JP2002035537A - 圧縮空気乾燥剤の乾燥方法および圧縮空気製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、乾燥剤の乾燥能力を上げドラ
イヤー設備の乾燥空気供給能力を向上させ、乾燥空気製
造コストを低減させることが可能な圧縮空気乾燥剤の乾
燥方法と圧縮空気製造装置の提供にある。 【解決手段】圧縮空気製造に用いられる乾燥剤の再生工
程において乾燥剤に供給する乾燥圧縮空気の露点を製造
される圧縮空気の露点である第１の露点より低い第２の
露点とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、工場プロセス用圧
縮空気及び制御用の計装空気として使われる圧縮空気の
水分を除去する、乾燥剤の乾燥方法と圧縮空気製造装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】工場における動力用、計装用に使われる
圧縮空気は、圧縮空気中の水分により、制御装置内に水
分が付着して制御装置の誤動作や、配管内の錆の発生原
因となるため水分の除去がなされる。特に半導体製造な
どの微細な制御が要求される工程においては露点が−４
０℃と低い乾燥空気が要求される。圧縮空気の水分除去
には、シリカゲル、合成ゼオライト、活性アルミナ等の
乾燥剤等で水分を吸着する方法が知られている。

【０００３】これらの乾燥剤は所定量の水分を吸着する
と水分の除去能力が低下し製品である乾燥空気の露点が
上昇するので、乾燥剤の再生工程で水分を除去し、乾燥
能力を回復させる必要がある。

【０００４】再生工程では、圧縮空気製造の乾燥工程で
乾燥された乾燥空気の一部を再生すべき乾燥剤に通すこ
とにより、圧縮空気製造の乾燥工程で蓄熱された乾燥剤
中の吸着熱によって乾燥剤から水分が除去される。

【０００５】この技術による圧縮能力が４０Ｎm³/minで
露点−４０℃の乾燥空気を製造する乾燥工程、再生工程
のフローを図４に示す。

【０００６】図４において、コンプレッサー１１で圧縮
された湿潤空気は、切り替えバルブ２１または２２を通
って内部に乾燥剤を充填したドライヤーのチャンバーＡ
３１またはチャンバーＢ３２のどちらかに供給される。
乾燥された空気は切り替えバルブ４４または４５を通っ
てレシーバタンク５２に供給され、レシーバタンクから
圧縮空気を使用する機器・設備に供給される。

【０００７】ドライヤーのチャンバーＡ３１とチャンバ
ーＢ３２にはそれぞれ露点センサー３３と３４が設けら
れている。また、露点センサー５１がレシーバタンク直
前の配管に設けられている。チャンバーＡ３１とチャン
バーＢ３２からはバルブ２３と２４を通って再生工程の
排気をパージする配管も設けられている。

【０００８】バルブ４１、４２、４３は乾燥剤の再生工
程で使用するもので、チャンバーＡ３１またはチャンバ
ーＢ３２からの乾燥空気を反対側のチャンバーに供給す
るためのものである。

【０００９】乾燥工程では、コンプレッサー１１で圧縮
された湿潤空気が入り口バルブ２１を経由して、活性ア
ルミナ３００Ｋｇが入っている容量４００ｌのチャンバ
ーＡ３１に入り、乾燥剤の吸着によって乾燥され、露点
が−４０℃の乾燥空気が出口バルブ４４を経由して７分
間供給先に送気される。

【００１０】乾燥剤の水分吸着能力が低下して出口の露
点が設定温度となると、入り口バルブ２１から２２に切
り替わり活性アルミナ３００Ｋｇが入っている容量４０
０ｌのチャンバーＢ３２が乾燥工程に用いられる。ま
た、この切り替えはタイマーにて時間管理して切り替え
る方法もある。

【００１１】水分が吸着された乾燥剤の水分除去方法
を、チャンバーＢ３２を例にして説明する。乾燥工程の
運転中であるチャンバーＡ３１からの乾燥空気を４．８
Ｎm³/minの流量で、出口バルブ４４、４３及び４２を経
由してチャンバーＢ３２に供給する。チャンバーＢ３２
を通った空気は、バルブ２４より６分間大気へパージさ
れ、これにより乾燥剤の水分が除去される。この工程が
再生工程である。

【００１２】この乾燥工程、再生工程はチャンバーＡ３
１、チャンバーＢ３２交互に行われ、この設備をドライ
ヤー設備と呼ぶ。この乾燥工程、再生工程をタイムチャ
ートで説明すると、図５のようになる。チャンバーＡ３
１が乾燥空気を供給先に７分間供給している乾燥工程の
とき、チャンバーＢ３２は、チャンバーＡ３１からの乾
燥空気の一部を６分間供給して水分が吸着された乾燥剤
を乾燥する再生工程となる。

【００１３】このときの再生工程で使用された乾燥空気
を除いた、この設備の乾燥空気供給能力は３５．８９Ｎ
m³/minとなり、コンプレッサーで圧縮された空気の約１
０％が乾燥工程で消費される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、乾燥
圧縮空気の製造では、乾燥剤の再生工程で乾燥空気が消
費されるため、コンプレッサーで圧縮された圧縮空気の
１０〜１５％が失われてしまい、これは圧縮空気の製造
コストにおいて無視できない量となっている。

【００１５】本発明の目的は、乾燥剤の乾燥能力を上げ
ドライヤー設備の乾燥空気供給能力を向上させ、乾燥空
気製造コストを低減させることが可能な圧縮空気乾燥剤
の乾燥方法と圧縮空気製造装置の提供にある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決のため本
発明の圧縮空気製造に用いられる乾燥剤の乾燥方法は再
生工程で乾燥剤に供給する乾燥圧縮空気の露点が、製造
される圧縮空気の露点である第１の露点より低い第２の
露点であることを特徴とする圧縮空気乾燥剤の乾燥方法
である。

【００１７】実際に圧縮空気として使用されるものの第
１の露点より低い第２の露点を有する乾燥圧縮空気を、
乾燥剤の再生工程で用いることにより、水分が吸着した
乾燥剤の乾燥が効率的に行われる。

【００１８】ここで、乾燥剤に供給する第２の露点を有
する乾燥空気は、製品製造に用いられる第１ドライヤー
で製造した乾燥圧縮空気を、別途設けた第２のドライヤ
ーで乾燥したものとすることができる。このようにする
ことによって、乾燥剤の再生工程で使用される乾燥圧縮
空気の量を低減することができ、コンプレッサーで圧縮
した空気の効率的利用が可能となる。

【００１９】また、第２の露点を有する乾燥空気は、製
品製造用と別途に設けた第２のドライヤーの入り口空気
を湿潤空気として第２のドライヤーで第２の露点を有す
る乾燥空気とすることもできる。この方法によってもコ
ンプレッサーで圧縮した空気の効率的利用が可能とな
る。

【００２０】本発明の圧縮空気の製造装置は、少なくと
も空気圧縮機とドライヤーを具備する乾燥空気製造装置
において、製品製造に使用する第１のドライヤーと第１
のドライヤーの乾燥剤を再生するための乾燥圧縮空気を
製造するための第２のドライヤーを設け、第２のドライ
ヤーで製造される乾燥圧縮空気の露点が、第１のドライ
ヤーで製造される乾燥圧縮空気の第１の露点よりも低い
第２の露点であることを特徴とする乾燥空気製造装置で
ある。

【００２１】乾燥圧縮空気の製造装置に、実際に使用さ
れる乾燥圧縮空気の露点よりも低い露点の乾燥圧縮空気
を製造するための第２のドライヤーを設けることによっ
て、実際に圧縮空気として使用されるものの第１の露点
より低い第２の露点を有する乾燥圧縮空気を、乾燥剤の
再生工程で用いることができ、水分が吸着した乾燥剤の
乾燥を効率的に行える。

【００２２】第２のドライヤーで乾燥された空気の第２
の露点は、露点を製品として使われる圧縮空気の第１の
露点よりも１０℃以低いことが好ましい。これより露点
の温度差が小さくなると乾燥剤の再生工程が効率よく行
えなくなる。第２の露点の下限は特に定められないが、
装置やランニングコストを考慮すると実用上は第１の露
点よりも４０℃低い程度であることが好ましい。すなわ
ち、第１の露点が−４０℃である場合には第２の露点を
−５０℃〜−８０℃のものを用いることが好ましい。

【００２３】また、第２のドライヤーで乾燥可能な空気
の処理量は、第１のドライヤーで乾燥可能な空気の処理
量の５％〜２０％であることが好ましい。処理量が５％
以下では乾燥剤の再生工程を効率化するのに不足し、処
理量が２０％以上では装置やランニングコストが高価に
なる。例えば、吐出量が４０Ｎm³/min、吐出圧力０．７
ＭＰａで露点−４０℃の圧縮空気製造装置では通常３０
０Ｋｇの活性アルミナが充填された乾燥チャンバーが用
いられるが、第２のドライヤーには活性アルミナが１５
Ｋｇ〜６０Ｋｇ充填されたものとすることが好ましい。
また、第２のドライヤー用にコンプレッサーを別途設け
る場合には、コンプレッサーの能力もドライヤーに見合
ったものとすることが好ましい。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を参照して説明するが、本発明はこれらに限定されるも
のではない。図１は本発明の第１の実施態様を示すフロ
ー図である。図１において図４と共通する機器等には共
通の符号を付してある。

【００２５】本発明の第１の実施態様では吐出空気量４
０Ｎm³/min、吐出圧力０．７ＭＰａの圧縮空気を電動機
出力３３０Ｋｗで製造して露点−４０℃以下の乾燥空気
を製造する装置を例にして説明する。

【００２６】図１の左上部分（第１のドライヤー部分）
は図４と共通するので、重複を避けるために説明を省略
する。本発明の第１の実施態様では図１の右下に示す第
２のドライヤーを備えた装置を使用する。

【００２７】レシーバタンク５２に蓄えられた乾燥圧縮
空気の一部が配管により第２のドライヤーに供給され
る。乾燥空気はバルブ６１または６２を通って乾燥剤を
充填したチャンバーＡ′７１またはチャンバーＢ′７２
に供給され、チャンバーＡ′あるいはチャンバーＢ′を
通って露点が第２の露点となった空気は切り替えバルブ
８４または８５を通ってレシーバタンク９２に供給さ
れ、レシーバタンクから第１のドライヤーの再生用に供
給される。

【００２８】ドライヤーのチャンバーＡ′７１とチャン
バーＢ′７２にはそれぞれ露点センサー７３と７４が設
けられている。また、露点センサー９１がレシーバタン
ク直前の配管に設けられている。チャンバーＡ′７１と
チャンバーＢ′７２からはバルブ６３と６４を通って再
生工程の排気をパージする配管も設けられている。

【００２９】バルブ８１、８２、８３は第２のドライヤ
ーに使用している乾燥剤の再生工程で使用するもので、
チャンバーＡ′７１またはチャンバーＢ′７２からの乾
燥空気を反対側のチャンバーに供給するためのものであ
る。

【００３０】レシーバタンク９２に蓄えられた第２の露
点の乾燥空気は、乾燥剤の再生工程に用いられるもので
あり、バルブ４１または４２を通ってチャンバーＡ３１
またはチャンバーＢ３２に供給される。

【００３１】ここで、チャンバーＡ３１、Ｂ３２は容量
が４００ｌであり、内部には乾燥剤として活性アルミナ
がそれぞれ３００Ｋｇ充填されている。

【００３２】本実施態様では活性アルミナの充填量が同
じでも１つのチャンバーで１２分間と従来の技術に比べ
て７０％程度長時間の運転が可能となる。どちらかのチ
ャンバーで乾燥工程を１２分間行うと、乾燥剤水分吸着
能力が低下し露点センサーの指示が−４０℃に近づくの
で乾燥剤の再生工程を行う。

【００３３】この再生工程にはレシーバタンク５２に貯
蔵された乾燥圧縮空気を原料として第２のドライヤーで
露点を下げて第２の露点以下とした乾燥圧縮空気を用い
る。第２のドライヤーの容量が１５ｌのチャンバーＡ′
７１あるいはチャンバーＢ′７２にレシーバタンク５２
から乾燥空気が供給され露点を例えば−７３℃とした乾
燥空気をレシーバタンク９２に貯蔵する。第２のドライ
ヤーの製造能力は例えば４．８Ｎm³/minとすることがで
きる。

【００３４】このレシーバタンク９２に貯蔵された乾燥
空気を例えばバルブ４２を通ってチャンバーＢ３２に供
給することで乾燥剤の再生乾燥を行う。乾燥剤の再生工
程ではレシーバタンクから第１のドライヤーのチャンバ
ーへの乾燥空気の供給を６分間行うことにより、該当す
るチャンバーに設けられた露点センサーの指示が−５５
℃以下となるので、バルブ４２と２４を閉じてチャンバ
ーを待機状態とする。

【００３５】こうした、乾燥工程と再生工程を交互に行
って露点−４０℃の乾燥圧縮空気を製造する。この乾燥
工程、再生工程をタイムチャートで説明すると、図３の
ようになる。チャンバーＡ３１が乾燥空気を供給先に１
２分間供給している乾燥工程のとき、チャンバーＢ３２
は、チャンバーＡ３１から乾燥空気の一部を第２のドラ
イヤーに通すことで更に露点の下がった乾燥空気を６分
間供給して水分が吸着された乾燥剤を乾燥する再生工程
となる。第２のドライヤーに使用している乾燥剤の再生
工程は従来技術と同様に行えばよい。

【００３６】第１のドライヤーに使用する乾燥剤の再生
乾燥に用いる乾燥空気の露点を−７３℃と低いものにす
ることによって、乾燥剤の乾燥能力が向上し、乾燥剤の
乾燥に使用される乾燥圧縮空気を除いた実際に使用可能
な乾燥空気の供給能力は３７．６Ｎm³/minとなり、乾燥
空気Ｎm³当たりの消費電力は１４６．３ｗ/Ｎm³とな
る。従来の技術では１５３．２４ｗ/Ｎm³である。

【００３７】また、第２のドライヤーで製造される乾燥
空気の露点を−５５℃とした場合には、乾燥剤の乾燥に
使用される乾燥圧縮空気を除いた実際に使用可能な乾燥
空気の供給能力は３７．４Ｎm³/minとなり、乾燥空気Ｎ
m³当たりの消費電力は１４９．１ｗ/Ｎm³となる。

【００３８】次に、本発明の第２の実施態様を図２を参
照して説明する。図２においても図１や図４と共通する
機器等には共通する符号を付してある。

【００３９】本実施態様では、第２のドライヤーで製造
される乾燥空気の原料として、大気中の湿潤空気をコン
プレッサー１２で圧縮してバルブ６１または６２を経て
乾燥剤を充填した容量１５ｌのチャンバーＡ′またはチ
ャンバーＢ′に供給する点が第１の実施態様と異なって
いる。

【００４０】本実施態様では、コンプレッサーを別途設
けることによって、第１のドライヤーで製造した乾燥空
気を乾燥剤の乾燥再生工程に使用する必要がなくなるた
め、第１のドライヤーの乾燥空気供給能力が１００％生
かされる。

【００４１】第２の実施態様においても第２のドライヤ
ーの能力を、露点−７３℃、４．８Ｎm³/minとすること
ができる。尚、第２のドライヤーに用いるコンプレッサ
ー１２は電動機出力３０Ｋｗとすることができる。第１
のドライヤーの乾燥空気供給能力を４０Ｎm³/minとした
場合には、乾燥空気乾燥空気Ｎm³当たりの消費電力は１
５０ｗ/Ｎm³となる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば乾
燥剤の乾燥再生工程における乾燥剤の水分除去に露点の
低い乾燥空気を使用することにより、乾燥剤の再生工程
が効率化され、ドライヤーの能力が向上し、乾燥空気の
製造コストの低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施態様である圧縮空気の製造
工程を示すフロー図である。

【図２】本発明の第２の実施態様である圧縮空気の製造
工程を示すフロー図である。

【図３】本発明の第１の実施態様である圧縮空気製造工
程のタイムチャートである

【図４】従来の圧縮空気の製造工程を示すフロー図であ
る。

【図５】従来の圧縮空気製造工程のタイムチャートであ
る。

【符号の説明】

１１、１２ コンプレッサ
ー ３１、３２、７１、７２ 乾燥用チャン
バー ３３、３４、５１、７３、７４、９１ 露点センサー ５２、９２ レシーバタン
ク

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮空気製造に用いられる乾燥剤の乾燥
   方法であって、再生工程で乾燥剤に供給する乾燥圧縮空
   気の露点が、製造される圧縮空気の露点である第１の露
   点より低い第２の露点であることを特徴とする圧縮空気
   乾燥剤の乾燥方法。
2. 【請求項2】 前記再生工程で乾燥剤に供給する第２の
   露点を有する乾燥空気は、製品製造に用いられる第１ド
   ライヤーで製造した乾燥圧縮空気を、別途設けた第２の
   ドライヤーで乾燥したものであることを特徴とする請求
   項１に記載の圧縮空気乾燥剤の乾燥方法。
3. 【請求項3】 前記再生工程で乾燥剤に供給する第２の
   露点を有する乾燥空気は、製品製造用と別途に設けた第
   ２のドライヤーの入り口空気を湿潤空気として第２のド
   ライヤーで第２の露点を有する乾燥空気とすることを特
   徴とする請求項１に記載の圧縮空気乾燥剤の乾燥方法。
4. 【請求項4】 少なくとも空気圧縮機とドライヤーを具
   備する乾燥空気製造装置において、製品製造に使用する
   第１のドライヤーと第１のドライヤーの乾燥剤を再生す
   るための乾燥圧縮空気を製造するための第２のドライヤ
   ーを設け、第２のドライヤーで製造される乾燥圧縮空気
   の露点が、第１のドライヤーで製造される乾燥圧縮空気
   の第１の露点よりも低い第２の露点であることを特徴と
   する乾燥空気製造装置。