JP2619176B2 - 乾燥気体の間欠的供給に適した脱水装置および方法 - Google Patents

乾燥気体の間欠的供給に適した脱水装置および方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、使用する除湿機が除湿
能を有する膜からなる脱水装置および脱水方法に関し、
さらには、膜除湿機を使用した乾燥気体の間欠的供給に
適した脱水装置および脱水方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】多種類の気体の使用において、水の除去
が望ましい。たとえば、種々の理由で、空気から湿気を
除去することが必要である。薬剤の製造において、包装
作業中、前記薬剤を乾燥雰囲気に維持するだけでなく、
包装内に乾燥雰囲気を供給することも望ましい。気体を
除湿する他の用途には、夏季期間中の仕事と居所を快適
に保つための建物の除湿、通信システムに対する乾燥空
気の提供、繊維工業での利用、ある種の化学工程での利
用、石油工業での利用と、その他多数の工業分野での利
用がある。
【０００３】現在のところ、気体から水蒸気を除去する
方法は多数ある。１つの方法では、気体を吸湿剤、たと
えばシリカゲル、分子篩、生石灰塩化カルシウム、五酸
化リン、塩化リチウム、あるいは濃硫酸又はその種の他
のものと接触させて気体に含まれる水分の除去に関連し
ている。上述の吸湿剤の１つを用いる時は、使用ずみの
吸湿剤を処分するか、もしくは再生させるかのいずれか
が、常に必要である。このような処分もしくは再生は、
吸湿剤の再生中に使用する代替品を補給しないと、気体
を利用する装置の連続運転を不可能にする。
【０００４】気体から水分を除去する別の方法は、気体
の圧縮又は（及び）冷却による気体中に含まれる水分の
凝縮に関係するものである。この方法では連続作業によ
る利用を可能にするが、それは単一除湿法としては、大
量のエネルギーを必要とし、又凝固点以下のレベルまで
の除湿が極めて困難であるため、費用が嵩む点が不利で
ある。
【０００５】さらに最近開発された方法の１つでは、水
蒸気を、水蒸気に選択的透過性のある膜を使用して気体
から除去する。このような製品の実測は、ミズーリー州
セントルイスのパーミア社（Ｐｅｒｍｅａ，Ｉｎｃ．）
の製造にかかる「プリズム(R) （ＰＲＩＳＭ(R) ）、カ
クタス(R) （ＣＡＣＴＵＳ(R) ）」乾燥器である。アー
サーＷ．ライス（Ａｒｔｈｕｒ Ｗ．Ｒｉｃｅ）ほかに
よる米国特許で本明細書で参考として組み入れられてい
る米国第４，７８３，２０１号では、適当な膜分離と、
気体を有効に除湿する膜の利用法を開示する。
【０００６】上述の方法は、連続作業に不適当な装置又
は方法と共に連続作業に適当な１方法について詳論す
る。ある種の「連続」作業が、それにもかかわらず、中
断されることがわかった。それは、単に連続乾燥気体に
は断続させる必要性が存在するからである。
【０００７】水蒸気を膜で除去する方法を利用する時、
基本的に２つの方法がある。その１つは、均一膜を利用
し、他の１つは多孔質膜を利用する方法である。大抵の
膜装置では、その膜を透過する気体部分又は代替の乾燥
気体を用いて透過した水蒸気を掃引する。一般に、掃流
は、除湿しようとする気体の流れに対し向流である。結
果として、大きい水分の濃度勾配が前記流れ行程に沿っ
て存在する。しかし、この向流掃引流れを利用すると、
単一小型膜装置において連続乾燥の高性能が発揮でき
る。（アーサー Ｗ．ライスほかの米国特許第４，７８
３，２０１号参照）。
【０００８】これらの膜装置は、膜を横切る圧力勾配を
必要とする。圧力勾配は、膜を横切る気体の輸送に２方
法が可能になる。前記均一膜使用の場合、気体を片側で
吸着し、分散させて反対側に通し、その後、脱着させる
必要がある。多孔質膜使用の場合、気孔の大きさが、大
きさの異なる分子と、異なる平均自由行程をもつ分子に
対し異なる速度で流す。いくつかの膜気体分離装置、た
とえば上述の「カクタス(R) 」乾燥器は、これも制御多
孔性を有する透過性表面を用いるという単純な理由で２
つの方法を用いて運転する。
【０００９】循環式圧力装置、たとえば空気圧縮機が始
動や停止をする空気圧縮機作業においては、膜除湿機の
性能が一定の複雑さを必要とする。圧縮機が初期低圧で
始動すると、非常に少ない水分の分離しか起こらない
で、膜装置の乾燥生成物出口には高水分の生成物が流れ
て、下流の配管に入る。もちろん、これは乾燥気体装置
の使用にとっては不利である。そのうえ、低圧での初期
流れ中の供給気体が水蒸気を連行する。その水蒸気の割
合は、前記圧縮機がその標準作業圧力に達し、水分の大
部分が液体として圧縮機後冷却器に除去されてから前記
気体を圧縮した形で送出する時に比べ大である。その結
果、この大きい割合の過剰水分は、膜装置中の圧力がほ
ぼ一定の温度で急速に増加するに従って強制的に凝縮さ
れる。
【００１０】いくつかの膜乾燥機たとえば上述のカクタ
ス(R) 空気乾燥機にとって、膜材料それ自体には水に対
する適度に高い吸着能力を備えている。従って、膜を乾
燥気体源でパージする処置をとった場合、過剰初期水分
は、膜の質量内で吸着され、その大部分が装置圧力に達
するまで乾燥製品出口に到達することを妨げる。いった
ん装置圧力に達すると、水分は透過気体と共に乾燥機を
出る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、カートリッ
ジ式膜除湿機を用いた圧縮気体の脱水を行うようにした
間欠的乾燥気体供給装置における供給気体の脱水方法の
改善を図ることを目的とするものであり、具体的には作
業開始直後の作業圧力が標準圧力に到達する間において
も、圧縮機の作動が中断している間においても、カート
リッジ式膜除湿機におけるパージや掃気を行う必要なく
乾燥気体の供給が可能であるような脱水方法を提供する
ことを目的とするものである。
【００１２】また、本発明は、組立が簡単で装置部品の
頻繁な交換の必要がなく、操作に際してのエネルギー消
費が比較的少なくて済むような乾燥空気の間欠的供給に
適した脱水装置および脱水方法を提供することを目的と
するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の目的とする間欠
的乾燥気体供給を行うような場合には、サイクル式圧縮
装置、例えば圧縮操作が始動、停止を繰り返す空気圧縮
機等が用いられるが、このような場合における膜除湿操
作の実施には著しい複雑性が要求される。則ち圧縮機の
初期低圧での始動時においては、極めて少量の含有水分
の分離しか行われないので、そのまま作業を遂行すると
膜除湿機の乾燥気体製品出口からはかなり高水分の気体
が放出されて下流の配管に流入する結果となり、乾燥空
気供給装置にとってまさに好ましくない。
【００１４】圧縮機からの初期の低圧気体流に含まれる
水蒸気量は、圧縮機による気体圧力がその後所定圧力に
達したときの圧縮気体に含まれる水蒸気量よりもかなり
大きい。この過剰の水蒸気は、膜除湿機中の圧力がほぼ
一定の温度で急激に増加するに従って凝縮を起こす。
【００１５】ある種の膜除湿機、例えば上述したカクタ
スＲ空気乾燥機においては、膜材料自体が高い水分吸着
能を有している。従って装置圧力が正常に達するまでに
含有する水分の大部分が乾燥気体製品出口に達すること
がないようにするためには、膜除湿機に乾燥気体による
パージ操作を加えて過剰な初期水分を膜基質内に吸着さ
せる方法をとらなくてはならない。
【００１６】従って上記の目的を達成するための本発明
は、乾燥気体の間欠的供給装置において、（ａ）処理す
べき気体の導入口と、圧縮気体の排出口と、該気体の凝
縮部分の排出口とを有する圧縮機と、（ｂ）前記圧縮機
で排出された圧縮気体を受け入れ、かつ該圧縮気体が第
１の所定圧力に達したときに開いて該圧縮気体を下記
（ｃ）の膜除湿機へ排出させるように作動する第１の背
圧制御弁と、（ｃ）前記背圧制御弁から排出された圧縮
気体の導入口と、不透過乾燥気体製品の排出口と、透過
気体排出口とを有する膜除湿機と、（ｄ）前記膜除湿機
から排出された該不透過乾燥気体製品を受け入れ、かつ
該膜除湿機内の気体圧力が前記第１の所定圧力よりも高
い第２の所定圧力に達したときに開いて該不透過乾燥気
体製品を間欠的気体供給装置へ排出させるように作動す
る第２の背圧制御弁とからなる乾燥気体の間欠的供給に
適した脱水装置を特徴とするものである。
【００１７】本発明の脱水装置においては、圧縮機内の
気体圧力が第１の所定圧力に達すると膜除湿機に導入さ
れ、また膜除湿機内の圧力が第１の所定圧力よりも高い
第２の所定圧力に達し、得られる不透過乾燥気体製品が
所望の条件に適合するときに乾燥気体供給装置に排出さ
れるように第１および第２の背圧制御弁の開閉を制御す
る制御手段を備えている。また、該制御手段は、乾燥気
体供給装置での要給量が所定の量以下になると両背圧制
御弁の閉鎖を行うように作動する。
【００１８】さらに本発明は、乾燥気体の間欠的供給を
行うに際して、（ａ）水分含有供給気体を第１の所定圧
力に圧縮する工程と、（ｂ）前記供給気体を加圧下で凝
縮可能な水分を凝縮水として除去するのに十分な温度に
冷却する工程と、（ｃ）前記供給気体を、少なくとも前
記第１の所定圧力に等しい圧力に維持しつつ、透過物排
出口と、不透過乾燥気体製品排出口とを有する膜除湿機
に導入する工程と、（ｄ）前記膜除湿機の不透過乾燥気
体製品排出口からの乾燥気体の排出が停止された状態で
前記加圧供給気体を該膜除湿機に導入し、これによって
該膜除湿機内の圧力が前記第１の所定圧力よりも高い第
２の所定圧力に達するまで該膜除湿機から排出される気
体の全部を前記透過物排出口へ流出させるようにする工
程と、（ｅ）膜除湿機内の圧力が前記第２の所定圧力に
達したときに、不透過乾燥気体製品出口から不透過乾燥
気体製品を間欠的気体供給装置へ排出する工程とからな
り、（ｆ）前記工程（ａ）乃至工程（ｅ）について停
止、再開を繰り返すことを特徴とする乾燥気体の間欠的
供給に適した脱水方法を特徴とするものである。上記本
発明の脱水方法における工程（ａ）において供給気体に
付加する第１の所定圧力は、少なくとも３４５Ｋｐａで
あることが好ましい。また、本発明の方法において、工
程（ｅ）において得られる不透過乾燥気体製品は容量比
で０．３％以下の水分を含有するものである。またさら
に、前記工程（ｄ）において膜気体分離手段内で付加す
る第２の所定圧力は、前記工程（ａ）において水分含有
供給気体に付加する第１の所定圧力よりも少なくとも５
％は高い圧力であることが好ましい。また本発明の方法
において、工程（ａ）の始動から工程（ｅ）における脱
水乾燥気体製品が必要乾燥条件を満足し間欠的乾燥気体
供給装置に放出されるまでの時間は最大３０秒間で十分
である。なお、本明細書においては「背圧制御弁」を
「ＢＰＲ弁」と称することもある。
【００１９】本発明の脱水装置における除湿機には膜気
体分離手段が使用されるが、該装置は特に乾燥気体を間
欠的に供給するのに適したものとしなくてはならない。
即ち、乾燥気体を間欠的に供給するためには、当然脱水
工程において停止と始動を頻繁に繰り返す必要がある。
そして気体供給装置における乾燥気体の供給が中断する
ときには、新たな圧縮機の低圧始動による水分含有気体
が蓄積して膜除湿機に滞留するのでこれを防止すること
が必要である。水分含有気体の蓄積が防止されないと、
該膜除湿機の圧力が乾燥度が十分な気体が得られるよう
な圧力に達するまでの間に、水分含有気体を除湿機の乾
燥気体製品出口から放出する結果となるからである。し
たがって、膜除湿機内で得られる乾燥気体製品が所望の
乾燥水準に達するまでは、始動時の多量に含水する気体
製品が間欠的気体供給装置に到達しないようにすること
が肝要である。本発明は少なくとも２基の背圧制御弁を
使用し、その１基は圧縮機からの圧縮気体を膜除湿機に
導入するための導管の途中に設置して該膿除湿機に導入
する圧縮気体の圧力を制御し、他の１基は膜除湿機から
の乾燥気体製品を気体供給装置に導入する導管の途中に
設置することによって、それぞれの気体流の導入圧力の
調整を行い、これによって短時間で上記の要望に沿った
乾燥度の高い気体を間欠的乾燥気体供給装置に導入する
ことができるような脱水装置並びに脱水方法を提供する
ものである。
【００２０】また本発明は、逆流パージなしに間欠操業
が可能で要求に応じて直ちに乾燥気体の供給をすること
ができるような乾燥気体供給装置に適した脱水装置およ
び脱水方法を提供するものである。
【００２１】
【作用】図１は、本発明の装置および工程の一実施態様
を示すものの概略図である。空気その他の含水供給気体
は圧縮機１０によって圧縮され、該圧縮気体は導管１２
を通して第１背圧制御弁１４に送られる。該導管１２に
は圧縮気体の冷却により生成した凝縮水のすべてを導管
１１を通して外部に排出する手段を備えている。圧縮気
体が予め定められた第１の所定圧力に達すると、該第１
背圧制御弁１４は開いて圧縮気体を導管１６を介して膜
除湿機１８に放出する。
【００２２】前記膜除湿機１８は、圧縮気体導入口２０
と、不透過乾燥気体製品排出口２２および透過気体排出
口２４を有する膜気体分離手段とにより構成される。該
膜除湿機１８では、圧縮気体流は不透過乾燥気体製品流
と透過気体流とに分離され、該不透過乾燥気体製品流
は、乾燥気体製品排出口２２により膜除湿機１８から排
出され、また透過気体流は、透過気体排出口２４から外
部に放出される。運転開始時から膜除湿機１８内の圧力
が第１の所定圧力よりも高い第２の所定圧力に達するま
では、第２背圧制御弁２８は閉じた状態になっているた
めに乾燥気体製品排出口からの排出管路は事実上閉ざさ
れており、膜除湿機１８を透過する圧縮気体のみが該膜
除湿機１８の透過気体排出口２４から外部に放出され
る。膜除湿機１８内の圧縮気体流が第２の所定圧力に到
達し、膜除湿機１８内で所望の乾燥水準の乾燥気体が得
られる状態になると該第２背圧制御弁２８が開いて、不
透過気体流は乾燥気体製品として乾燥気体製品排出口２
２から排出され加圧された状態で導管２６、第２背圧制
御弁２８および導管３２の順で流通して間欠的乾燥気体
供給装置３２へ継続して導入される。
【００２３】乾燥気体供給装置３２は、膜除湿機１８か
ら得られた不透過乾燥気体製品を貯蔵し、必要に応じて
間欠的に乾燥気体製品を需要者に供給する装置である。
該装置の詳細は本発明において重要なものでないから省
略する。但し、該乾燥気体供給装置３２は乾燥気体製品
の需要を測定する運転制御装置３６と組み合わせること
ができる。即ち、乾燥気体製品の需要があるときに該運
転制御装置３６が圧縮機１０を作動させ、脱水装置の運
転が開始される。該運転制御装置３６は、電子制御装
置、手働制御装置等、乾燥気体供給装置３２と適切に連
動させ得るものであればどのような制御装置を使用して
もよい。
【００２４】図２は、本発明の他の実施態様を示すもの
であって、構成の大部分は図１と同様である。圧縮機１
１０により圧縮された含水供給気体は、導管１１２に放
出されて冷却され、生じた凝縮物は導管１１１によって
外部に排出される。導管１１２の圧縮気体は、第１背圧
制御弁１１４に到達し、該背圧制御弁１１４は予め定め
られた第１の所定圧力に達すると解放されて、該圧縮気
体は導管１１６を経て導入口１２０から膜除湿機１１８
に導入され、該膜除湿機１１８で透過気体排出口１２４
から外部に排出される透過気体と、気体製品排出口１２
２から排出されて導管１２６を介して制御弁１２９に達
する不透過乾燥気体製品とに分離される。導管１２６内
の乾燥気体製品の圧力が前記第１の所定圧力よりも高い
第２の所定圧力に達すると、該制御弁１２９は、該乾燥
気体製品を導管１２７または導管１３３のいずれかに分
配するように作動する。導管１２７に分配された乾燥気
体製品は、図１と同様な手順で第２背圧制御弁１２８、
導管３０を経て乾燥気体供給装置１３２に導入される。
乾燥気体製品が導管１３３に分配される場合には、該乾
燥気体製品は、背圧制御弁１３１により制御されて、第
２の乾燥気体供給装置（図示せず）または直接需要家に
供給される。運転制御装置１３６は、乾燥気体製品供給
装置１３２の供給情報を受けて圧縮機１１０の始動停止
を制御するのみならず膜除湿機１１８内の圧力が前記第
２の所定圧力に到達するまでは制御弁の作動をも制御す
る。即ち膜除湿機１１８内の圧力が第２の所定圧力に達
するまでは制御弁１２９は乾燥気体製品の導管１２７ま
たは導管１３３のいずれかへの分配のための作動を行わ
ない。図２に示した上記以外の装置部品の符号は、図１
において相当する部品符号を１００代に置き換えたもの
であり、その機能も図１におけるものとほとんど変わる
ことがないので説明を省略する。
【００２５】図３は、本発明のさらに他の実施態様を示
すものであり、この装置においては装置の始めの部分に
制御装置２３６を介して圧縮機２１０に信号を与える水
分含有気体貯蔵タンク２１３を設けたことが先の２つの
実施態様におけるものと異なる。該貯蔵タンク２１３
は、該貯蔵タンク２１３において生成する凝縮液の大部
分を外部に排出するための導管２１１を備えている。本
実施態様の装置は、膜除湿機２１８で得られる乾燥気体
の需要量が圧縮気体全量のほんの一部であるような場合
または該供給装置の需要者の他に他の需要者がある場合
のために設計されたものである。たとえば、もし弁２３
１を開放し乾燥気体製品流が圧縮機の容量を超えて、出
口２３４を通って乾燥気体製品を分配する乾燥気体供給
装置２３２および弁２３１を通過する他需要者の両者の
ために供給されるような場合には、背圧制御弁２２９は
圧力の低下するにしたがって閉ざされ不十分な乾燥気体
製品が導管２２７に流入しないようにすることができ
る。もし水分含有気体貯蔵タンク２１３中の水分含有気
体の量が他需要者のための供給量を上回るようになった
ときは、該過剰水分含有気体は、弁２１９を開放するこ
とにより導管２１５から、導管２１７を経て、導管２２
１より外部に放出することができる。図３に示されるよ
うに、他の需要者は、導管２２６、導管２３３を経て供
給される乾燥気体を弁２３１を操作することによって導
管２３５により供給を受けることになる。なお図３の装
置におけるこれ以外の装置部品の符号は図２における相
当する部品符号を２００代に替えたのみであり、またそ
れらの機能は図２に示したものと同様であるので説明は
省略する。
【００２６】全く簡単なことであるが、乾燥気体供給装
置において脱水機構において、圧縮機の後に少なくとも
１基の背圧制御装置を使用することによって、膜除湿機
に導入される前の供給含水気体の圧力制御を行うことが
でき、これによって膜除湿機中への過剰水分含有気体に
よる凝縮水の生成や未圧縮気体の導入を防止することが
でき、また膜除湿機における脱水作業を迅速化すること
ができる。また第１の背圧制御装置に加えて、第２の背
圧制御装置を膜除湿機の乾燥気体製品排出口側に設ける
ことにより、膜除湿機から得られた乾燥気体製品が不十
分な乾燥状態で乾燥気体供給装置に導入されることがな
いように圧力制御を行うことができる。その場合、不十
分に除湿された気体は該第２の背圧制御装置が乾燥気体
を膜除湿機の乾燥気体製品排出口から乾燥気体供給装置
に導入されるようになるまで、該膜除湿機の透過物排出
口から排出される。原則的に供給気体は、その水分含有
量が約０．３容量％になるまで除湿される。
【００２７】前記した第１の背圧制御装置（弁）は、第
１の所定圧力に達するまで含水気体が一切膜除湿機に到
達することがないように作動する。該第１背圧制御弁は
予め乾燥気体供給装置の標準操作圧力の５０乃至８０％
にほぼ等しい圧力に設定される。該設定圧力は、圧縮さ
れた含水供給気体が該圧力に達すると圧縮機中での圧縮
により該含水気体中に存在する凝縮可能な過剰水分の大
部分が凝縮として生成除去されるような圧力であること
が望ましい。圧縮気体が第１背圧制御弁の設定圧力に達
すると該背圧制御弁は開放され、あらかたの過剰水分が
除去された含水圧縮気体は膜分離手段を有する膜除湿機
に到達する。そして該膜除湿機において該含水圧縮気体
は、透過含水気体流と不透過乾燥気体製品流とに分離さ
れる。該膜除湿機の排出口側に設けられた第２の背圧制
御装置（弁）は、乾燥気体供給装置における標準操作圧
力に達するまでは閉じたままの状態におかれる。したが
ってその間膜除湿機に導入された圧縮気体は、不透過乾
燥気体製品排出口からの排出は行われないので、その排
出気体の全てが透過気体排出口からのみ排出し続ける。
そして膜除湿機の圧力が乾燥気体供給装置の標準操作圧
力に近い圧力の前記第２の所定圧力に達すると、該膜除
湿機内の不透過乾燥気体は所望の乾燥状態となり、前記
第２の背圧制御弁が開放されて乾燥気体製品は乾燥気体
製品排出口から排出されて乾燥気体供給装置に導入さ
れ、そこから需要家の使用に供される。なお、乾燥気体
供給装置の操作圧力は、第２の背圧制御弁を開放位置に
するために設定される第２の所定圧力よりも少なくとも
５％高い圧力である。
【００２８】本発明の脱水システムは、圧縮機の作動開
始時および膜除湿機からの乾燥気体の供給装置への導入
時に脱水システムに信号を送る作業制御装置を設けるこ
とが望ましい。また、本発明の装置には種々の変形を行
うことが可能である。たとえば、供給含水気体が天然ガ
スである場合には、圧縮、冷却気体から排出された凝縮
物には水分のみならず、比較的高炭素含有水素、例えば
プロパン、ブタン等が含まれるので回収利用することが
できる。
【００２９】以上述べたように、本発明によれば、乾燥
気体を間欠的に必要とする需要者にとって、乾燥気体を
自在に供給できる簡単でかつ経済的な供給手段を提供す
ることができる。そして乾燥気体のほぼ全量を無駄な
く、また所望の乾燥気体製品基準を満たした状態で迅速
に需要者に供給することができる。また、本発明によれ
ば、始動、停止が繰り返される間欠的な運転を行って
も、特に膜除湿機内の乾燥気体によるパージを行う必要
がないので効率的である。
【００３０】
【実施例】次の実施例は本発明の例証となるが、それに
制限を加えるものではない。実施例１ 圧縮気体を受入れタンクに送り出して、約１００ｐｓｉ
ｇ（６８９ＫＰａ）の圧力で圧縮空気の溜めを設ける。
受入れタンクは、圧縮機からの空気流れの脈動にダンパ
ーとして作用し、従って圧縮空気はほぼ一定の圧力で供
給される。前記タンクはさらに貯蔵容器として、又圧縮
空気の冷却器として、さらに前記タンク内での冷却中に
凝縮される水分が容易にタンクから除去される凝縮水分
トラップとして作用する。前記受入れタンクには定期的
に排出され凝縮水分除去用の出口を備える。
【００３１】前記受入れタンクからの冷却空気は濾過
器、好ましくは組み込みプレフィルターの付属するコア
レッセントフィルターを通過する。この方法で、圧縮機
からの油類とその他の微粒物質が工程から除去されて、
膜除湿機を詰まらせることがない。
【００３２】濾過空気は、圧力が５０ｐｓｉｇ（３４５
Ｋｐａ）に達して初めて、圧縮空気が除湿機に通せるよ
うな方法で設定された背圧制御装置弁を通過する。前記
除湿機において、空気を乾燥圧縮空気生成物流れと、水
分の相当の部分を含む流れとに分離する。両生成物流れ
を、除湿機内の圧力が所定の装置圧力、たとえば８０ｐ
ｓｉｇ（５５２ＫＰａ）に達するまで透過物質出口を通
して排出させる。この圧力に達するに従って、第２背圧
制御弁が開放する。
【００３３】乾燥空気製品がここで単数又は複数の使用
者に利用可能となる。この実施例では、乾燥空気を必要
とする場所を２つ設定している。第１の使用者は乾燥空
気をほとんどもしくは全く必要としていない。第２の使
用者は乾燥空気だけを必要とする。前記第２の使用者に
間違えて除湿機の始動空気を送らないために、装置に、
前記第２使用者乾燥生成物空気供給の前、除湿機につづ
く管路に第２背圧制御装置を設ける。前記第１使用者へ
の供給は、前記除湿機の後、前記第２背圧制御装置の手
前の管路で行なう。
【００３４】背圧制御装置（ＢＰＲ）には少くとも３つ
の利点が備わる。除湿機の上流に取り付けられたＢＴＲ
は、始動時の受入れタンクから装置への流れを、圧縮機
が前記受入れタンク中の圧力が少くとも５０ｐｓｉｇ
（３４５ＫＰａ）になるだけの空気を圧縮するまですべ
てを止める。この圧力増大に対する利点には、圧力を貯
蔵もしくは抜取る装置の他の部分が関係していないため
圧力増大には比較的短い時間ですむことが含まれる。圧
力増大は、供給空気の冷却、従って水分の所望の凝縮を
可能にし、ひいては過剰水分の除去を容易にする。その
うえ、ＢＰＲ弁を除湿機の前方に置くと、前記除湿機の
入口における圧力が十分になって、除湿機内部の膜が、
気体を湿潤流れと乾燥生成物気体流れとに分離するその
機能を始動するまで供給空気が除湿機に流入しないよう
になる。低圧湿潤空気が除湿機に漏れるかあるいは浸出
するようになる場合、この湿潤空気は膜除湿機を「チョ
ーク」する傾向がある。
【００３５】一般には、使用者に繋がる乾燥生成物空気
供給管路に水分警報装置を配置する。前記第２ＢＰＲ弁
は、乾燥気体生成物の圧力が第２の使用者の必要条件を
満足させるまで閉鎖のままにする。
【００３６】工程の始動時は、両ＢＰＲ弁は閉鎖され
る。第１ＢＰＲ弁は、プロセス圧力が十分で圧縮供給材
料気体を受入れタンクから除湿機に供給する時開放して
いる。第２ＢＰＲ弁は、除湿機が、湿潤気体のパージに
十分で、かつ第２の使用者の乾燥気体装置の規格に合う
乾燥気体の有効生産に十分な圧力になるまで、乾燥生成
物気体が第２の使用者に供給されないようにする。この
後者の時点で、第２ＢＰＲ弁が開放して、乾燥生成物気
体は第２の使用者に供給される。
【００３７】乾燥気体装置は、水分警報装置と分流弁を
備え、規格に合わない気体を別の使用者入口に、あるい
は別の貯蔵のためバイパス入口に迂回させる。又は、乾
燥生成物気体が再度規格通りになったことを前記水分警
報装置表示器が示すまで使用するかである。
【００３８】温度１００°Ｆ（３７．８℃）入口露点
で、９０ｐｓｉｇ（６２０ＫＰａ）の試験平均圧力に対
する除湿機の性能は表１の通り：
【００３９】
【表１】 ――――――――――――――――――――――――――――――――――― 乾燥空気流量 露 点℃ 露 点℃ ――――――――――――――――――――――――――――――――――― ＳＣＦＭ （ｍ３／分） 圧力90PSIG １気圧 ――――――――――――――――――――――――――――――――――― ４．８ （０．１２９） ４０ ０ ３．７ （０．０９９） ２０ −２０ ３．０ （０．０８０） ０ −３６ ２．５ （０．０６７） −２０ −５０ ２．１ （０．０５６） −４０ −６２ ―――――――――――――――――――――――――――――――――――
【００４０】要約すれば、第２ＢＰＲ弁と水分警報装置
は、露点が警報装置を通過するための十分な低さを有し
ていない限り、気体を第２使用者に流すことをしない。
始動に際し圧力が５０ｐｓｉｇ（３４５ＫＰａ）以上に
増加すると、膜除湿機は機能し始めて、乾燥のために必
要とされる内部パージが行われる。引き続き圧力が８０
ｐｓｉｇ（５５２ＫＰａ）まで上昇を続けるが、この間
除湿機が高い乾燥気体を生ずるようになるまでは十分な
時間がかかる。やがて圧力が８０ｐｓｉｇ（５５２ＫＰ
ａ）に達し、気体が膜除湿機から排出されて水分警報装
置に向かって流れると、警報装置は速やかに乾燥して、
警報装置はほぼ３０秒以内で復元する。
【００４１】もし第１使用者が乾燥気体製品を抜き取る
間に、気体供給装置内の圧力が８０ｐｓｉｇ（５５２Ｋ
Ｐａ）以下に低下する場合は、第２使用者への気体の供
給は停止される。これにより、より多くの乾燥気体製品
を第１使用者に供給でき、しかもその流れは乾燥状態を
保つことができる。もし第１使用者がその使用を中止
し、気体供給装置の圧力が再び８０ｐｓｉｇ（５５２Ｋ
Ｐａ）以上に復帰するときは、気体流は第２使用者に向
けて自動的に流れ、警報装置が作動することもなく、し
たがって乾燥気体製品が警報装置のバイパスに流れるこ
とによる損失も起きない。
【発明の効果】以上のべたように、本発明の脱水装置お
よび脱水方法によるときは、始動、停止が頻繁に繰り返
される場合においても、含水気体の脱水乾燥を迅速かつ
効率的に行うことができるので、間欠的乾燥気体供給に
適した脱水装置ならびに脱水方法であるといえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様を示すものの概略図であ
る。
【図２】本発明の他の実施態様を示すものの概略図であ
る。
【図３】本発明のさらなる実施態様を示すものの概略図
である。
【符号の説明】
１０、１１０、２１０ 圧縮機 １１、１１１、２１１ 導管（凝縮水の排出用） １２、１１２、２１２ 導管（圧縮気体の第１ＢＰＲ弁
への送り用） １４、１１４、２１４ 第１背圧制御弁 ２１５ 導管（過剰水分含有気体の排出用） １６、１１６，２１６ 導管（圧縮気体流） ２１７ 導管（圧縮気体流） １８、１１８，２１８ 膜除湿機 ２１９ 弁（過剰水分含有気体の排出用） ２０、１２０、２２０ 膜除湿機導入口 ２２１ 導管（過剰水分含有気体の排出用） ２２、１２２、２２２ 不透過乾燥気体排出口 ２４、１２４、２２４ 透過気体排出口 ２６、１２６、２２６ 導管（乾燥気体製品流） ２８、１２８、２２８ 第２ＢＰＲ弁 ３０、１３０、２３０ 導管（乾燥気体製品流） １３１、２３１ 弁（他需要者向け乾燥気体製品排出
用） ３２、１３２、２３２ 間欠的乾燥気体供給装置 １３３、２３３ 導管（他需要者向け乾燥気体製品供給
用） ３４、１３４、２３４ 出口 １３５、２３５ 導管（他需要者向け乾燥気体製品供給
用） ３６、１３６、２３６ 操作制御装置

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 乾燥気体の間欠的供給装置において、 （ａ）処理すべき気体の導入口と、圧縮気体の排出口
    と、該気体の凝縮部分の排出口とを有する圧縮機と、 （ｂ）前記圧縮機で排出された圧縮気体を受け入れ、か
    つ該圧縮気体が第１の所定圧力に達したときに開いて該
    圧縮気体を下記（ｃ）の膜除湿機へ排出するように作動
    する第１の背圧制御弁と、 （ｃ）前記第１の背圧制御弁から排出された圧縮気体の
    導入口と、不透過乾燥気体製品排出口と、透過気体排出
    口とを有する膜除湿機と、 （ｄ）前記膜除湿機から排出された不透過乾燥気体製品
    を受け入れ、かつ該膜除湿機内の圧力が第１の所定圧力
    よりも高い第２の所定圧力に達したときに開いて該不透
    過乾燥気体製品を間欠的に気体供給装置へ排出するよう
    に作動する第２の背圧制御弁と、 からなる乾燥気体の間欠的供給に適する脱水装置。
  2. 【請求項２】 前記第１背圧制御弁および前記第２背圧
    制御弁の開閉を制御するための制御装置を備えているこ
    とを特徴とする請求項１記載の乾燥気体の間欠的供給に
    適した脱水装置。
  3. 【請求項３】 乾燥気体の間欠的供給を行うに際して、 （ａ）水分含有供給気体を第１の所定圧力に圧縮する工
    程と、 （ｂ）前記供給気体を加圧下で凝縮可能な水分を凝縮水
    として除去するのに十分な温度に冷却する工程と、 （ｃ）前記供給気体を、少なくとも前記第１の所定圧力
    に等しい圧力に維持しつつ、透過物排出口と、不透過乾
    燥気体製品排出口とを有する膜除湿機に導入する工程
    と、 （ｄ）前記膜除湿機の不透過乾燥気体製品排出口からの
    乾燥気体の排出が停止された状態で前記加圧供給気体を
    該膜除湿機に導入して、該膜除湿機内の圧力が前記第１
    の所定圧力よりも高い第２の所定圧力に達するまで該膜
    除湿機から排出される気体の全部を前記透過物排出口へ
    流出させるようにする工程と、 （ｅ）膜除湿機内の圧力が第２の所定圧力に達したとき
    に、不透過乾燥気体製品出口から不透過乾燥気体製品を
    間欠的気体供給装置へ排出する工程とからなり、 （ｆ）前記工程（ａ）乃至工程（ｅ）について停止、再
    開を繰り返すことを特徴とする乾燥気体の間欠的供給に
    適した脱水方法。
  4. 【請求項４】 前記（ａ）工程における第１の所定圧力
    は少なくとも３４５ＫＰａであることを特徴とする請求
    項３記載の間欠的な乾燥気体供給に適した脱水方法。
  5. 【請求項５】 前記（ｅ）工程で得られる乾燥気体は容
    量比で０．３％以下の水分を含有するものであることを
    特徴とする請求項３記載の乾燥気体の間欠的供給に適し
    た脱水方法。
  6. 【請求項６】 前記工程（ｄ）における第２の所定圧力
    は、前記工程（ａ）における第１の所定圧力よりも少な
    くとも５％高い圧力であることを特徴とする請求３記載
    の乾燥気体の間欠的供給に適した脱水方法。
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