよく、それにより吸着プロセスの吸着工程において、周囲環境（図１ａおよび図１ｂのいずれにも図示せず）に流入される。一実施形態において、吸着分離器１０の第２区間１２における少なくとも１つの接触器３１はポートアセンブリ４３およびポート４４（図１ａおよび図１ｂのいずれにも図示せず）を介して第１再生ストリーム源に流体連結されるので、例えば吸着プロセスの再生工程中には、第１再生ストリーム源（図１ａおよび図１ｂのいずれにも図示せず）から第１の再生ストリームを受理する。その一実施形態において、第１の再生ストリームは、例えば、約８０℃〜２００℃の温度で受理される。一形態において、接触器３１は、例えばポートアセンブリ２３およびポート２４を介して、少なくとも１つの凝縮器と圧縮機（図１ａおよび図１ｂのいずれにも図示せず）とに流体連結され、吸着分離器１０の第２区間１２内の少なくとも１つの接触器３１から第２の生成物ストリームを回収し、吸着プロセスの第１再生工程において、第２の生成物ストリームを１つ以上の凝縮器および圧縮機（図１ａおよび図１ｂのいずれにも図示せず）に流入させる。一形態において、第２の生成物ストリームは例えば、約１００℃より高い温度で回収される。

一実施形態において、例えば吸着プロセスの第２再生工程中には、第２再生ストリーム源（図１ａおよび図１ｂに図示せず）から第２の再生ストリームを受理するために、吸着分離器１０の第３区間１３において少なくとも１つの接触器３１がポートアセンブリ２５およびポート２６を介して第２再生ストリーム源（図１ａおよび図１ｂに図示せず）に流体連結されてもよく、更なる使用、例えば燃焼器や吸着分離器の他の接触器（いずれも図１ａおよび図１ｂに図示せず）における使用や、例えばポートアセンブリ４５およびポート４６を介して第３の生成物ストリームを回収するために吸着分離器１０の第１区間１１に対して再利用するなどのために、少なくとも一部の第３の生成物ストリームを運搬するために任意で流体導管に流体連結されてもよい。一形態において、第２の再生ストリームは、例えば、約７０℃〜１５０℃の温度で受理される。さらなる形態では、第３の生成物ストリームが、例えば吸着分離器１０の第３区間１４で少なくとも１つの接触器３１から約１１０℃未満の温度で回収され、そして一実施形態において、第２再生工程中に、燃焼器（図１ａおよび図１ｂに図示せず）での利用といった、さらに下流での利用のために使用される。

一実施形態において、例えば吸着プロセスの調整工程中に、調整ストリーム源（図１ａおよび図１ｂに図示せず）から調整ストリームを受理するために、吸着分離器１０の第４区間１４において少なくとも１つの接触器３１がポートアセンブリ２７およびポート２８を介して調整ストリーム源（図１ａおよび図１ｂに図示せず）に流体連結されてもよく、吸着分離器１０の第４区間１４にある少なくとも１つの接触器３１から第４の生成物ストリームを回収するためにポートアセンブリ４７およびポート４８を介して燃焼器（図１ａおよび図１ｂに図示せず）に流体連結されてもよい。一形態において、第４の生成物ストリームは、吸着プロセスの調整工程中に、流体導管である燃焼器またはスタック（図１ａおよび図１ｂに図示せず）に流入される。その一実施形態において、調整ストリームは、例えば約５０℃未満の温度で接触器３１で受理され、第４の生成物ストリームは、例えば約５０℃未満の温度で接触器３１から回収される。

一実施形態において、例示的な吸着プロセスにおいて、吸着分離器１０の第１区間１１における少なくとも１つの接触器３１は約３０℃〜８０℃に温度の範囲で作動し、吸着分離器１０の第２区間１２における少なくとも１つの接触器３１は約１００℃〜１６０℃に温度の範囲で作動し、吸着分離器１０の第３区間１３における少なくとも１つの接触器３１は約５０℃〜１５０℃に温度の範囲で作動し、吸着分離器１０の第４区間１４における少なくとも１つの接触器３１は約５℃〜５０℃に温度の範囲で作動する。一実施形態において、少なくとも１つの接触器３１は、例えば約５秒〜６０秒の持続時間で吸着分離器１０の第１区間１１、第２区間１２、第３区間１３および第４区間１４に流体連結される。一形態において、吸着分離器が作動中の第１区間１１、第２区間１２、第３区間１３および第４区間１４のそれぞれの間に存在する温度差異は作動および／または設計の問題を引き起こし、その問題は例えば一区間と別区間間の少なくとも１つの接触器３１の熱膨脹差および／または熱収縮差を含み、その結果、運転温度が異なることにより、吸着分離器の異なる区分における少なくとも１つの接触器３１または少なくとも１つの接触器３１の一部が異なる長さ（縦軸１５に平行）を有することである。別の一形態において、運転中の区間１１、区間１２、区間１３および区間１４のそれぞれの間での温度差異は、一区間から他区間への望ましくない熱の移動をもたらし、それは一形態において、例えば接触器３１での吸着／脱着性能に影響を与える。

図２は本発明の例示的な実施形態に基づいたポートアセンブリ１００を示す分解立体図であり、本明細書に記載された吸着分離器、例えば吸着分離器１０（図１ａおよび図１ｂに示す）に組み込まれている。一実施形態において、ポートアセンブリ１００は カバー１１０、ポート１１１、カバー１００を収容器または格納器１２０に接着する複数の留め具１１２、収容器または格納器１２０を通る流体通路１２２、フローティングシール１３０、隔壁１３１、支持プレート１３２、複数の留め具１３３およびナット１３４等の対応する部材、ばね１３５といった複数の付勢部材、付勢部材またはばね１３５と連携する複数の調整装置１３６、少なくとも１つの固定具１３７ならびに固定具１３７を収容器または格納器１２０に接続する複数の締め具１３８を備える。一形態において、ポート１１１はカバー１１０と流体導管（図２に示さず）を接続するために用いられ、それは複数の留め具１１２によって収容器または格納器１２０に接続され、流体導管（図２に示さず）は工業プロセスといったさらなる使用目的のために流体通路１２２またはポート１１１を介して吸着分離器の少なくとも１つの接触器（いずれも図２に示さず）を例えば流体流源または流体流シンクまたは他の受入先（いずれも図２に示さず）に流体連結させるために用いられる。もう一形態において、複数の留め具１３３および複数のねじ１３４のような対応する部材はフローティングシール１３０を隔壁１３１、および任意で支持プレート１３２に接続するのに用いられる。一形態において、隔壁１３１は例えば少なくとも１つの固定具１３７および複数の締め具１３８を介して収容器または格納器１２０に接続しており、一形態において、吸着分離器の運転中にポート１１１および開口部１２２を通る流体流の漏れを封止するために、実質的に収容器または格納器１２０と周囲の周囲環境との間を封止するガス封止剤を形成する。

一形態において、隔壁１３１は、流体通路１２２を封止するのを補助しながら、フローティングシール１３０が１方向以上または任意で実質的にすべての方向に浮動するか弾力的に移動できる柔軟性または弾性のある材料を備える。一実施形態において、ばね１３５といった複数の付勢部材は、ナット１３４といった複数の留め具に対して設置し、カバー１１０に接続された複数の調整具１３６と協働するので、ばね１３５のバネ力といった封止力または付勢力は調整装置１３６といった封止力調整メカニズムに選択的に調整されて予め読み込まれる。一実施形態において、複数の接合具（ナット１３４等）および隔壁を介して接続しているばね１３５といった複数の付勢部材は、支持プレート１３２およびフローティングシール１３０と、例えば吸着分離器のロータアセンブリ（図２には示さないが図１ｂのロータアセンブリ３０として示す）の反対側の端部に接続された環状ディスク（図２には示さないが図１ｂの環状ディスク３３として示す）の端部面（図２に示さず、ロータアセンブリに比した方向）交接面に接触するようにするか接触しやすくなり、それにより固定子（図２に示さず）の実質的に静的なポートアセンブリ１００と動的な回転環状ディスクとロータアセンブリ（図２に示さず）との間に封止剤を形成する。一形態において、ロータアセンブリ（図２には示さないが図１ｂのロータアセンブリ３０として示す）の反対側の端部に接続された環状ディスク（図２には示さないが図１ｂの環状ディスク３３として示す）は熱容量および熱伝導率が低い。一形態において、フローティングシール１３０は弾力的および／または薄く、そして望ましくかつ有利には、環状ディスク（図２に示さず、図１ｂに環状ディスク３３として示す）に適合させて、環状ディスクの流体開口部を封止する補助をし、一形態においては、望ましくは、封止素材間の熱質量の減少および／または熱伝導率を減少させる。

一実施形態において、ばね１３５といった複数の付勢部材の力をフローティングシール１３０に分散するように、支持プレート１３２はフローティングシール１３０よりも硬いか弾力性が低く、またフローティングシール１３０の封止接触面よりも狭い接触面を有する。そのような一様態において、ポートアセンブリ１００と吸着分離器のロータアセンブリの環状ディスクの端部面との距離の変動および変化を許容するために、ばね１３５といった複数の付勢部材とポートアセンブリ１００の隔壁１３１はまた望ましくはフローティングシール１３０の移動を提供するが、それらは一形態においては、例えば１つ以上の接触器または接触器の一部の熱膨脹差が原因である。一形態において、フローティングシール１３０は、流体通路１２２を囲む比較的大きい封止接触領域を有する外面封止剤を備え、それは少なくとも一部の時間と、ロータアセンブリに接続された環状ディスク上の対応する流体通路と、ロータアセンブリの少なくとも１つの接触器（図２に示さず）とを流体連結する。一形態において、少なくとも１つの接触器はロータアセンブリの環状ディスクの隣接面（図２に示さず。ロータアセンブリに比した方向）に封止される。この実施形態において、留め具１２１はポートアセンブリ１００を吸着分離器の固定子に固定する。一形態において、ポートアセンブリ１００は吸着プロセスの１つの流体通路を提供するために用いられ、有利には、ポートアセンブリ１００からの潜在的な漏出は周囲環境に放出されるので、例えばポートアセンブリ間（またはポートからポートへの漏出）および一区間から他の区間への間の漏出の可能性を低減させる。

さらに、フローティングシール１３０を備えるポートアセンブリ１００を多様な形態で用いることは、吸着分離器を製造する柔軟性、他のポートアセンブリから独立したポートアセンブリの大きさを揃えること、固定子とロータアセンブリとの封止間を独立して調整可能にすることのうち、１つ以上が可能である。

特定の実施形態において、例えば収容器または格納器１２０およびフローティングシール１３０であり、閾値以下の熱導電率（熱導電率の単位はワット毎メートル毎ケルビンであり、本明細書では「Ｗ／ｍＫ」と示す。）を有する材料から成る固定子および／またはロータアセンブリの他の成分への熱経路と接触または提供することにより、ポートアセンブリ１００は、ポートアセンブリ１００からの流体流と熱の漏出を実質的に低減する。例示的な一実施形態において、ポートアセンブリ１００は、例えば閾値である約１０Ｗ／ｍＫ以下の熱導電率を備え、または特定の実施形態においては、約５．０Ｗ／ｍＫ以下の熱導電率を備え、さらに特定の実施形態においては約２．０Ｗ／ｍＫ以下の熱導電率を備え、またさらに特定の実施形態においては約０．３Ｗ／ｍＫ以下の熱導電率を備える。一形態において、ポートアセンブリ１００は、例えば閾値である約１０Ｗ／ｍＫ以下の熱導電率を備え、または特定の実施形態においては、約５．０Ｗ／ｍＫ以下の熱導電率を備え、さらに特定の実施形態においては約２．０Ｗ／ｍＫ以下の熱導電率を備え、またさらに特定の実施形態においては約０．３Ｗ／ｍＫ以下の熱導電率を有する材料から成る部品を備える。例示的な一実施形態において、収容器または格納器１２０は、約１０Ｗ／ｍＫ以下、より詳細には約０．５Ｗ／ｍＫの熱導電率を有する重合体材料と、約１０Ｗ／ｍＫ以下、より詳細には約０．１６Ｗ／ｍＫの熱導電率を有するゴム材料を備える隔壁１３１と、約１０Ｗ／ｍＫ以下、より詳細には約０．２５Ｗ／ｍＫの熱導電率を有するポリテトラフルオロエチレン材料を備えるフローティングシール１３０とを備える。任意で、閾値の熱導電率は吸着分離器の横平面に沿って適用でき、それは少なくとも１つの吸着層または接触器が回転する軸に対して実質的に横断する面または吸着層または接触器の流体通路の縦軸に対して実質的に横断する面として画定される。一形態において、低い熱導電率を有する材料を備える部品は、例えば一つのポートアセンブリから他のポートアセンブリとポートアセンブリから吸着分離器の固定子との間の熱の移動を有利に減少させる。一形態において、この低い熱導電率を有する材料の使用は、吸着分離器の区間間での熱移動を減少させ、熱遅れを減少させ、吸着分離器の性能および吸着プロセスを改善するという結果になる。

一実施形態において、ポートアセンブリ１００は閾値以下の熱導電率を有し、それは
一形態において、任意で吸着分離器またはポートアセンブリの横平面に沿って測定された熱導電率である。一実施形態において、熱導電率の閾値は例えば約１０Ｗ／ｍＫ、より詳細には約５．０Ｗ／ｍＫ、さらに詳細には約２．０Ｗ／ｍＫ、もっと詳細には約０．３Ｗ／ｍＫの熱導電率を備える。

一実施形態において、吸着分離器は少なくとも１つの断熱された固定子を備え、さらに少なくとも１つのポートアセンブリ１００または任意で吸着分離器または固定子の横平面に沿って熱伝導率を有する全てのポートアセンブリを備え、熱導電率の閾値は例えば約１０Ｗ／ｍＫ、より詳細には約５．０Ｗ／ｍＫ、さらに詳細には約２．０Ｗ／ｍＫ、もっと詳細には約０．３Ｗ／ｍＫの熱導電率を備える。吸着分離器は少なくとも１つの熱分離された固定子を備え、さらに少なくとも１つのポートアセンブリまたは任意で吸着分離器または固定子の横平面に沿って熱伝導率を有する全てのポートアセンブリを備え、熱導電率の閾値は例えば約１０Ｗ／ｍＫ、より詳細には約５．０Ｗ／ｍＫ、さらに詳細には約２．０Ｗ／ｍＫ、もっと詳細には約０．３Ｗ／ｍＫの熱導電率を備える。

特定の実施形態において、吸着分離器は少なくとも１つの固定子を備え、複数の吸着プロセスに用いられる流体流は、複数の流体通路間の閾値熱伝導率以下の熱伝導率を有する少なくとも１つの固定子内にある複数の流体通路を通って運搬され、吸着分離器または固定子の横平面に沿って決定された熱伝導率を任意で有する。その特定の一実施形態において、少なくとも１つの固定子は例えば約１０Ｗ／ｍＫ、より詳細には約５．０Ｗ／ｍＫ、さらに詳細には約２．０Ｗ／ｍＫ、もっと詳細には約０．３Ｗ／ｍＫの熱導電率を備える。一形態において、例えば、図１ａおよび図１ｂで示すように、供給流はポート２２、ポートアセンブリ２１、固定子２０を介して吸着分離器１０および少なくとも１つの接触器３１に流入し、調節流はポート２８、ポートアセンブリ２７、固定子２０を介して吸着分離器１０および少なくとも１つの接触器３１に流入し、固定子２０内にある流体通路間、より詳細にはポートアセンブリ２１の流体通路とポートアセンブリ２７の流体通路の間の熱導電率は熱導電率の閾値以下であり、その一形態における熱導電率の閾値は、例えば約１０Ｗ／ｍＫ以下、より詳細には約５．０Ｗ／ｍＫ、さらに詳細には約２．０Ｗ／ｍＫ、またさらに詳細には約０．３Ｗ／ｍＫ以下の熱導電率を備える。

一実施形態において、吸着分離器は熱伝導率の閾値以下である熱伝導率を有する少なくとも１つのポートアセンブリを備え、任意では吸着分離器または固定子の横平面に沿って決定された熱伝導率であり、熱導電率の閾値は例えば約１０Ｗ／ｍＫ、より詳細には約５．０Ｗ／ｍＫ、さらに詳細には約２．０Ｗ／ｍＫ、もっと詳細には約０．３Ｗ／ｍＫの熱導電率を備える。

更なる実施形態において、吸着分離器は少なくとも１つの固定子と、複数のポートアセンブリと、少なくとも１つの断熱装置を備え、断熱装置は例えば断熱材料、断熱構造物、断熱ガスおよび／または１つ以上のポートアセンブリ間に配置されたエアギャップであり、少なくとも１つの断熱装置は吸着分離器の横平面の方向に熱移動を減少させる。
その一実施形態において、例えば、図１ａで示すように、固定子２０は、ポートアセンブリ２１とポートアセンブリ２７の間、ポートアセンブリ２５とポートアセンブリ２７の間、ポートアセンブリ２３とポートアセンブリ２５の間、ポートアセンブリ２３とポートアセンブリ２１の間に配置された複数のエアギャップを有する構成であり、一形態において、例えば、実施的に吸着分離器１０の横軸１６に対して平行な面に沿って熱の移動を有利に減少させ、更なる一形態において、流体漏出はポートアセンブリから周囲環境へ逃がすのが望ましい。一実施形態において、一対のポートアセンブリ間に配置された断熱装置の使用は、吸着分離器１０内にある一区間から他区間への望ましくない熱の移動を有利に減少させる。

本発明の一実施形態に基づく吸着分離器において、流体流が吸着分離器のロータアセンブリを介して少なくとも１つの接触器から流入させるか回収されるのを封止するために固定子は少なくとも１つのポートアセンブリを備え、ポートアセンブリはさらに封止剤のあらゆる点から動作が開始されるフローティングシールと、例えば隔壁上に搭載されて流体通路を囲む外面封止剤といった幅のある接触領域または封止領域と、例えばばねといった封止付勢部材と、例えば調節装置といった封止力調整機構と、ポートと、任意で収容器または格納器とを１つ以上備える。一実施形態において、例えば、図２で示すように、固定子（図２に示さず）は少なくとも１つのポートアセンブリ１００を備え、さらに固定子とロータアセンブリ（図２に示さず）との間の流体流を封止するフローティングシール１３０を備え、ロータアセンブリの熱容量を有利に減少させ、一形態において、吸着分離器の区間間での熱移動を減少させ、熱遅れを減少させ、フローティングシール１３０を熱の循環振動に暴露するのを減少させること、つまり吸着プロセスにおいて、フローティングシール１３０を実質的に連続的に一流体流に暴露させることのうち１つ以上の結果になり、さらなる形態において、フローティングシール１３０、隔壁１３１、ばね１３５のうち少なくとも１つの耐用年数が長くなる有利な結果となる。

別の実施形態において、吸着分離器は、追加ポートおよび／または図１a、図１ｂ、図２に示すポートと比較して異なる形状のポートを有する少なくとも１つのポートアセンブリを備える。別の一実施形態において、例えば少なくとも１つのポートが収容器または格納器１２０の一面上に配置される。さらなる実施形態において、収容器または格納器１２０とカバー１１０は１つの部品として製造される。一実施形態において、フローティングシールの封止力は少なくとも１つのシール付勢部材によって提供され、それは一形態において多様な付勢手段を用いることであり、それは例えば機械手段、空気圧手段、電磁手段、水力付勢手段、またはそれらの組み合わせである。一実施形態において、フローティングシールは黒鉛またはアラミド材料を備える。一形態において、断熱材料や熱分離材料を用いたふいご装置または金属ふいご装置が、例えば封止を付勢するために複数のばねや類似手段の代わりに用いられる。一実施形態において、少なくとも１つの固定具１３７は、隔壁１３１を収容器または格納器１２０に接続するため、例えば正方形の環状部または長方形の環状部といったどれにでも適した形状を有する単独の部品を備える。

本明細書で記載された例示的な実施態様は、網羅性を持たせる意図はなく、開示された明確な形式に本発明の範囲を限定する意図もない。その実施態様は、発明の原理及びその応用、ならびに実用的用途を説明し、他の当業者がその教示を理解できるように選択され、記述されている。

前述の開示を鑑みて当業者にとって明白であるように、発明の範囲から逸脱することなく、本発明の実施において多くの変更及び修正が可能である。よって本発明の範囲は下記請求項により定義される要旨に従って解釈されるものとする。

Claims (6)

1. 吸着ガス分離器を格納するための収容器と、
   前記収容器と接続しているロータアセンブリであり、少なくとも１つの接触器を備え、
   前記少なくとも１つの接触器は少なくとも１つの吸着材料を備える前記ロータアセンブリと、
   前記収容器に接続された固定子と、
   前記固定子および前記ロータアセンブリの間にシールを形成するための前記固定子に接続された少なくとも１つのポートアセンブリとを備え、
   前記少なくとも１つのポートアセンブリはさらに、
   前記少なくとも１つの接触器に流体連結するための流体通路と、
   前記固定子に接続された隔壁であり、前記流体通路に流体連結するための前記流体通路を有する前記隔壁と、
   前記隔壁に接着し、前記ロータアセンブリに接続するフローティングシールであり、前記流体通路に流体連結するための前記流体通路を有し、前記隔壁は前記フローティングシールをすべての方向に移動可能にする前記フローティングシールを備える吸着ガス分離器。
2. 前記ポートアセンブリは、前記フローティングシールを前記ロータアセンブリと接続するようにするための封止付勢装置をさらに備える請求項１に記載の吸着ガス分離器。
3. 前記ポートアセンブリは、前記封止付勢装置を調整するための封止力調整装置をさらに備える請求項２に記載の吸着ガス分離器。
4. 前記ポートアセンブリは、前記隔壁を前記固定子に接続するための格納器をさらに備え、
   前記ポートアセンブリの前記格納器は、１０Ｗ／ｍＫ未満の熱導電率を備える請求項１に記載の吸着ガス分離器。
5. 前記ポートアセンブリの前記フローティングシールは、１０Ｗ／ｍＫ未満の熱導電率を備える請求項１に記載の吸着ガス分離器。
6. 前記ポートアセンブリの前記フローティングシールは、ポリテトラフルオロエチレン、黒鉛またはアラミドから成る請求項１に記載の吸着ガス分離器。

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