JP2008528258A - 気体乾燥装置 - Google Patents

Abstract

気体乾燥装置であって、
乾燥帯域(5)および再生帯域(6)を有する圧力タンク(4)を使用する乾燥剤乾燥機(2)であって、吸着および/または吸収剤(7)を備え、これが前記乾燥帯域(5)および再生帯域(6)を交互に通過するように導かれる乾燥剤乾燥機(2)と、
前記乾燥剤乾燥機(2)が備えられる一次回路(8)であって、乾燥すべき気体を乾燥剤乾燥機(2)の乾燥帯域(5)を通過するように導くことを可能にする一次回路(8)と、
二次回路(9)であって、乾燥すべき気体の一部が乾燥剤乾燥機(2)の再生帯域(6)を通過するように導き、該帯域において水分を吸収することを可能にする二次回路(9)と、
から成る気体乾燥装置において、
一次回路(8)の前記乾燥剤乾燥機(2)の上流に配置される冷却乾燥機(1)をも有すること、
を特徴とする気体乾燥装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、気体を乾燥する装置、特に圧縮気体を乾燥する装置に関する。

特に、本発明は、
気体乾燥装置であって、
乾燥帯域および再生帯域を有する圧力タンクを使用するいわゆる乾燥剤乾燥機を備え、該乾燥機において、前記タンクが、吸着および/または吸収剤を備え、これが前記乾燥帯域および再生帯域を交互に通過するように導かれる気体乾燥装置、
に関する。

前記のような装置における公知の問題は、たとえば熱帯地方で起こるような極端な環境条件下では、気体をすべての必要な用途に十分なように乾燥できるとは限らないということである。

実際、高温、高湿度が、前記乾燥剤乾燥機の再生能力を超えることがある。

乾燥剤乾燥機のほか、冷却乾燥機も周知であるが、冷却乾燥は、熱帯環境下では、やはり有効ではなく、好ましくない大きなエネルギー消費をもたらす。

熱帯環境下でも有用な前記のような乾燥剤乾燥機を提供することである。

本発明は、
気体乾燥装置であって、
乾燥帯域および再生帯域を有する圧力タンクを使用するタイプの乾燥剤乾燥機であって、吸着および/または吸収剤を備え、これが前記乾燥帯域および再生帯域を交互に通過するように導かれる乾燥剤乾燥機と、
前記乾燥剤乾燥機が備えられる一次回路であって、乾燥すべき気体を前記乾燥剤乾燥機の前記乾燥帯域を通過するように導くことを可能にする一次回路と、
二次回路であって、乾燥すべき気体の一部が前記乾燥剤乾燥機の前記再生帯域を通過するように導き、該帯域において水分を吸収することを可能にする二次回路と、
から成る気体乾燥装置において、
前記一次回路の前記乾燥剤乾燥機の上流に配置される冷却乾燥機をも有すること、
を特徴とする気体乾燥装置、
を提供する。

本発明による前記装置の一つの利点は、乾燥すべき気体を強く冷却し、ある程度乾燥してから、乾燥剤乾燥機を通過するように導くことができ、その結果、乾燥剤乾燥機の負担が軽減され、この乾燥機が極端に湿った高湿度条件下で飽和することなく高効率で作動しうる、ということである。

本発明の装置は、いつでも、許容できるエネルギー消費で、もっとも厳しい要件を満たす乾燥気体を提供できる。

以下、本発明の特徴をより十分に説明するために、限定を意図しない単なる例として、添付の図面を参照しつつ、本発明の気体乾燥装置の好ましい実施形態について、述べる。

本発明の気体乾燥装置は、図１に示すように、主として、冷却乾燥機1、乾燥剤乾燥機2から成り、また、この実施形態は、圧縮機部分3をも有する。

乾燥剤乾燥機2は、乾燥帯域5および再生帯域6を有する圧力タンク4を使用するタイプのものであって、吸着および/または吸収剤7を備え、これが前記乾燥帯域5および再生帯域6を交互に通過するように導かれる。

さらに、この装置は、一次回路8を有し、該回路は、部分8A、8B、8C、8D、8E、8F、8G、8H、8I、8J、および8Kを有する管を備え、この回路に、前記冷却乾燥機1、前記乾燥剤乾燥機2、および前記圧縮機部分3が配置され、これにより、乾燥すべき気体がまず圧縮され、次に冷却乾燥機1で少なくとも部分的に乾燥され、それから、乾燥剤乾燥機2の乾燥帯域5を通過するように導かれて、さらに乾燥されるようにすることができる。

この装置は、二次回路9をも有し、該回路は、圧縮機部分3への分岐点10において、乾燥すべき気体の一部が乾燥剤乾燥機2の再生帯域6を通過するように導かれることを可能にし、したがって、該帯域において、吸着および吸収剤7から水分を吸収することを可能にする。

乾燥剤乾燥機2は、ローター11を有し、該ローターは、主として、前記吸着および吸収剤7から成る円筒形乾燥要素から成る。

ローター11は、場合によっては伝動装置を備えることのできるモーター12によって、低回転速度、たとえば一時間あたり7回転で駆動される。

乾燥剤乾燥機2は、湿潤スペース13および乾燥スペース14を有し、これらはそれぞれ乾燥帯域5の入口および出口に隣接して配置されている。

ローター11の一つのセクターは、その軸方向の端付近で、たとえば遮蔽板15および16によって保護され、乾燥剤乾燥機2内で、湿潤スペース13および乾燥スペース14に隣接して、再生帯域6が形成されるようになっている。したがって、ローター11の残りの部分が乾燥帯域5を形成する。遮蔽板16によって区切られるスペース内には冷却器17、たとえば空気冷却器または液体冷却器、および水分のための排出管18が備えられている。

乾燥剤乾燥機2内、特にローター11の内部中心部に、混合装置19が備えられている。この混合装置は、たとえば、ベルギー特許第1,005,764号に記載されているようなタイプのもので、主として、噴射管20、混合管21、および吸気開口22から成る。

この実施形態の場合、乾燥帯域5の入口には、液体分離器23が備えられている。タンク4の底部には、水分のための排出管18も備えられている。

圧力タンク4の乾燥帯域14には、一次回路8への接続管が備えられ、該接続管はさらに弁24を通じて装置の下流の排出管25に導く。

乾燥剤乾燥機2の上流には、第一に、弁26が、特に一次回路8に備えられ、さらに上流に、本発明によって前記冷却乾燥機1が備えられている。

さらに、冷却乾燥機1と弁26との間の一次回路8の部分8Hは、直接、ただし弁27を介して、排出管25に接続されている。

公知のように、冷却乾燥機1は、主として熱交換器28から成り、該熱交換器の主要部分は、冷却剤たとえばフレオン404aが満たされた冷却回路30の蒸発器29から成る。この冷却剤の流れの向きは、矢印Cで示されている。

冷却回路30においては、熱交換器28の下流には、順次に、液体分離器31、圧縮機32、逆止め弁33、ファン35を有する凝縮器34、冷却剤フィルター/乾燥機36、および調節可能なサーモスタット絞り弁37を備えている。

この調節可能なサーモスタット絞り弁37は、また、蒸発器29の下流において、冷却回路30の接続点にも接続されている。液体分離器31の下流において、制御信号として使用される温度信号が測定される。

フィルター/乾燥機36の上流には、制御ユニット39に接続された圧力/遮断スイッチ38を備えることもできる。この実施形態の場合、この圧力/遮断スイッチ38の近くには、温度測定点40が備えられ、該測定点は制御ユニット39にも接続されている。

冷却回路30は、凝縮機34の上流において、遮断弁41とバイパス弁42を介してであるが、前記液体分離器31の上流の冷却回路30の部分、言い換えると蒸発器回路に接続されている。

遮断弁41は、制御ユニット39に電気的に接続されている。さらに、制御ユニット39は、測定点43に接続され、予冷器53と熱交換器28との間における、乾燥すべき気体の温度を記録する。

乾燥すべき気体は、熱交換器28の二次部分を通って、矢印Gで示す流れの向きに流れる。熱交換器28の下流には、乾燥すべき気体の温度を測定する測定点44が備えられており、さらに下流には、電子排水器46を備えた水分離器45が備えられ、測定点44と電子排水器46はいずれも制御ユニット39に接続されている。

最後に、制御ユニット39は、また、凝縮器34のファン35にも、圧縮機32にも接続されている。この場合、凝縮器34は空冷である。

一次回路8において、熱交換器28の二次部分の上流には、前記圧縮機部分3が備えられ、該圧縮機部分は、吸気口48を有するフィルター47を有し、これに調節可能な入口弁49と、第一の圧縮機要素50、中間冷却器51、および第二の圧縮機要素52から成る二段圧縮機とが続いている。

さらに、二段圧縮器の下流には、一次回路8が管部分8Cとして延びており、これは分岐点10のあと、管部分8Dに変わり、該管部分は乾燥すべき気体を予冷器53に運ぶ。

また、この実施形態の場合、中間冷却器51と予冷器53とが一体化されており、両者に共通の一つのファン54が備えられている。

分岐点10と圧力タンク4との間には、逆止め弁55が備えてある。

前記気体乾燥装置の動作は、簡単で、以下のようである。

乾燥すべき気体たとえば空気は、吸気口48から吸入され、フィルター47を通るように導かれる。

第一の圧縮機要素50が気体圧を上昇させ、そのあと、気体は中間冷却器51によって冷却され、そのあと、さらに、気体圧は圧縮機要素52によって上昇させられる。

分岐点10において、乾燥すべき気体の一部が分離されて、二次回路9にはいり、一方、乾燥すべき気体の主要部分はそのまま一次回路8内を導かれて、予冷器53を通過する。

さらに、一次回路8の下流では、乾燥すべき気体が冷却乾燥機1の熱交換器28内で冷却され、たとえば空気の場合、予冷器53の始動温度よりも低い約30℃の温度まで冷却される。水分離器45において空気から水分の一部が電子排水器46によって分離される。

次に、乾燥すべき気体は、さらに、一次回路8の下流に運ばれて、乾燥剤乾燥機2および排出管25それぞれへのアクセスを可能にする弁26および27にいたる。

弁27が閉鎖され、弁26が開放されている場合、乾燥すべき気体は、乾燥剤乾燥機2に導かれ、ここで、乾燥すべき気体は混合装置19の混合管21を通って下方に導かれる。

液体分離器23において、水分の第一の部分が、乾燥すべき気体から分離され、この部分は排出管18から排出される。

乾燥すべき気体の流れはさらにローター11の乾燥帯域5に運ばれる。吸着および/または吸収剤7は飽和していない。なぜならば、ローター11が連続的に回転しているか、または少なくとも規則的なある時刻に回転し、ローター11のセクターが毎回再生帯域6に配置されるからである。その結果、乾燥すべき気体は、さらに乾燥される。ローター11の乾燥帯域5における水分の付着が起こるからである。

このようにして、乾燥すべき気体は、最大限に乾燥され、さらに、圧力タンク4の乾燥帯域14ならびに一次回路8の延長部および弁24を通って、この装置の排出管25に導かれる。

分岐点10の二次回路9を通って導かれる乾燥すべき気体の一部は、逆止め弁55を通してローター11の再生帯域6に導かれ、この再生帯域において、該気体が、はじめに吸着および/または吸収剤7によって吸収された水分を吸収する。特に、ローター11のこのセクターが乾燥帯域5にあった場合にはそうである。

湿った気体のこの部分は、まず冷却器17で冷却されるときに部分的に乾燥され、ここで、凝縮水分が排出管18を通して排出される。

次に、気体のこの部分は、吸気開口22まで運ばれて、混合装置19に吸入され、該装置内で、二次回路からやってくる気体のこの部分は、一次回路8からの乾燥すべき気体の部分と混合される。

明らかに、二次回路9は、必ずしも一次回路8から分離する必要はなく、常に湿った吸着および/または吸収剤7を乾燥するのに使用される独立の気体流から成るようにすることもできる。

当然、この装置の多くのパラメータは、調節することができ、たとえば、モーター12の回転速度ならびに冷却器17および冷却乾燥機1の冷却能力を調節することができ、また、測定器および制御回路を最適化のために備えることができる。

また、一次回路の部分8Iにおいて、乾燥すべき気体の、噴射管20の入口またはその上流における温度を調節することができる。

明らかに、前記制御ユニット39を有する冷却乾燥機1は、前記入口温度の制御および本発明の装置全体の制御のために、多くの可能性を与えるものである。

たとえば、冷却乾燥機1の回転速度を調節することができ、その結果、必要な露点を有する気体または空気を、熱帯条件下でも、エネルギー節約的なやり方で得ることができる。

実際、速度制御される冷却乾燥機1のスイッチを入れることにより、作動範囲をもっと高い周囲温度の場合にまでかなり広げられる。

好ましくは、冷却乾燥機1は、周囲温度に応じて、乾燥剤乾燥機2が、乾燥すべき空気を意図する露点まで乾燥させることができない場合にのみ、たとえば周囲温度35℃の場合に、スイッチが入れられる。

冷却乾燥機1は、ただちに全能力で働かせる必要はなく、エネルギー消費量が最小になるように、意図する露点の乾燥空気が得られるがどうかを見ながら、徐々に能力を強めることができる。

本発明の装置は、一部は温度測定点43および44のおかげで、広範囲の周囲温度において、エネルギー節約的なやり方で、意図する最高露点を有する乾燥空気または気体を生成させることができる。ここでは、速度制御される冷却乾燥機1は、適当な強さで、乾燥すべき空気を冷却する。

図２および３は、いくつかの事柄を説明するものであり、図２は、この装置で、周囲温度OTの関数として、実現される露点dPを示す。

曲線Aは、冷却乾燥機1を作動させない場合の、前記の装置における、周囲温度の関数としての露点の変化を示す。

曲線Ｂは、冷却乾燥機1を全能力で作動させた場合の、前記の装置における、周囲温度の関数としての露点の変化を示す。

明らかに、意図する露点Cは、それぞれの周囲温度たとえば曲線に示す35℃の場合に、冷却乾燥機1を制御して適当に作動させることにより、得ることができる。

図３は、冷却乾燥機1が前記のように制御されるときに、測定点44における温度T44が測定点43の温度T43の関数としてどのように変化するかを示す。

一般に、測定点43の温度は、周囲温度に応じて変化し、具体的には、周囲温度よりも約8℃高い。

測定点44の温度は、冷却乾燥機1が作動していない場合、または周囲温度35℃以下の示されている例の場合、測定点43の温度に事実上一致する。

冷却乾燥機1が作動させられると、測定点44の温度は低下する。

本発明は、例として示し、添付の図面に示した実施形態のみに限定されるものではない。逆に、本発明の乾燥装置は、本発明の範囲を逸脱することなく、いくつかの変形を施して製造することができる。

本発明の気体乾燥装置を模式的に示す図である。 本発明の装置の作用を示すグラフである。 本発明の装置の作用を示すグラフである。

符号の説明

1 冷却乾燥機
2 乾燥剤乾燥機
3 圧縮機部分
4 圧力タンク
5 乾燥帯域
6 再生帯域
7 吸着および/または吸収剤
8 一次回路
8A 8の部分
8B 8の部分
8C 8の部分
8D 8の部分
8E 8の部分
8F 8の部分
8G 8の部分
8H 8の部分
8I 8の部分
8J 8の部分
8K 8の部分
9 二次回路
10 分岐点
11 ローター
12 モーター
13 湿潤スペース
14 乾燥スペース
15 遮蔽板
16 遮蔽板
17 冷却器
18 排出管
19 混合装置
20 噴射管
21 混合管
22 吸気開口
23 液体分離器
24 弁
25 排出管
26 弁
27 弁
28 熱交換器
29 蒸発器
30 冷却回路
31 液体分離器
32 圧縮器
33 逆止め弁
34 凝縮器
35 ファン
36 フィルター/乾燥機
37 サーモスタット絞り弁
38 圧力/遮断スイッチ
39 制御ユニット
40 温度測定点
41 遮断弁
42 バイパス弁
43 温度測定点
44 温度測定点
45 水分離器
46 電子排水器
47 フィルター
48 吸気口
49 調節可能な入口弁
50 第一の圧縮器要素
51 中間冷却器
52 第二の圧縮機要素
53 予冷器
54 ファン
55 逆止め弁
C 冷却剤の流れの向き
G 気体の流れ

Claims (9)

1. 気体乾燥装置であって、
   乾燥帯域(5)および再生帯域(6)を有する圧力タンク(4)を使用する乾燥剤乾燥機(2)であって、吸着および/または吸収剤(7)を備え、これが前記乾燥帯域(5)および再生帯域(6)を交互に通過するように導かれる乾燥剤乾燥機(2)と、
   前記乾燥剤乾燥機(2)が備えられる一次回路(8)であって、乾燥すべき気体を乾燥剤乾燥機(2)の乾燥帯域(5)を通過するように導くことを可能にする一次回路(8)と、
   二次回路(9)であって、乾燥すべき気体の一部が乾燥剤乾燥機(2)の再生帯域(6)を通過するように導き、該帯域において水分を吸収することを可能にする二次回路(9)と、
   から成る気体乾燥装置において、
   一次回路(8)の前記乾燥剤乾燥機(2)の上流に配置される冷却乾燥機(1)をも有すること、
   を特徴とする気体乾燥装置。
2. 冷却乾燥機(1)が、主として、冷却回路(30)、熱交換器(28)、および水分離器(45)から成ることを特徴とする請求項１に記載の気体乾燥装置。
3. 冷却回路(30)が、可変速度制御のできる圧縮機(32)を有することを特徴とする請求項２に記載の気体乾燥装置。
4. 乾燥剤乾燥機(2)が冷却器(17)を有し、該冷却器が少なくとも二次回路(9)からの気体の冷却を行い、それによって液体が分離されることを特徴とする請求項１に記載の気体乾燥装置。
5. 乾燥剤乾燥機(2)が混合装置(19)を有し、該混合装置が、二次回路(9)からの気体を一次回路(8)からの気体と再混合することを特徴とする請求項１に記載の気体乾燥装置。
6. 混合装置(19)が乾燥剤乾燥機(2)内に組み込まれていることを特徴とする請求項５に記載の気体乾燥装置。
7. 一次回路(8)の冷却乾燥機(1)の上流に、熱交換器(28)および予冷器(53)が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の気体乾燥装置。
8. 二次回路(9)が、冷却乾燥機(1)の上流の分岐点(10)で一次回路(8)に連結されることを特徴とする請求項７に記載の気体乾燥装置。
9. 前記分岐点(10)の上流に、一段または多段で、場合によっては１つ以上の中間冷却器(51)を有する圧縮機要素を備えていることを特徴とする請求項８に記載の気体乾燥装置。

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