JP2006116500A - 圧縮気体の除湿における気体濃度調整方法及び圧縮気体の除湿装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各種ガスの発生装置及び混合装置を必要としない圧縮気体の除湿における気体濃度調整方法及び圧縮気体の除湿装置を提供すること。
【解決手段】吸着剤が充填された二つの吸着塔１０、２０のうち一方へ圧縮気体を導いて乾燥気体を吐出させる乾燥工程と、その乾燥工程によって乾燥された圧縮気体の一部を前工程で圧縮気体の湿分を吸着除湿した他方の吸着塔へ導いて吸着能力が低下した吸着剤から湿分を脱着させると共に排気させてその吸着剤を再生させる再生工程とを並行して行い、これらの乾燥工程と再生工程とを二つの吸着塔１０、２０の間で実質的に交互に行うことで乾燥気体を連続的に吐出させ、その乾燥気体の一部を排気することで、乾燥工程で湿分以外の気体が吸着剤に吸着されることによって変化される乾燥気体の成分濃度を調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、吸着剤を用いた圧縮気体の除湿における気体濃度調整方法及び圧縮気体の除湿装置に関する。

従来から、吸着式の除湿装置（「ヒートレスドライヤー装置」ともいう）においては乾燥した気体（空気）を連続して吐出・供給するため、活性アルミナ、シリカゲル、合成ゼオライト或いは塩化リチウムなどの吸着剤を充填した吸着塔（筒状容器）が２塔設けられている。
一方の吸着塔に湿った圧縮空気を導いて吸着乾燥を行い、得られた乾燥空気を所定の供給先に供給する。同時に、得られた乾燥空気の一部を他方の吸着塔に導き、前段階の乾燥工程で吸湿して吸湿能力の低下した吸着剤から湿分を脱着し、さらにこの湿分を吸着塔からパージして吸着剤の再生を行う。なお、この再生工程では、一般的に、得られた乾燥空気の約２０％の量を大気に放出する。
この一方の吸着塔における圧縮空気の乾燥工程と、他方の吸着塔における吸着剤の再生工程は同時に並行して行われる。また、これらの乾燥工程と再生工程は二つの吸着塔の間で交互に行われる。例えば、所定時間経過ごとに両吸着塔に接続された切換え弁を切換える。これにより、乾燥空気を製品空気として連続的に所定の供給先に供給することができる。

このようなヒートレスドライヤー装置の具体例としては、本出願人によって既に提案されている。（特許文献１参照）。
特開２０００−３５０９１７号公報（第１頁）

このヒートレスドライヤー装置の構成を、図１２及び図１３に基づいて以下に説明する。図１２はヒートレスドライヤー装置の主要部を説明する断面図であり、図１３は図１２のヒートレスドライヤー装置の回路図である。
本装置では、二基の吸着塔である第１吸着塔１０及び第２吸着塔２０を備える。各吸着塔１０、２０内には、上下の多孔板２ａ、２ｂの間に吸着剤１が充填されている。
この各吸着塔１０、２０へは、圧縮気体導入路４０から圧縮空気導入口４０ａを通って５ポート弁として構成された切換制御弁５０を介して、圧縮空気が導入される。
切換制御弁５０には、図の左側から右側へ第１ポートａ、第２ポートｂ、第３ポートｃ、第４ポートｄ、第５ポートｅが順に設けられている。弁体ｆが移動（摺動）することにより各ポートａ〜ｅ相互の連通切換えがなされる。この弁体ｆはソレノイド５０ａによって駆動される。ソレノイド５０ａは制御回路６０と電気的に接続されていて、駆動制御される。また、このソレノイド５０ａは、図１２の具体例のように湿度センサー６１からの信号を受けた制御回路６０を介して適宜制御されるようにしてもよい。

図１２の状態では、圧縮空気導入口４０ａと第２吸入通路２１が連通しており、圧縮空気が第２吸着塔２０へ導入されている。その圧縮空気は吸着剤１によって乾燥され、乾燥空気が逆止弁２７の弁室でもある第２排出通路２２を通って製品空気吐出用集合路４２へ吐出される。そして、弁体ｆが図上において右側へ摺動した場合は、圧縮空気導入口４０ａと第１吸入通路１１が連通して圧縮空気が第１吸着塔１０に導入される。その際には、乾燥空気が逆止弁１７の弁室でもある第１排出通路１２を通って製品空気吐出用集合路４２へ吐出される。
この製品空気である乾燥空気が吐出される工程と並行して、吸着剤１の再生にかかる工程がなされる。図１２の状態では、第２吸着塔２０で乾燥された圧縮空気の一部が、パージ用オリフィス３１が設けられた吸着塔間接続路３０を通って、第１吸着塔１０へ導入される。このように導入された圧縮空気は、吸着剤１を再生した上で、パージ空気の排気路として機能する第１吸入通路１１から切換制御弁５０を介して第１パージ用排気通路１３及びパージ排気用集合路３４を通り、さらにパージ用開閉弁３２及びパージ用サイレンサ３３を通って排気される。そして、弁体ｆが図上において右側へ摺動した場合は、第２吸入通路２１、切換制御弁５０、第２パージ用排気通路２３、パージ排気用集合路３４、パージ用開閉弁３２及びサイレンサ３３の順に通って排気される。

ところで、以上に説明したヒートレスドライヤー装置から吐出される圧縮空気の品質は、クリーンエアが要求される場合はフィルタ等の装置を付加することによって要求される空気清浄度を満足させることができる。
しかし、出口の気体濃度（「ガス濃度」ともいう）は吸着剤の吸着特性に左右されるため、従来の圧縮空気の除湿装置の構成だけでは、その出口のガス濃度を適切に制御することができなかった。
例えば、露点−６０℃の乾燥空気を得ることができ、酸素濃度を２１％で安定して供給できるヒートレスドライヤー装置は、単独の装置として存在しない。これは、露点−６０℃の乾燥空気を得るヒートレスドライヤー装置では、窒素ガスが吸着剤に吸着されるため、出口空気（製品空気）の酸素ガス濃度が相対的に上昇する。このため、一定の性質を備える乾燥空気（製品空気）を継続的に供給できないという問題がある。
これに対して、従来は、ガス濃度の制御のために、ヒートレスドライヤー装置とガス調整装置とによる分流方式が多く使用されていた。つまり、ヒートレスドライヤー装置の出口後の空気に対して、ガス濃度調整を行う方式が採用されていた。

圧縮気体の除湿における気体濃度調整方法及び圧縮気体の除湿装置に関して解決しようとする問題点は、前記従来のガス濃度調整方式では、ヒートレスドライヤー装置と、各種ガスの発生装置及び混合装置が必要となり、装置が複雑化及び大型化し、コストが高くなることにある。
そこで本発明の目的は、各種ガスの発生装置及び混合装置を必要としない圧縮気体の除湿における気体濃度調整方法及び圧縮気体の除湿装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかる圧縮気体の除湿における気体濃度調整方法の一形態によれば、吸着剤が充填された二つの吸着塔のうち一方へ圧縮気体を導いて該圧縮気体の湿分が吸着除湿されることで乾燥気体を吐出させる乾燥工程と、該乾燥工程によって乾燥された圧縮気体の一部を前工程で圧縮気体の湿分を吸着除湿した他方の吸着塔へ導いて吸着能力が低下した吸着剤から湿分を脱着させると共に排気させて該吸着剤を再生させる再生工程とを並行して行い、これらの乾燥工程と再生工程とを二つの吸着塔の間で実質的に交互に行うことで乾燥気体を連続的に吐出させる圧縮気体の除湿における気体濃度調整方法において、前記乾燥工程で湿分以外の気体が前記吸着剤に吸着されることによって変化される乾燥気体の成分濃度を調整すべく、前記乾燥気体の一部を排気することを特徴とする。

また、本発明にかかる圧縮気体の除湿における気体濃度調整方法の一形態によれば、前記の気体が空気であって、酸素濃度を一定化すべく、前記の各吸着塔から吐出される各乾燥工程の初期の乾燥空気を排気することを特徴とすることができる。

また、本発明にかかる圧縮気体の除湿装置の一形態によれば、吸着剤が充填された二つの吸着塔のうち一方へ圧縮気体を導いて該圧縮気体の湿分が吸着除湿されることで乾燥気体を吐出させる乾燥工程を行う乾燥手段と、該乾燥工程によって乾燥された圧縮気体の一部を前工程で圧縮気体の湿分を吸着除湿した他方の吸着塔へ導いて吸着能力が低下した吸着剤から湿分を脱着させると共に排気させて該吸着剤を再生させる再生工程を前記乾燥工程と並行して行う再生手段と、これらの乾燥工程と再生工程とを二つの吸着塔の間で実質的に交互に行うことで乾燥気体を連続的に吐出させるように前記乾燥手段と前記再生手段を制御する制御手段とを備える圧縮気体の除湿装置において、前記乾燥工程で湿分以外の気体が前記吸着剤に吸着されることによって変化される乾燥気体の成分濃度を調整すべく、前記乾燥気体の一部を排気する気体成分の濃度調整手段を具備することを特徴とする。

また、本発明にかかる圧縮気体の除湿装置の一形態によれば、導入された圧縮気体の湿分を吸着除湿して乾燥させる吸着剤が充填された第１吸着塔及び第２吸着塔と、前記第１吸着塔に圧縮気体を導く第１吸入通路、及び前記第２吸着塔に圧縮気体を導く第２吸入通路と、前記第１吸着塔から乾燥気体を吐出させる第１排出通路、及び前記第２吸着塔から乾燥気体を吐出させる第２排出通路と、前記第１吸着塔と前記第２吸着塔を連通する吸着塔間接続路と、前記第２吸着塔で乾燥された一部が前記吸着塔間接続路を介して前記第１吸着塔に導かれ吸着剤から湿分を脱着して該吸着剤を再生させた圧縮気体を排気させる第１パージ用排気通路、及び前記第１吸着塔で乾燥された一部が前記吸着塔間接続路を介して前記第２吸着塔に導かれ吸着剤から湿分を脱着して該吸着剤を再生させた圧縮気体を排気させる第２パージ用排気通路と、乾燥気体の成分濃度を調整すべく前記第１吸着塔から吐出される乾燥気体の一部を排気させる第１濃度調整用排気通路、及び乾燥気体の成分濃度を調整すべく前記第２吸着塔から吐出される乾燥気体の一部を排気させる第２濃度調整用排気通路と、前記第１吸入通路、第２吸入通路、第１排出通路、第２排出通路、第１パージ用排気通路、第２パージ用排気通路、第１濃度調整用排気通路及び第２濃度調整用排気通路の各通路を開閉する開閉手段、及び該開閉手段を制御する開閉制御手段とを具備することを特徴とすることができる。

また、本発明にかかる圧縮気体の除湿装置の一形態によれば、前記開閉手段として、前記第１吸入通路と前記第１パージ用排気通路とに接続されて両通路の開閉を切り換える第１吸入側制御弁と、前記第２吸入通路と前記第２パージ用排気通路とに接続されて両通路の開閉を切り換える第２吸入側制御弁と、前記第１排出通路と前記第１濃度調整用排気通路とに接続されて両通路の開閉を切り換える第１排出側制御弁と、前記第２排出通路と前記第２濃度調整用排気通路とに接続されて両通路の開閉を切り換える第２排出側制御弁とを備えることを特徴とすることができる。

また、本発明にかかる圧縮気体の除湿装置の一形態によれば、前記開閉制御手段は、設定された時間間隔によって前記開閉手段の開閉時期を制御する制御装置を備えることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる圧縮気体の除湿装置の一形態によれば、前記開閉制御手段は、気体の成分濃度を測定する気体濃度センサーと、該気体濃度センサーからの情報に基づいて前記開閉手段の開閉時期を制御する制御装置とを備えることを特徴とすることができる。

本発明の圧縮気体の除湿における気体濃度調整方法及び圧縮気体の除湿装置によれば、各種ガスの発生装置及び混合装置を必要とせず、所望の乾燥度と気体成分濃度を備える製品空気を得ることができる。従って、装置が複雑化及び大型化することなく、コストも高くならないという有利な効果を奏する。

以下、本発明にかかる圧縮気体の除湿装置の最良の形態の一例を添付図面（図１〜８）に基づいて詳細に説明する。図１は本発明にかかる圧縮気体の除湿装置を説明する回路図である。図２は図１の実施形態のタイムチャートである。図３〜８は図１の実施形態の作動状態を説明するための回路図である。
１０は第１吸着塔であり、２０は第２吸着塔である。以下、記載を簡略化するため、第１吸着塔１０を「Ａ塔」と、第２吸着塔２０を「Ｂ塔」と称することがある。これらの第１吸着塔１０（Ａ塔）及び第２吸着塔２０（Ｂ塔）には、導入された圧縮気体の湿分を吸着除湿して乾燥させる吸着剤が充填されている。

１１は第１吸入通路であり、Ａ塔に圧縮気体を導く通路となっている。また、２１は第２吸入通路であり、Ｂ塔に圧縮気体を導く通路となっている。
１２は第１排出通路であり、Ａ塔から乾燥気体を吐出させる通路となっている。また、２２は第２排出通路であり、Ｂ塔から乾燥気体を吐出させる通路となっている。
また、これらの第１吸入通路１１、第２吸入通路２１、第１排出通路１２、第２排出通路２２には、それぞれ各通路を開閉する開閉手段（後述）、及びその開閉手段を制御する開閉制御手段５５（接続状態は図示せず）が設けられている。
これにより、吸着剤が充填された二つの吸着塔１０、２０のうち一方へ圧縮気体を導いてその圧縮気体の湿分が吸着除湿されることで乾燥気体を吐出させる乾燥工程を行う乾燥手段が構成されている。

３０は吸着塔間接続路であり、Ａ塔とＢ塔を連通する通路となっている。この吸着塔間接続路３０は、各吸着塔１０、２０の排出通路１２、２２が連通されている側に接続されている。これは、吸着塔１０、２０に吸入されたばかりで湿分を含んだ圧縮空気でなく、乾燥された圧縮気体を一方の吸着塔から他方の吸着塔へ導くためである。
また、この吸着塔間接続路３０には、気体流量を調整する手段としてパージ用オリフィス３１が設けられている。これにより、一定流量の圧縮空気が通過するようになっている。
１３は第１パージ用排気通路であり、Ｂ塔で乾燥された一部が吸着塔間接続路３０を介してＡ塔に導かれ吸着剤から湿分を脱着してその吸着剤を再生させた圧縮気体を排気させる通路となっている。２３は第２パージ用排気通路であり、Ａ塔で乾燥された一部が吸着塔間接続路３０を介してＢ塔に導かれ吸着剤から湿分を脱着してその吸着剤を再生させた圧縮気体を排気させる通路となっている。
また、これらの第１パージ用排気通路１３及び第２パージ用排気通路２３には、それぞれ各通路を開閉する開閉手段（後述）、及びその開閉手段を制御する開閉制御手段５５が設けられている。
これにより、乾燥工程によって乾燥された圧縮気体の一部を前工程で圧縮気体の湿分を吸着除湿した他方の吸着塔へ導いて吸着能力が低下した吸着剤から湿分を脱着させると共に排気させてその吸着剤を再生させる再生工程を乾燥工程と並行して行う再生手段が構成されている。

１４は第１濃度調整用排気通路であり、乾燥気体の成分濃度を調整すべくＡ塔から吐出される乾燥気体の一部を排気させる通路となっている。また、２４は第２濃度調整用排気通路であり、乾燥気体の成分濃度を調整すべくＢ塔から吐出される乾燥気体の一部を排気させる通路となっている。
これらの第１濃度調整用排気通路１４及び第２濃度調整用排気通路２４には、それぞれ各通路を開閉する開閉手段（後述）、及びその開閉手段を制御する開閉制御手段５５が設けられている。
これにより、乾燥気体の一部を排気することで、乾燥工程で湿分以外の気体が前記吸着剤に吸着されることによって変化される乾燥気体の成分濃度を調整する気体成分の濃度調整手段が構成されている。

次に、本実施形態の開閉手段について詳細に説明する。
１５は第１吸入側制御弁であり、第１吸入通路１１と第１パージ用排気通路１３とに接続されて両通路の開閉を切り換える開閉手段となっている。Ａ塔の圧縮気体の吸入側に接続されている。
同様に、２５は第２吸入側制御弁であり、第２吸入通路２１と第２パージ用排気通路２３とに接続されて両通路の開閉を切り換える開閉手段となっている。Ｂ塔の圧縮気体の吸入側に接続されている。
１６は第１排出側制御弁であり、第１排出通路１２と第１濃度調整用排気通路１４とに接続されて両通路の開閉を切り換える開閉手段となっている。Ａ塔の圧縮気体の吐出側に接続されている。
同様に、２６は第２排出側制御弁であり、第２排出通路２２と第２濃度調整用排気通路２４とに接続されて両通路の開閉を切り換えると開閉手段となっている。Ｂ塔の圧縮気体の吐出側に接続されている。

以上の第１吸入側制御弁１５、第２吸入側制御弁２５、第１排出側制御弁１６、第２排出側制御弁２６によって、第１吸入通路１１、第２吸入通路２１、第１排出通路１２、第２排出通路２２、第１パージ用排気通路１３、第２パージ用排気通路２３、第１濃度調整用排気通路１４及び第２濃度調整用排気通路２４の各通路を開閉する開閉手段が構成されている。
また、この開閉手段及びこれを制御する開閉制御手段５５は、乾燥工程と再生工程とを二つの吸着塔の間で実質的に交互に行うことで乾燥気体を連続的に吐出させるように乾燥手段、再生手段を制御する制御手段となっている。また、この開閉手段と開閉制御手段５５は、気体成分の濃度調整手段を制御する制御手段ともなっている。

次に図１に基づいて本実施形態に付属する他の構成及び各連通路の詳細について説明する。
４０は圧縮気体導入路であり、圧縮気体の発生源側に接続されて圧縮気体を導く気体通路である。この圧縮気体導入路４０は、分岐されて第１吸入通路１１、第２吸入通路２１が構成される。
また、この圧縮気体導入路４０の中途部には、吸入側開閉弁４１が接続されている。この吸入側開閉弁４１は、本実施形態の除湿装置が運転を開始する際に開き、運転が停止されると閉じるように制御され、圧縮気体の吸着塔１０、２０への導入を管理する電磁弁である。
１１ａは第１吸入側連通路であり、第１吸入側制御弁１５とＡ塔とを連通するように接続されている。この第１吸入側連通路１１ａは、第１吸入通路１１と第１パージ用排気通路１３のそれぞれの一部であり、共用の通路となっている。
同様に、２１ａは第２吸入側連通路であり、第２吸入側制御弁２５とＢ塔とを連通するように接続されている。この第２吸入側連通路２１ａは、第２吸入通路２１と第２パージ用排気通路２３のそれぞれの一部であり、共用の通路となっている。

また、１２ａは第１排出側連通路であり、第１排出側制御弁１６とＡ塔とを連通するように接続されている。この第１排出側連通路１２ａは、第１排出通路１２と第１濃度調整用排気通路１４のそれぞれの一部であり、共用の通路となっている。
同様に、２２ａは第２排出側連通路であり、第２排出側制御弁２６とＢ塔とを連通するように接続されている。この第２排出側連通路２２ａは、第２排出通路２２と第１濃度調整用排気通路２４のそれぞれの一部であり、共用の通路となっている。
１７、２７は逆止弁であり、第１排出通路１２及び第２排出通路２２のそれぞれの中途部に設けられている。この逆止弁１７、２７は、製品気体として吐出される乾燥気体が好適に排出される共に、逆流することを防止するチェックバルブである。

４２は製品気体吐出用集合路であり、第１排出通路１２と第２排出通路２２を集合させた通路である。この製品気体吐出用集合路４２を通って所定の供給先に乾燥気体が供給される。
４３は吐出側開閉弁であり、製品気体吐出用集合路４２の中途部に接続されており、製品気体の吐出を管理するように制御されて作動する電磁弁である。本実施形態では、安定した製品気体が吐出されるまで運転開始初期の所定時間について閉じるように開閉制御手段５５によって制御される。なお、運転開始初期の所定時間の所定時間とは、少なくとも両吸着塔１０、２０の両方から濃度調整用の排気が一度ずつなされるまでの時間である。
４４は吐出口用オリフィスであり、乾燥気体（製品気体）の吐出流量を調整する手段として製品気体吐出用集合路４２に設けられている。これにより、一定流量の製品気体が吐出されるようになっている。

３２はパージ用開閉弁であり、第１パージ用排気通路１３及び第２パージ用排気通路２３に接続され、パージ用の排気を管理するように開閉制御手段５５によって制御されて作動する電磁弁である。
３４はパージ排気用集合路であり、第１パージ用排気通路１３と第２パージ用排気通路２３を集合させた通路である。すなわち、このパージ排気用集合路３４は、第１パージ用排気通路１３及び第２パージ用排気通路２３のそれぞれの一部を構成している。
３３はパージ用サイレンサであり、パージ用開閉弁３２の排気側に接続されている。パージの際の排気音を消音するために設けられている。

３５は濃度調整排気用集合路であり、第１濃度調整用排気通路１４と第２濃度調整用排気通路２４を集合させた通路である。すなわち、この濃度調整排気用集合路３５は、第１濃度調整用排気通路１４及び第２濃度調整用排気通路２４のそれぞれの一部を構成している。
３６は濃度調整排気用オリフィスであり、濃度調整用の排気流量を調整する手段として濃度調整排気用集合路３５に設けられている。これにより、一定流量の濃度調整用の排気が通過するようになっている。
３７は濃度調整排気用サイレンサであり、濃度調整排気用集合路３５の末端に接続されている。濃度調整用の排気の際の排気音を消音するために設けられている。

次に図１〜８に基づいて本実施形態の動作について詳細に説明する。
図２のタイムチャートでは、時間経過と各制御弁及び各開閉弁を作動させるソレノイドにかかる通電状態（ＯＮ・ＯＦＦ状態）の変化を示すと共に、時間経過と製品空気（圧縮空気を除湿する際）を所定の供給先に排出している吸着塔の別、及び時間経過とＡ塔及びＢ塔における酸素濃度の変化（圧縮空気を除湿する際）を示している。
また、図３〜８の回路図は、時間経過と共に変化する作動状態を順に示してある。
図１に示す状態では、各ソレノイドの全てに通電がされておらず、各制御弁及び開閉弁はＯＦＦの状態となっている。つまり、装置全体としてＯＦＦの状態となっている。
なお、吸入側開閉弁４１は、本実施形態の除湿装置の運転が開始されると電気が入った状態（ＯＮ）となって弁が開き、運転中はＯＮ状態を維持する。また、吐出側開閉弁４３は運転開始初期の所定の時間だけ、ＯＦＦ状態であるが、その後はＯＮ状態を継続する。
このように吸入側開閉弁４１と吐出側開閉弁４３とは、一定のサイクルで開閉しないので、図３〜８の回路図では省略して記載してある。以下、図３〜８と共に、第１吸入側制御弁１５、第２吸入側制御弁２５、第１排出側制御弁１６、第２排出側制御弁２６及びパージ用開閉弁３２に着目して本実施形態の動作について説明をする。

図２のタイムチャートに示すように運転が開始されて開始直後の一つのサイクルが終了した後、吐出側開閉弁４３（図１参照）がＯＮになって製品気体吐出用集合路４２が開くと、同時に第１排出側制御弁１６のソレノイドに通電されて第１排出側制御弁１６がＯＮの状態になる。また、第１吸入側制御弁１５がＯＦＦになる。
すると、図３に示すように第１吸入側制御弁１５によって第１吸入通路１１が開き、Ａ塔に圧縮気体が導かれて乾燥工程が始まる。また、第１排出側制御弁１６によって流路が切換わって、第１濃度調整用排気通路１４が開いた状態となって、Ａ塔から排出された乾燥気体は排気される状態となる。
なお、この際に、第２吸入側制御弁２５、第２排出側制御弁２６及びパージ用開閉弁３２はＯＦＦになっているので、第２吸入通路２１及び第２排出通路２２は開き、第１パージ用排気通路１３及び第２パージ用排気通路２３は閉じた状態となっている。このため、Ｂ塔を通過して吐出される乾燥気体は、製品気体として第２排出通路２２を通って吐出されている。

この第１排出側制御弁１６がＯＮのときに第１濃度調整用排気通路１４から排気される乾燥気体は、Ａ塔に圧縮気体が導かれた直後の初期の圧縮気体が乾燥されたものである。
これによれば、図２に示すようにＡ塔において特定のガス成分濃度が変化した乾燥気体を好適に排気することができる。これにより、乾燥気体のガス成分濃度を安定化させることができる。圧縮気体が圧縮空気であって吸着剤が合成ゼオライトの場合には、各吸着塔１０、２０から吐出される各乾燥工程の初期の乾燥空気（図２に示すように酸素濃度が高い状態の乾燥空気）を排気することで酸素濃度を一定化することができる。

ところで、吸着剤は、例えば圧縮気体の除湿において湿分を吸着する際、同時に特定の気体成分（ガス成分）を吸着してガスの成分濃度を変化させてしまうことがある。
本発明者は、例えば、圧縮空気の除湿用吸着剤として合成ゼオライトを使用した場合、空気中の窒素ガスを吸着する現象にかかる特殊性を発見した。
この吸着現象は、合成ゼオライトが前述した再生工程で再生された直後の短時間のうちに窒素ガスを選択的に吸着するというものである。しかし、その窒素ガスを吸着可能な容量は小さく、窒素ガスに関する吸着能力は短時間のうちに急激に減退する。これによれば、一時的ではあるが酸素濃度が急激に上昇し、ガスの成分濃度を変化させることになる。この現象からは、上述したように、各吸着塔１０、２０で乾燥工程が始まった直後の短い時間に乾燥された空気を排気すれば、製品空気の酸素濃度を安定化できる。
本発明はこれに限らず、他の対象気体或いは他の吸着剤など他の条件の場合についても、各ガス成分の吸着特性に対応して、吸着処理された気体（乾燥気体）の一部を排気する時期及び時間の長短などを選択的に設定すれば、所望のガス成分からなる製品気体を得ることができる。

次に、図２に示すように、第１排出側制御弁１６がＯＦＦになると共に、第２吸入側制御弁２５とパージ用開閉弁３２がＯＮになる。すると、図４のように第２パージ用排気通路２３が開いた状態となるので、Ａ塔で乾燥された圧縮気体の一部はＢ塔へ導かれ、Ｂ塔の再生工程が始まる。同時に、Ａ塔を通過した乾燥気体（圧縮空気を処理する場合は乾燥空気）は、製品気体（製品空気）として第１排出通路１２を通って吐出される。このとき、Ａ塔の酸素濃度は図２に示すように既に元の状態に戻っており、酸素濃度一定の製品空気が吐出される。

次に、図２に示すように、パージ用開閉弁３２がＯＦＦになると、図５のように第２パージ用排気通路２３及び第２吸入通路２１の両方が閉じた状態となる。これにより、Ａ塔で乾燥された圧縮気体の一部は、パージ用に排気されるのではなく、Ｂ塔内の圧力を予め高めるようにＢ塔へ導かれる。なお、Ａ塔を通過した乾燥気体は、継続して製品気体として第１排出通路１２を通って吐出される。

次に、図２に示すように、第２吸入側制御弁２５がＯＦＦになると共に、第２排出側制御弁２６がＯＮになる。すると、図６に示すように第２吸入通路２１が開いてＢ塔に圧縮気体が導かれる状態になると共に、第２濃度調整用排気通路２４が開いた状態となって、Ｂ塔から排出された乾燥気体は排気される状態となる。
この第２濃度調整用排気通路２４から排気される乾燥気体（例えば乾燥空気）は、Ｂ塔に圧縮気体（例えば圧縮空気）が導かれた直後の初期の圧縮空気が乾燥されたものである。これによれば、図６に示すようにＢ塔において酸素濃度が上昇した乾燥空気を好適に排気することができる。これにより、乾燥空気のガス成分濃度を安定化させることができる。なお、Ａ塔を通過した乾燥空気は、継続して製品空気として第１排出通路１２を通って吐出される。

次に、図２に示すように、第２排出側制御弁２６がＯＦＦになると共に、第１吸入側制御弁１５とパージ用開閉弁３２がＯＮになる。すると、図７のように第１パージ用排気通路１３が開いた状態となるので、Ｂ塔で乾燥された圧縮気体の一部はＡ塔へ導かれ、Ａ塔の再生工程が始まる。同時に、Ｂ塔を通過した乾燥気体（乾燥空気）は、製品気体（製品空気）として第２排出通路２２を通って吐出される。このとき、Ｂ塔の酸素濃度は図２に示すように既に元の状態に戻っており、酸素濃度一定の製品空気が吐出される。

次に、図２に示すように、パージ用開閉弁３２がＯＦＦになると、図８のように第１パージ用排気通路１３及び第１吸入通路１１の両方が閉じた状態となる。これにより、Ｂ塔で乾燥された圧縮気体の一部は、パージ用に排気されるのではなく、Ｂ塔内の圧力を予め高めるようにＡ塔へ導かれる。なお、Ｂ塔を通過した乾燥気体は、継続して製品気体として第２排出通路２２を通って吐出される。

そして、本実施形態では、以上に説明した図３〜８の工程によって１サイクルが終了し、同一のサイクルが順次連続して実行される。つまり、各制御弁１５、２５、１６、２６及びパージ用開閉弁３２が、開閉制御手段５５によって予め決められたインターバルで開閉され、連続運転がなされている。開閉制御手段５５は、設定された時間間隔によって開閉手段（各制御弁及び各開閉弁）の開閉時期を制御する制御装置を備えている。
なお、上記１サイクルの時間は、例えば４分程度に設定すればよい。

本実施形態によれば、開閉手段（各制御弁及び各開閉弁）の制御によって、圧縮空気を処理する場合、吸着剤を通過した高酸素濃度の空気を大気中に放出し、出口空気の酸素濃度上昇を防止することができる。これにより、乾燥空気の乾燥度とガス濃度（酸素濃度一定空気）の条件を同時に満たす空気を得ることができる。
また、図２及び図３〜８に明らかなように、本実施形態の運転中においては、Ａ塔或いはＢ塔のどちらかから乾燥空気が製品空気として排出（吐出）されている。すなわち、乾燥空気を製品空気として所定の供給先に連続的に供給することできる。
このように本実施形態の圧縮気体の除湿における気体濃度調整方法および圧縮気体の除湿装置によれば、各種ガスの発生装置及び混合装置を必要とせず、安定した気体濃度成分の乾燥気体を連続的に供給することが可能である。
従って、本実施形態によれば、装置が複雑化及び大型化することなく、安価に製造できるという有利な効果を奏する。

本発明にかかる圧縮気体の除湿装置の実施例１を添付図面（図９）に基づいて説明する。図９は実施例１にかかる圧縮気体の除湿装置の回路図である。なお、前記実施形態の構成と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
４５は気体濃度センサーであり、製品気体吐出用集合路４２に取り付けられており、気体の成分濃度を測定する。本実施例の場合は、酸素濃度を測定するセンサーである。
また、５６は制御装置であり、気体濃度センサー４５と電気的に接続されており、この気体濃度センサー４５からの情報（信号）に基づいて前述した開閉手段の開閉時期を制御する。このように、気体濃度センサー４５と制御装置５６によって、開閉制御手段５５が構成された状態になっている。なお、気体濃度センサー４５及び制御装置５６は公知技術を適宜用いればよい。

また、気体濃度センサー４５の形態は、製品気体吐出用集合路４２内の気体を直接的に測定する方式でもよいし、気体を所定の吸引管でサンプリングして測定する方式であってもよい。
この構成によれば、製品気体（空気）の酸素濃度を測定し、その空気の濃度変化に応じて排出側制御弁１６、２６の開閉などの制御を行うことができる。これによれば、適切な時期及び期間に酸素濃度の高い不要な乾燥空気を排気できる。従って、製品空気として吐出される乾燥空気の品質を好適に維持すると共に、排気する乾燥空気の量を低減して製品空気を効率的に供給することができる。
なお、気体濃度を測定して制御する場合、各排出側制御弁１６、２６を通して排気する時間などが常時変化して一定でなくなるが、乾燥工程、再生工程及び排気工程（気体濃度調整工程）が各吸着塔１０、２０について実質的に交互になされることには変わりがない。
また、１８、２８、４６は圧力センサーであり、本装置の運転状況を確認するために一般的に設けられる構成である。この圧力センサー１８、２８、４６は、電気的に開閉制御手段５５に接続され（図示せず）、これらによって検出された情報に基づいて本装置が制御される。

本発明にかかる圧縮気体の除湿装置の実施例２を添付図面（図１０及び図１１）に基づいて説明する。図１０は実施例２にかかる圧縮気体の除湿装置の回路図である。また、図１１は実施例２のタイムチャートであり、圧縮空気を処理する工程が示されている。なお、前述した背景技術、実施形態及び実施例１の構成と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
５２は方向制御弁であり、製品気体吐出用集合路４２ａの出口側に接続され、製品空気（乾燥空気）を所定の供給先に供給する方向へ、又は乾燥空気の一部を排気する方向へ切り換える弁となっている。

次に図１０及び図１１に基づいて実施例２の動作について詳細に説明する。
図１１のタイムチャートでは、時間経過と各制御弁及び各開閉弁のソレノイドにかかるＯＮ・ＯＦＦ状態の変化を示す。
図１０に示す状態では、各ソレノイドの全てに通電がされておらず、各制御弁及び各開閉弁はＯＦＦの状態となっている。つまり、装置全体としてＯＦＦの状態となっている。
圧縮空気の除湿装置の運転が開始されると、吸入側開閉弁４１のスイッチが入った状態（ＯＮ）となって弁が開き、運転中はその状態が維持される。また、吐出側開閉弁４３は運転開始初期の所定の時間だけ、ＯＦＦ状態であるが、その後はＯＮ状態を継続する。
このように吸入側開閉弁４１と吐出側開閉弁４３とは、一定のサイクルで開閉しない。 そこで、以下では、切換制御弁５０、パージ用開閉弁３２及び方向制御弁５２に着目して実施例２の動作について説明をする。

図１１のタイムチャートに示すように運転が開始されて開始直後の一つのサイクルが終了した後、吐出側開閉弁４３がＯＮになって製品気体吐出用集合路４２が開く。このとき、切換制御弁５０、パージ用開閉弁３２及び方向制御弁５２のいずれもＯＦＦの状態である。従って、Ｂ塔を通過した気体（乾燥空気）は方向切換弁５２及び濃度調整排気用サイレンサ３７を通って排気されている。
そして、所定時間後に切換制御弁５０のソレノイドに通電されてＯＮの状態になると、切換制御弁５０よって第１吸入側連通路１１ａが開き、Ａ塔に圧縮空気が導かれて乾燥工程が始まる。また、方向切換弁５２ではＯＦＦの状態が継続されているため、Ａ塔から排出された乾燥空気は排気される。つまり、Ａ塔から排出された初期の乾燥空気は排気されて製品空気とはならない。
また、切換制御弁５０のＯＮに少し遅れてパージ用開閉弁３２がＯＮになり、Ｂ塔の再生工程が並行して実行される。
次に、方向制御弁５２がＯＮとなって、製品空気である乾燥空気が所定の供給先に供給される。このとき、その乾燥空気はＡ塔から吐出されたものである。
その後、パージ用開閉弁３２がＯＦＦになり、Ｂ塔の再生工程のパージが終了する。

次に、切換制御弁５０と方向制御弁５２がＯＦＦとなる。これにより、切換制御弁５０よって第２吸入側連通路２１ａが開き、Ｂ塔に圧縮空気が導かれて乾燥工程が始まる。また、方向切換弁５２はＯＦＦの状態であるため、Ｂ塔から排出された乾燥空気は排気される。つまり、Ｂ塔から排出された初期の乾燥空気は排気されて製品空気とはならない。
また、切換制御弁５０のＯＮに少し遅れてパージ用開閉弁３２がＯＮになり、Ａ塔の再生工程が並行して実行される。
次に、方向制御弁５２がＯＮとなって、製品空気である乾燥空気が所定の供給先に供給される。このとき、その乾燥空気はＢ塔から吐出されたものである。
その後、パージ用開閉弁３２がＯＦＦになり、Ａ塔の再生工程のパージが終了する。
そして、切換制御弁５０がＯＮとなり、方向制御弁５２がＯＦＦとなる。

これにより、先の切換制御弁５０がＯＮになったときから、再度、切換制御弁５０がＯＮになるまでの１サイクルが終了し、以降、同一のサイクルが順次連続して実行される。つまり、切換制御弁５０、パージ用開閉弁３２及び方向切換弁５２が、開閉制御手段（図示せず）によって予め決められたインターバルで開閉され、連続運転がなされる。
この実施例２によれば、圧縮空気の処理に使用した場合、開閉手段（各制御弁及び各開閉弁）の制御によって、吸着剤を通過した高酸素濃度の空気を大気中に放出し、出口空気の酸素濃度上昇を防止することができる。これにより、乾燥空気の乾燥度とガス濃度（酸素濃度一定空気）の条件を同時に満たす空気を得ることができる。

なお、実施例２では、製品空気が断続的に吐出されることになるが、乾燥空気の乾燥度とガス濃度は好適な品質のものを得ることができる。従って、これによれば、各種ガスの発生装置及び混合装置を必要とせず、安定した気体濃度成分の乾燥空気を好適に供給することができる。
また、実施例２において製品空気を連続的に供給するには、製品空気を圧力室（チャンバー）へ供給して滞留させればよい。この場合、チャンバーを要するが、各種ガスの発生装置や混合装置に比較して容易に設けることができる。
従って、実施例２によっても、装置が複雑化及び大型化することなく、安価に製造できるという有利な効果を奏する。

以上、本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。

本発明にかかる圧縮気体の除湿装置の一実施形態を示す回路図である。 図１の実施形態のタイムチャートである。 図１の実施形態の作動状態を示す回路図である。 図１の実施形態の作動状態を示す回路図である。 図１の実施形態の作動状態を示す回路図である。 図１の実施形態の作動状態を示す回路図である。 図１の実施形態の作動状態を示す回路図である。 図１の実施形態の作動状態を示す回路図である。 本発明にかかる実施例１を示す回路図である。 本発明にかかる実施例２を示す回路図である。 実施例２のタイムチャートである。 従来技術を説明する断面図である。 図１２の従来技術の回路図である。

符号の説明

１０ 第１吸着塔
１１ 第１吸入通路
１２ 第１排出通路
１３ 第１パージ用排気通路
１４ 第１濃度調整用排気通路
１５ 第１吸入側制御弁
１６ 第１排出側制御弁
２０ 第２吸着塔
２１ 第２吸入通路
２２ 第２排出通路
２３ 第２パージ用排気通路
２４ 第２濃度調整用排気通路
２５ 第２吸入側制御弁
２６ 第２排出側制御弁
３０ 吸着塔間接続路
３２ パージ用開閉弁
４１ 吸入側開閉弁
４３ 吐出側開閉弁
４５ 気体濃度センサー

Claims (7)

1. 吸着剤が充填された二つの吸着塔のうち一方へ圧縮気体を導いて該圧縮気体の湿分が吸着除湿されることで乾燥気体を吐出させる乾燥工程と、
   該乾燥工程によって乾燥された圧縮気体の一部を前工程で圧縮気体の湿分を吸着除湿した他方の吸着塔へ導いて吸着能力が低下した吸着剤から湿分を脱着させると共に排気させて該吸着剤を再生させる再生工程とを並行して行い、
   これらの乾燥工程と再生工程とを二つの吸着塔の間で実質的に交互に行うことで乾燥気体を連続的に吐出させる圧縮気体の除湿における気体濃度調整方法において、
   前記乾燥工程で湿分以外の気体が前記吸着剤に吸着されることによって変化される乾燥気体の成分濃度を調整すべく、前記乾燥気体の一部を排気することを特徴とする圧縮気体の除湿における気体濃度調整方法。
2. 前記の気体が空気であって、酸素濃度を一定化すべく、前記の各吸着塔から吐出される各乾燥工程の初期の乾燥空気を排気することを特徴とする請求項１記載の圧縮気体の除湿における気体濃度調整方法。
3. 吸着剤が充填された二つの吸着塔のうち一方へ圧縮気体を導いて該圧縮気体の湿分が吸着除湿されることで乾燥気体を吐出させる乾燥工程を行う乾燥手段と、
   該乾燥工程によって乾燥された圧縮気体の一部を前工程で圧縮気体の湿分を吸着除湿した他方の吸着塔へ導いて吸着能力が低下した吸着剤から湿分を脱着させると共に排気させて該吸着剤を再生させる再生工程を前記乾燥工程と並行して行う再生手段と、
   これらの乾燥工程と再生工程とを二つの吸着塔の間で実質的に交互に行うことで乾燥気体を連続的に吐出させるように前記乾燥手段と前記再生手段を制御する制御手段とを備える圧縮気体の除湿装置において、
   前記乾燥工程で湿分以外の気体が前記吸着剤に吸着されることによって変化される乾燥気体の成分濃度を調整すべく、前記乾燥気体の一部を排気する気体成分の濃度調整手段を具備することを特徴とする圧縮気体の除湿装置。
4. 導入された圧縮気体の湿分を吸着除湿して乾燥させる吸着剤が充填された第１吸着塔及び第２吸着塔と、
   前記第１吸着塔に圧縮気体を導く第１吸入通路、及び前記第２吸着塔に圧縮気体を導く第２吸入通路と、
   前記第１吸着塔から乾燥気体を吐出させる第１排出通路、及び前記第２吸着塔から乾燥気体を吐出させる第２排出通路と、
   前記第１吸着塔と前記第２吸着塔を連通する吸着塔間接続路と、
   前記第２吸着塔で乾燥された一部が前記吸着塔間接続路を介して前記第１吸着塔に導かれ吸着剤から湿分を脱着して該吸着剤を再生させた圧縮気体を排気させる第１パージ用排気通路、及び前記第１吸着塔で乾燥された一部が前記吸着塔間接続路を介して前記第２吸着塔に導かれ吸着剤から湿分を脱着して該吸着剤を再生させた圧縮気体を排気させる第２パージ用排気通路と、
   乾燥気体の成分濃度を調整すべく前記第１吸着塔から吐出される乾燥気体の一部を排気させる第１濃度調整用排気通路、及び乾燥気体の成分濃度を調整すべく前記第２吸着塔から吐出される乾燥気体の一部を排気させる第２濃度調整用排気通路と、
   前記第１吸入通路、第２吸入通路、第１排出通路、第２排出通路、第１パージ用排気通路、第２パージ用排気通路、第１濃度調整用排気通路及び第２濃度調整用排気通路の各通路を開閉する開閉手段、及び該開閉手段を制御する開閉制御手段とを具備することを特徴とする圧縮気体の除湿装置。
5. 前記開閉手段として、
   前記第１吸入通路と前記第１パージ用排気通路とに接続されて両通路の開閉を切り換える第１吸入側制御弁と、
   前記第２吸入通路と前記第２パージ用排気通路とに接続されて両通路の開閉を切り換える第２吸入側制御弁と、
   前記第１排出通路と前記第１濃度調整用排気通路とに接続されて両通路の開閉を切り換える第１排出側制御弁と、
   前記第２排出通路と前記第２濃度調整用排気通路とに接続されて両通路の開閉を切り換える第２排出側制御弁とを備えることを特徴とする請求項４記載の圧縮気体の除湿装置。
6. 前記開閉制御手段は、設定された時間間隔によって前記開閉手段の開閉時期を制御する制御装置を備えることを特徴とする請求項４又は５記載の圧縮気体の除湿装置。
7. 前記開閉制御手段は、気体の成分濃度を測定する気体濃度センサーと、該気体濃度センサーからの情報に基づいて前記開閉手段の開閉時期を制御する制御装置とを備えることを特徴とする請求項４乃至６記載の圧縮気体の除湿装置。

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