JP2004141715A

JP2004141715A - 空気乾燥装置

Info

Publication number: JP2004141715A
Application number: JP2002307006A
Authority: JP
Inventors: Michiko Hashimoto; 橋本　美智子; Tatsuya Kubo; 久保　達也
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-10-22
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2004-05-20

Abstract

【課題】吸着筒容量が小さく、配管長を短縮できるコンパクトな空気乾燥装置を提供すること。
【解決手段】吸着状態の吸着筒７Ａに、乾燥対象空気を吸着筒７Ａの上部から下部に向けて流通させたことにより、従来の下部から上部に空気を流通させた場合に比べ、吸着剤の破過時間が１．３倍となり、その分、吸着筒７Ａの容量を小形化できる。
また、吸着状態の吸着筒７Ａには吸着対象の空気を上部から下部に向けて流通させ、再生対象となった吸着筒７Ｂには、再生用空気を下部から上部に向けて流通させるようにすれば、吸着筒周辺に設置される関連機器との配管長を短縮でき、設備全体の簡素化を図ることができる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は上水，下水の高度水処理及びパルプ工場の廃液処理等に用いられるオゾン発生装置の原料空気等の乾燥に使用される空気乾燥装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上水，下水，産業廃液の高度処理に使用されるオゾン発生装置では、オゾン生成原料である空気を低温で乾燥し、露点―４０〜―６０℃にしてオゾン発生器に送入する必要がある。そのため、オゾン発生装置に空気冷却乾燥装置が組みこまれている場合が多い。
【０００３】
このような空気冷却乾燥装置としては、一対の吸着筒を設け、一方の吸着筒に原料空気を流通させて水分を吸着させるとともに、他方の、既に吸着済みの吸着筒に、加熱した乾燥空気を流通させて再生を行い、吸着筒再生に伴う設備の停止時間をなくすようにした構成が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
図２に上述のような従来の空気冷却乾燥装置の構成を示す。図２において、ブロワ１により圧縮され、高温となった乾燥対象空気は、冷却器２で冷やされ、さらに、冷凍式乾燥機３で加圧下露点５℃程度まで下げられる。冷凍式乾燥機３には流出管４が接続されており、この流出管４は、切替弁５Ａの一方の通路５Ａａ及び配管６Ａを介して吸着筒７Ａの下部に連結すると共に、切替弁５Ａの他方の通路５Ａｂと配管６Ｂとを介して吸着筒７Ｂの下部にも連結している。
【０００５】
この一対の吸着筒７Ａおよび７Ｂ内には、シリカゲルまたは活性アルミナゲルなどからなる吸着剤が充填されている。
【０００６】
両吸着筒７Ａ，７Ｂの上部には、切替弁５Ｂが設置されている。吸着筒７Ａから送出され、切替弁５Ｂの一方の通路５Ｂａを通った空気は配管９を通って、オゾン発生器１０に送入される。配管９の途中には、開閉弁１２及び加熱器１３を有する戻り配管１１が分岐接続されている。このため、吸着筒７Ａで水分が吸着され乾燥された乾燥空気は、オゾン発生器１０に送入されるとともに、その一部は加熱器１３により過熱され、戻り配管１１を通って切替弁５Ｂの他方の通路から吸着筒７Ｂに導入される。ここで、吸着筒７Ｂは吸着剤再生の状態になっている。
【０００７】
このように、吸着筒７Ａは、オゾン発生器１０にその原料となる乾燥空気を送出する吸着状態であり、吸着筒７Ｂは吸着済みの再生対象となっている。
【０００８】
したがって、吸着筒７Ａ導入された空気は、吸着剤によって水分を吸着され、吸着筒７Ａを出た乾燥空気は切替弁５Ｂの一方の通路（実線）５Ｂａを通って、配管９からオゾン発生器１０へ送入される。このとき、空気の一部は配管９から開状態となっている開閉弁１２を通って加熱器１３へ導入され、ここで、加熱された後、切替弁５Ｂの他方の通路（実線）５Ｂｂから吸着筒７Ｂの上部へ導入される。吸着筒７Ｂへ導入された高温乾燥空気は、上部から下部に流通する際、吸着剤を加熱して高温乾燥させ、再生する。吸着剤を再生させ、高湿となった空気は、切替弁５Ａの他方の通路５Ａｂから放出配管１４を通って機外へ放出される。
【０００９】
このように、吸着剤の交換周期を長期に保つために、一方の吸着筒７Ａの吸着剤は空気を除湿して超乾燥空気を生じさせ、同時に他方の吸着筒７Ｂでは、その吸着剤が高温乾燥空気で再生される。
【００１０】
したがって、吸着筒は乾燥する必要空気量の２倍設置する必要があるため、これらは装置設置面積の１／３を占有している。
【００１１】
また、吸着筒７Ａの前段にある冷凍式乾燥機３の空気出口は、装置の上面に設けられている。このため、吸着筒７Ａの吸着時における空気の流れ方向が、上述のように下→上であると、配管を一度立ち上げた後に再度配管を下げなければならず配管長が長くなる。一方、吸着剤再生時の状態である吸着筒７Ｂの空気の流れ方向は上→下であり、この吸着筒７Ｂの後段にある加熱器１３の加熱空気出口は下部であるため、加熱器１３からの配管を立ち上げて、吸着筒７Ｂの上部まで配管しなければならない。
【００１２】
このように、吸着筒７Ａ，７Ｂとそれらの前後に位置する機器との配管取り合い位置が逆の関係になり、その結果、配管構造が複雑化するとともに、配管長が長くなり、省スペース化の妨げになっていた。
【００１３】
【特許文献１】
特開平１０−２８６４２７号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の空気乾燥装置では処理空気量の増加に伴い、吸着筒の装置内占有率が増加し、装置全体が大型化する。さらに、吸着筒前後の機器の取り合い位置が上下することにより、配管ルートが複雑になるという課題があった。
【００１５】
本発明の目的は、吸着筒容量が小さく、配管長を短縮したコンパクトな空気乾燥装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明による空気乾燥装置は　吸着剤が充填された吸着筒の上部から下部に向って乾燥対象空気を流通させ、乾燥対象空気中の水分を吸着することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明による空気乾燥装置では、吸着剤が充填された第１の吸着筒と、吸着剤が充填され、吸着済みの再生対象となった第２の吸着筒と、前記第１の吸着筒の上部から下部に向って乾燥対象空気を流通させる吸着用配管系と、空気加熱器を有し、前記第１の吸着筒から送出された乾燥空気の一部を加熱し、この加熱乾燥空気を第２の吸着筒の下部から上部に向って流通させる再生用配管系とを備えた構成でもよい。
【００１８】
これらの発明では、吸着状態の吸着筒に、乾燥対象空気を吸着筒の上部から下部に向けて流通させたことにより、従来の下部から上部に空気を流通させた場合に比べ、吸着剤の破過時間が１．３倍となり、その分、吸着筒の容量を小形化できる。
【００１９】
また、吸着状態の吸着筒には吸着対象の空気を上部から下部に向けて流通させ、再生対象となった吸着筒には、再生用空気を下部から上部に向けて流通させるようにすれば、吸着筒周辺に設置される関連機器との配管長を短縮でき、設備全体の簡素化を図ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による空気乾燥装置の一実施の形態を図面を参照して、詳細に説明する。
【００２１】
この空気乾燥装置も、一対の吸着筒７Ａ，７Ｂを有する。この吸着筒７Ａ，７Ｂ内にはシリカゲルやアルミナゲル等の吸着剤が充填されている。また、その上下には、配管６Ａ，８Ａ及び６Ｂ、８Ｂがそれぞれ連結されている。そして、上部配管６Ａ、６Ｂは一方の切替弁５Ａに連結し、下部配管８Ａ，８Ｂは他方の切替弁５Ｂに連結している。
【００２２】
ここで、一方の吸着筒７Ａは、乾燥対象空気の水分を吸着する吸着状態にあり、他方の吸着筒７Ｂは吸着済みの再生対象となっているものとする。このため、吸着筒７Ａの上部配管６Ａは、切替弁５Ａの一方の通路５Ａａを経て、空気供給源の流出管４に連通している。空気供給源は従来と同様にブロワ１、冷却器２、冷凍式乾燥機３からなる。また、吸着筒７Ａの下部配管８Ａは、切替弁５Ｂの一方の通路５Ｂａを経て配管９に連通し、オゾン発生器１０に乾燥空気を供給する。
【００２３】
他方の吸着筒７Ｂの上部配管６Ｂは、切替弁５Ａの他方の通路５Ａｂを経て外部への放出配管１４に連通している。また、下部配管８Ｂは、切替弁５Ｂの他方の通路５Ｂｂを経て、前記配管９から分岐された、開閉弁１２及び加熱器１３を有する戻り配管１１と連通している。
【００２４】
上記構成において、ブロワ１により圧縮され、１３０℃まで加熱された乾燥対象空気は、冷却器２で３５℃程度まで冷やされ、さらに、冷凍式乾燥機３で加圧下露点５℃程度まで下げられる。冷凍式乾燥機３を経た空気は流出管４から、切替弁５Ａの一方の通路５Ａａ及び上部配管６Ａを介して吸着筒７Ａの上部に供給され、吸着筒７Ａ内を上部から下部に向って流通する。このとき、空気中の水分は吸着剤に吸着され、乾燥空気となる。
【００２５】
なお、水分を吸着する際には吸着熱が生じるので、その分だけ空気の温度は上昇し、約１５℃程度で露点―６０℃以下の超乾燥空気となる。この１５℃の温度は吸着時間中持続される。
【００２６】
このようにして生成された超乾燥空気は、吸着筒７Ａの下部から、下部配管８Ａを通り、さらに、切替弁５Ｂの一方の通路（実線）５Ｂａを通って、配管９からオゾン発生器１０へ送入される。
【００２７】
したがって、吸着筒７Ａに対する吸着用配管系は、流出管４、切替弁５Ａの一方の通路５Ａａ、上部配管６Ａ、下部配管８Ａ、切替弁５Ｂの一方の通路５Ｂａ、配管９によって構成される。
【００２８】
また、この超乾燥空気の一部は、配管９から開状態となっている開閉弁１２を通って加熱器１３へ導入され、ここで、加熱された後、切替弁５Ｂの他方の通路（実線）５Ｂｂから下部配管８Ｂを通り、吸着筒７Ｂの下部に導入される。吸着筒７Ｂへ導入された高温乾燥空気は、下部から上部に向って流通し、吸着剤を加熱して高温乾燥させ、再生する。
【００２９】
このとき、再生用の加熱空気は、先ず吸着筒７Ｂ内の下部に位置する吸着剤から加熱再生する。この加熱再生によって生じた蒸気は、再生用空気とともに吸着筒７Ｂ内を上昇するので、下部に位置する再生済みの吸着剤に触れることは無く、効率的に吸着剤を加熱再生することができる。
【００３０】
吸着剤を再生させ、高湿となった空気は、上部配管６Ｂを通り、切替弁５Ａの他方の通路５Ａｂ及び放出配管１４を通って機外へ放出される。
【００３１】
したがって、吸着筒７Ｂに対する再生用配管系は、開閉弁１２及び加熱器１３を有する戻り管１１、切替弁５Ｂの他方の通路５Ｂｂ、下部配管８Ｂ、上部配管６Ｂ、切替弁５Ａの他方の通路５Ａｂ、放出配管１４によって構成される。
このときの、吸着筒７Ａ内の空気の流れ方向は、前述のように、上→下となる。一方、吸着剤再生時の状態である吸着筒７Ｂの空気の流れ方向も、前述のように、下→上となる。このように、吸着筒７Ａ、７Ｂにおける空気の流れ方向を従来と逆（吸着時：上→下，再生時：下→上）にした場合、吸着剤の破過時間は長くなり吸着性能は向上する。出願人による実験では、定格風量３１２．５ｍ^３／ｈ（ｎｏｒｍａｌ），再生風量６２．５ｍ^３／ｈ（ｎｏｒｍａｌ）の場合、吸着剤の破過時間（破過時間：露点がー６０℃以上になるまでの時間）は、従来に比べ１．３倍長くなることが確認された。
吸着剤に対する再生時における空気の流れが、再生対象となる吸着筒７Ｂに対して下→上に流れるので、上部の吸着剤の乾燥度は、逆方向（従来の上→下）に比べて高くなる。すなわち、再生時に温度測定すると、吸着筒の上部が１００℃以上となる時間が長くなることが判明し、このため、上部における吸着剤の乾燥度が高くなる。したがって、次の吸着時に、空気が上から下に流れることにより吸着効率が向上し、吸着剤の破過時間も上述のように長くなる。
【００３２】
上記吸着筒７Ａ，７Ｂにおける空気の流れ方向を従来と逆（吸着時：上→下，再生時：下→上）にした場合の、従来との吸着性能の比較結果を下表に示す。比較時の定格風量は、前述のように３１２．５ｍ^３／ｈ（ｎｏｒｍａｌ）、同じく再生風量も６２．５ｍ^３／ｈ（ｎｏｒｍａｌ）である。
【表１】

このように、吸着筒７Ａ，７Ｂにおける空気の流れを従来と逆にすることによって、吸着性能が向上し、吸着筒７Ａ、７Ｂの吸着剤の量を少なくすることができる。
【００３３】
なお、吸着筒７Ｂが吸着状態、吸着筒７Ａが再生対象となった場合は切替弁５Ａ，５Ｂを図示破線側に切り替えればよい。
【００３４】
また、従来の空気冷却乾燥方式では、吸着筒７Ａ，７Ｂと、その前後の機器との配管の取り合い位置が上下するために、配管長が長くなっていたが、上記実施の形態では、吸着筒７Ａ，７Ｂと、その前後に位置する各機器との配管の取り合いを、上下で一致させたので、配管構成が簡素化され配管長も短縮化される。例えば、前段の冷凍式乾燥機３からの圧縮空気（装置上部の出口）を、吸着状態にある吸着筒７Ａの上部から入れるようにする。また、後段の加熱器１３の出口（装置下部）からの配管を吸着筒７Ｂの下部に配管する。これらによって、配管構成が簡素化され配管長も短縮化される。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、吸着剤量を軽減でき、装置全体の省スペースが図れ、安定した低露点の空気を提供することができる。また、吸着筒前後の機器との配管の取り合いをあわせたので、配管構成を簡素化し、配管長を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による空気乾燥装置の一実施の形態を示す構成図である。
【図２】従来装置の構成図である。
【符号の説明】
１　　ブロワ
２　　冷却器
３　　冷凍乾燥機
４，５Ａａ，６Ａ，８Ａ、５Ｂａ、９　　吸着用配管系
１１，５Ｂｂ、８Ｂ、６Ｂ、５Ａｂ、１４　　再生用配管系
７Ａ，７Ｂ　　吸着筒
１３　　加熱器

Claims

吸着剤が充填された吸着筒の上部から下部に向って乾燥対象空気を流通させ、乾燥対象空気中の水分を吸着することを特徴とする空気乾燥装置。
吸着剤が充填された第１の吸着筒と、
吸着剤が充填され、吸着済みの再生対象となった第２の吸着筒と、
前記第１の吸着筒の上部から下部に向って乾燥対象空気を流通させる吸着用配管系と、
空気加熱器を有し、前記第１の吸着筒から送出された乾燥空気の一部を加熱し、この加熱乾燥空気を第２の吸着筒の下部から上部に向って流通させる再生用配管系と、
を備えたことを特徴とする空気乾燥装置。