JP2000334255A - 水分除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】水分吸着剤の加熱再生時特に初期の段階で付臭
剤が外部に排出される不都合を解消若しくは抑制するこ
とができる水分除去装置を提供する。 【解決手段】ガス中の水分を吸着する水分吸着剤９０が
封入された第１容器３を備え、この水分吸着剤９０を加
熱することによって吸着された水分を分離させる再生工
程を有し、第１容器３から流出されたガス中の付臭剤を
酸化させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、天然ガスなどを加
圧してボンベなどに充填するための昇圧供給装置などに
使用され、ガス中の水分を除去するための水分除去装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】窒素酸化物の発生が少ない天然ガスは、
地下に埋設したガス管から都市ガスとして工場や家庭に
供給され、その消費量は年々増加している。そして、近
年はこの都市ガスを燃料とした天然ガス自動車などの実
用化研究も鋭意進められている。

【０００３】ガス管から供給される天然ガスは、ガス会
社で水分を取り除いて供給されているが、ガス管の破損
や差し水などによって水分が増加することがある。この
ような理由で天然ガスに含まれる水分が増加しても、燃
焼自体には全く支障は生じない。

【０００４】しかし、２００ｍｍＡｑ程度の低圧で供給
される天然ガスを自動車の燃料として使用するために、
圧縮機により断熱圧縮して車載ボンベに充填する場合に
は、ガス中に水分があると加圧によって温度上昇したガ
スが冷えたときに水分が飽和蒸気圧以上となって凝縮し
てしまい、この凝縮した水分によってボンベや配管の内
面が腐食するなどの不都合が生じる。

【０００５】そこで、例えば特開平９−８５０３４号公
報では、水分吸着剤を封入した水分除去装置を設け、圧
縮機に吸入される天然ガス中の水分を吸着し、除去する
ようにしていた。また、この水分吸着剤としては加熱脱
水することで水分吸着性が回復するものが用いられ、充
填終了後にヒータにて加熱し、吸着した水分を分離させ
て再生していた。

【０００６】ところで、現在都市ガスとして使用されて
いる天然ガスなどには、ガス漏れを感知できるようにす
るために、ターシャリーブチルメルカプタンやジメチル
サルファイド又はテトラヒドロチオフェン等の付臭剤が
添加されている。

【０００７】そして、前述の如く水分除去装置に封入さ
れた水分吸着剤により天然ガス中の水分を除去する際、
この水分吸着剤は、ガス中の水分と一緒に前記付臭剤を
も吸着してしまう。そして、水分吸着剤の水分吸着性を
回復させるために加熱脱水を行うと、脱水された水分と
一緒に前記付臭剤も装置外部に排出されてしまう。

【０００８】そのため、水分除去装置の加熱脱水をする
毎に、付臭剤が外部に排出され、ガス漏れと誤認される
と共に、実際にガス漏れが生じている場合と付臭剤のみ
外部に排出されている場合とが区別し難くなり、安全性
の面で問題が生じることが考えられる。

【０００９】このため、本出願人は、特願平１０―２４
４７３８号で次のような提案をしている。加熱手段が施
された密閉容器に水分吸着剤と酸化触媒とを封入させて
おき、密閉容器内を通過する際に水分吸着剤に吸着され
たガス中の付臭剤を、この酸化触媒を用いて酸化処理
し、水分吸着剤の加熱再生時に付臭剤が外部に排出され
る不都合を解消若しくは抑制することができるようにし
ていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記密閉容器に封入さ
せた酸化触媒がこの容器内で均一に封入されていないこ
とが考えられる。例えば、この密閉容器において加熱再
生時のガス入口側のほうがガス出口側よりも多くの酸化
触媒が封入されていた場合、密閉容器内のガスがリッチ
状態となっている加熱再生時の初期の段階では、出口側
の酸化触媒だけでは十分に酸化作用ができず、酸化しき
れない付臭剤が残留したガスが外部に排出されることが
考えられる。

【００１１】本発明は、係る技術的課題を解決するため
に成されたものであり、水分吸着剤の加熱再生時特に初
期の段階で付臭剤が外部に排出される不都合を解消若し
くは抑制することができる水分除去装置を提供するもの
である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の水分除
去装置によれば、ガス中の水分を吸着する水分吸着剤が
封入された第１容器を備え、この水分吸着剤を加熱する
ことによって吸着された水分を分離させる再生工程を有
する水分除去装置において、前記第１容器から流出され
たガス中の付臭剤を酸化させることを特徴とするもので
ある。

【００１３】請求項２に記載の水分除去装置によれば、
請求項１に記載の再生工程に先だって第１容器内のガス
を流出させてこのガス中の付臭剤を酸化させることを特
徴とするものである。

【００１４】請求項３に記載の水分除去装置によれば、
請求項１に記載の第１容器に酸化触媒が封入された第２
容器をつなぎ、第１容器から流出されたガスを第２容器
に導いてこのガス中の付臭剤を前記酸化触媒で酸化させ
ることを特徴とするものである。

【００１５】請求項１乃至３に記載の水分除去装置によ
り、初期の段階で付臭剤が外部に排出される不都合を解
消若しくは抑制することができるようになる。

【００１６】請求項４に記載の水分除去装置によれば、
請求項３に記載の第２容器にはガスを送り込む第２エア
ー配管をつなぎ、又、第１容器には空気を送り込む第１
エアー配管をつなぐようにしたことを特徴とするもので
ある。

【００１７】請求項５に記載の水分除去装置によれば、
請求項４に記載の第２エアー配管としては、第１エアー
配管から分岐して第１容器をバイパスして第２容器につ
ながれたバイパス配管を用いるようことを特徴とするも
のである。

【００１８】請求項６に記載の水分除去装置によれば、
請求項４並びに５に記載の第１エアー配管と、第２エア
ー配管若しくはバイパス配管とに流れ込む空気量を調整
可能としたことを特徴とするものである。

【００１９】請求項７に記載の水分除去装置によれば、
請求項５に記載の「第１容器の流通量：バイパス配管の
流通量」を「４：６」から「９：１」に設定したことを
特徴とするものである。

【００２０】請求項４乃至７に記載の水分除去装置によ
り、加熱再生時の水分の排出に必要な空気の流量と、触
媒での酸化に必要な空気の流量とを適切に確保並びに調
整することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を詳述する。図１は本発明を適用する実施例とし
ての昇圧供給装置１００を示しており、例えば地下に埋
設された都市ガス配管（図示せず）などから都市ガスと
して供給される天然ガスを、例えば２０ＭＰａまで加圧
して、天然ガスエンジンを搭載した自動車の車載ボンベ
（図示せず）などに充填するためのものであり、本発明
の水分除去装置１と、昇圧供給部２とから構成されてい
る。

【００２２】水分除去装置１は、後述する特性を有する
水分吸着剤９０が封入された筒状の第１容器（密閉容
器）３と、この第１容器３の胴回りに配設された加熱手
段としての電気ヒータ４と、第１容器３につながれたガ
ス入口配管５並びにガス出口配管６とがつながれてい
る。７、８はそれぞれのガス入口、並びに出口配管５、
６に設けられた開閉弁である。

【００２３】９は第１容器３のガス出口配管６側につな
がれた第１エアー配管で、開閉弁１０、とポンプ１１が
設けられており、後述する水分吸着剤の再生時に、ポン
プ１１を作動させて第１容器３に空気を送り込む。

【００２４】１２は第１容器３のガス入口配管５につな
がれた第２エアー配管で開閉弁１３を介して第２容器１
４につながれている。

【００２５】第２容器１４には後述する特性を有する酸
化触媒２１が封入されている。又、この第２容器１４に
も第１容器３と同様に胴回り状態に電気ヒータ２２が配
設され、酸化触媒の加熱手段として作用する。

【００２６】尚、開閉弁１０と開閉弁１３は常に閉じて
おり、各エアー配管９、１２を封止している。また、密
閉容器３は耐熱性を備え、鉄、ステンレス鋼、銅、アル
ミニウムなどか、或いは、これらの合金によって形成さ
れている。

【００２７】一方、昇圧供給部２には、いわゆる多段圧
縮機構を備えた圧縮機１５が内蔵されており、そのガス
入口部には開閉弁１６が設けられ、ガス出口部には図示
しない開閉弁及びガス配管が接続され、更に図示しない
車載ボンベに接続可能とされている。また、天然ガスを
断熱圧縮する際に生じる熱を放散させるための冷却用フ
ァン１７も備えている。尚、この冷却用ファン１７の近
傍には前記第２容器１４からのエアー排出管１８の出口
端が臨んでいる。

【００２８】そして、圧縮機１５の開閉弁１６にはガス
出口配管６の他端が接続され、開閉弁８と開閉弁１６の
間にはガス出口配管６の内圧を検出する圧力検知器１９
が設けられている。また、ガス入口配管５は図示しない
都市ガス配管に接続される。尚、開閉弁７，８，１０，
１３、圧縮機１５、電気ヒータ４、２２及び冷却用ファ
ン１７、ポンプ１１などの各機器は図示しない制御装置
によって制御される。

【００２９】図２において、２３は第１容器３を側路す
るバイパス配管で、一端は第１エアー配管９の開閉弁１
０とポンプ１１との間に、他端は第２エアー配管１２の
第１容器３と開閉弁１３との間につながれている（図１
ではこのバイパス配管２３は省略した）。

【００３０】ここで、水分除去装置１内にて水分除去が
行われるメタンガス（天然ガス）には、ガス漏れ感知を
容易とするための付臭剤が添加されている。この付臭剤
としては、一般に、ターシャリーブチルメルカプタン
（以下、ＴＢＭと称す。）、ジメチルサルファイド（以
下、ＤＭＳと称す。）、テトラヒドロチオフェン（以
下、ＴＨＴと称す。）などが使用されている。

【００３１】第１容器３の内部には、ガスなどを吸着し
ないゼオライト系の再生可能な水分吸着剤９０が封入さ
れており、この水分吸着剤９０は、加熱することにより
水分を除去し、吸着能力を再生することができる、例え
ば、モレキュラーレシーブなどから構成されている。水
分除去装置１が電気ヒータ４により加熱される水分除去
の設定温度は＋１００℃〜＋２５０℃の範囲（実施例で
は＋２００℃）で行われる 第２容器１４の内部には、ガス中に添加された付臭剤を
酸化させ分解させるための酸化触媒２１が封入されてい
る。図３を参照して酸化触媒２１について説明する。こ
の酸化触媒２１は、白金を担持したアルミナ／チタニア
により構成されている。図４は白金の担持量が０．５ｇ
／リットル、１．０ｇ／リットル、２．０ｇ／リットル
及び５．０ｇ／リットルの各酸化触媒２１のガス（天然
ガス）温度を変化させた場合の付臭剤除去率を示してい
る。

【００３２】ここで、酸化触媒２１に担持された白金の
量は、付臭剤を酸化させる温度及び付臭剤除去率に大き
く影響する。白金担持量が０．５ｇ／リットルの酸化触
媒２１では、ガス温度が＋１００℃において付臭剤除去
率が２０％、＋１５０℃において９２％、＋２００℃以
上で１００％となる。また、白金担持量が１ｇ／リット
ルの酸化触媒２１では、ガス温度が＋１００℃において
８８％、＋１２５℃以上で１００％となる。また、白金
担持量が２ｇ／リットルの酸化触媒２１では、＋１００
℃以上で１００％となる。図４を参照して酸化触媒２１
による付臭剤の酸化反応を説明する。前述の如くガスに
添加された付臭剤は、ＴＢＭ、ＤＭＳまたはＴＨＴのよ
うな硫黄化合物である。

【００３３】それぞれの付臭剤は、加熱されることによ
って、酸化触媒２１のもと、空気中の酸素と酸化反応を
起こし、二酸化炭素、硫酸、水となる。尚、この際に硫
酸が生成されているが、反応をする付臭剤がガスが最初
に水分除去装置１を通過する際に付着する少量のもので
あり、生成される硫酸も少ないため、安全面においては
問題がない。

【００３４】これらを考慮すると、酸化触媒２１の白金
担持量が１ｇ／リットル以上であれば十分に付臭剤を酸
化させることができると共に、＋４５℃以下の状態では
付臭剤除去率は著しく低下することが分かる。そこで、
本実施例における酸化触媒２１の白金担持量は１ｇ／リ
ットル以上のものを使用する。

【００３５】従って、この実施例においては付臭剤の酸
化反応を起こさせる設定温度は＋３００℃とした。

【００３６】以上の構成で動作を説明する。図示しない
制御装置により圧縮機１５が運転されると、先ず開閉弁
７、８及び１６を開放し、その後、圧縮機１５と冷却用
ファン１７が起動される。これにより、都市ガス配管か
ら供給される天然ガスはガス入口配管５を通過して密閉
容器３内に流入し、そこに充填された水分吸着剤９０に
よって、天然ガス中に含まれる水分が吸着される。

【００３７】こうして乾燥された天然ガスは、密閉容器
３から出てガス出口配管６を通過し、開閉弁１６を介し
て圧縮機１５に吸入される。そして、圧縮機１５にて圧
縮され、図示しないガス供給配管を介して車載ボンベに
供給されて充填される。

【００３８】係る充填作業が終了した場合などに水分除
去装置１の加熱再生に移行する。この場合の制御を図１
並びに図５のフローチャートを基に説明する。まず、開
閉弁７、８を閉じた状態とし、第２容器１４の電気ヒー
タ２２の通電を開始し第２容器１４内の温度を設定温度
の＋３００℃にまで加熱する（Ｓ１〜Ｓ２）。

【００３９】その後、ポンプ１１を５秒間作動させる。
この作動によって新鮮空気はバイパス配管２３を介して
第２容器１４に送り込まれる（Ｓ３〜Ｓ４）。このよう
に、まず第１容器３に封入されている水分吸着剤９０よ
りも第２容器１４に封入されている酸化触媒２１へ先に
加熱して空気を送り込むようにしたのは、酸化触媒の酸
化反応に必要な空気をこの第２容器１４にあらかじめ取
り入れておくためである（請求項２に基づく実施形
態）。

【００４０】開閉弁１３が開放され、更にその５秒後に
開閉弁１０も開放される。この状態は３０秒間継続され
た後、開閉弁１０が閉じられる（Ｓ５〜Ｓ９）。このス
テップを詳述すると、Ｓ５〜Ｓ６によって開閉弁１３が
開放されこれによって第１容器３内のガスが第２エアー
配管１２を介して第２容器１４に送り込まれこの容器内
の酸化触媒で付臭剤の酸化作用が５秒間行われる（請求
項１、３に基づく実施形態）。

【００４１】次にＳ７〜Ｓ９によって、開閉弁１０が開
放され新鮮空気が第１エアー配管９を介して第１容器３
内に流入しガスと新鮮空気との置換が３０秒間行われ、
その後開閉弁１０が閉じられ置換が終了する（請求項４
に基づく実施形態）。

【００４２】ここで、Ｓ５〜Ｓ９のステップにおいて、
ポンプ１１は常に運転しており、第２容器１４にはバイ
パス配管２３を介して新鮮空気が流入されるため、第２
容器１４内での酸化触媒作用が確実に行われる。ここ
で、バイパス配管２３に流入する空気量と第１容器３に
流入する空気量は、たとえば第１並びに第２エアー配管
９、１２の管径と、バイパス配管２３の管径との比によ
って決まるが、おおむね「１：９」から「６：４」が妥
当と考えられる（請求項５乃至７に基づく実施形態）。

【００４３】これは、第２容器１４へ送り込まれる空気
量が不足しないような値であり、これによって第２容器
１４での酸化分解処理を確実に行うことができる。

【００４４】開閉弁１０を閉じた後、第１容器３の電気
ヒータ４の通電を開始し第１容器３内の温度を設定温度
の＋２００℃まで加熱し、その状態を１時間継続する
（Ｓ９〜Ｓ１１）。これによって、水分が吸着されてい
た水分吸着剤２０は加熱され水分が除去され、水分吸着
剤は吸着能力が再生される。この水分を排出するために
開閉弁１０を再度開放し１時間経過後に閉じる（Ｓ１２
〜Ｓ１３）。これにより再生工程は終了する。

【００４５】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、ガス
中の水分を吸着する水分吸着剤が封入された第１容器を
備え、この水分吸着剤を加熱することによって吸着され
た水分を分離させる再生工程を有し、この第１容器から
流出されたガス中の付臭剤を酸化させるようにしたもの
である。

【００４６】請求項２に記載の水分除去装置によれば、
請求項１に記載の再生工程に先だって第１容器内のガス
を流出させてこのガス中の付臭剤を酸化させるようにし
たものである。

【００４７】請求項３に記載の水分除去装置によれば、
請求項１に記載の第１容器に酸化触媒が封入された第２
容器をつなぎ、第１容器から流出されたガスを第２容器
に導いてこのガス中の付臭剤を酸化触媒で酸化させるよ
うにしたものである。

【００４８】これら請求項１乃至３に記載の水分除去装
置により、初期の段階で付臭剤が外部に排出される不都
合を解消若しくは抑制することができるようになり、ガ
ス漏れが生じている場合の区別が容易となり、安全性を
向上させることができる。

【００４９】請求項４に記載の水分除去装置によれば、
請求項３に記載の第２容器にはガスを送り込む第２エア
ー配管をつなぎ、又、第１容器には空気を送り込む第１
エアー配管をつなぐようにしたものである。

【００５０】請求項５に記載の水分除去装置によれば、
請求項４に記載の第２エアー配管としては、第１エアー
配管から分岐して第１容器をバイパスして第２容器につ
ながれたバイパス配管を用いるようにしたものである。

【００５１】請求項６に記載の水分除去装置によれば、
請求項４並びに５に記載の第１エアー配管と、第２エア
ー配管若しくはバイパス配管とに流れ込む空気量を調整
可能としたものである。

【００５２】請求項７に記載の水分除去装置によれば、
請求項５に記載の「第１容器の流通量：バイパス配管の
流通量」を「４：６」から「９：１」に設定したもので
ある。

【００５３】これら請求項４乃至７に記載の水分除去装
置によれば、加熱再生時の水分の排出に必要な空気の流
量と、触媒での酸化に必要な空気の流量とを適切に確保
並びに調整し、ガス中の付臭剤の酸化分解処理を確実に
行って、付臭剤が外部に排出される不都合を解消若しく
は抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した実施例としての昇圧供給装置
の構成図である。

【図２】図１の要部腰部説明図である。

【図３】ガス温度に対する酸化触媒の付臭剤除去率を示
す図である。

【図４】酸化触媒による付臭剤の酸化反応式を示す図で
ある。

【図５】本発明の水分除去装置の制御動作を示すフロー
チャートである。

【符号の説明】

１ 水分除去装置 ３ 第１容器 ９ 第１エアー配管 １２ 第２エアー配管 １４ 第２容器 ２１ 酸化触媒 ２３ バイパス配管 ９０ 水分吸着剤

フロントページの続き (72)発明者 大沢 範夫 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 4D052 AA04 CD01 CE00 DA03 DA06 DB01 FA01 GA01 GA03 GA04 GB02 GB04 GB07 GB08 GB11 HA00 HA03

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス中の水分を吸着する水分吸着剤が封
   入された第１容器を備え、この水分吸着剤を加熱するこ
   とによって吸着された水分を分離させる再生工程を有す
   る水分除去装置において、前記第１容器から流出された
   ガス中の付臭剤を酸化させることを特徴とする水分除去
   装置。
2. 【請求項２】 ガス中の水分を吸着する水分吸着剤が封
   入された第１容器を備え、この水分吸着剤を加熱するこ
   とによって吸着された水分を分離させる再生工程を有す
   る水分除去装置において、この再生工程に先だって前記
   第１容器内のガスを流出させてこのガス中の付臭剤を酸
   化させることを特徴とする水分除去装置。
3. 【請求項３】 ガス中の水分を吸着する水分吸着剤が封
   入された第１容器を備え、この水分吸着剤を加熱するこ
   とによって吸着された水分を分離させる再生工程を有す
   る水分除去装置において、前記第１容器には酸化触媒が
   封入された第２容器をつなぎ、前記第１容器から流出さ
   れたガスを第２容器に導いてこのガス中の付臭剤を前記
   酸化触媒で酸化させることを特徴とする水分除去装置。
4. 【請求項４】 ガス中の水分を吸着する水分吸着剤が封
   入された第１容器を備え、この水分吸着剤を加熱するこ
   とによって吸着された水分を分離させる再生工程を有す
   る水分除去装置において、前記第１容器には酸化触媒が
   封入された第２容器をつなぎ、この第２容器にガスを流
   出させるための第２エアー配管と、空気を前記第１容器
   に送り込む第１エアー配管とを備えたことを特徴とする
   水分除去装置。
5. 【請求項５】 ガス中の水分を吸着する水分吸着剤が封
   入された第１容器を備え、この水分吸着剤を加熱するこ
   とによって吸着された水分を分離させる再生工程を有す
   る水分除去装置において、前記第１容器には酸化触媒が
   封入された第２容器をつなぎ、前記第１容器につながれ
   前記再生工程時に空気が送り込まれ前記第２容器にガス
   を流出させるための第１エアー配管と、この第１エアー
   配管から分岐して第１容器をバイパスして第２容器につ
   ながれたバイパス配管とを備えたことを特徴とする水分
   除去装置。
6. 【請求項６】 請求項３並びに４に記載の水分除去装置
   において、第１エアー配管と、第２エアー配管若しくは
   バイパス配管とに流れ込む空気量を調整可能としたこと
   を特徴とする水分除去装置。
7. 【請求項７】 請求項５に記載の水分除去装置におい
   て、「第１容器の流通量：バイパス配管の流通量」を
   「４：６」から「９：１」に設定したことを特徴とする
   水分除去装置。