JP4261685B2 - 圧縮気体の除湿装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸着剤を用いて湿った圧縮気体を吸着除湿して乾燥する、圧縮気体の除湿装置に係わり、特に、乾燥気体の状態を検知する検知手段の配置構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の除湿装置においては、乾燥した気体、たとえば乾燥空気を連続して供給するため、活性アルミナ、シリカゲル、合成ゼオライトあるいは塩化リチウムなどの吸着剤を容器に充填した吸着筒が二基用意される。一方の吸着筒に湿った圧縮空気を導き吸着除湿して乾燥空気とし、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筒に導き、前段階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筒からパージする再生をなす。
【０００３】
このような一方の吸着筒における圧縮空気の乾燥と、他方の吸着筒における吸着剤の再生は同時に並行して行われるとともに、所定時間経過後に両吸着筒間に設けられた切換え弁を切換えて、連続的に乾燥空気を供給する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この種の装置において、供給先には常に一定の乾燥度の乾燥空気を供給しなければならないし、また環境条件によっては吸着剤の吸着作用を軽減させる、いわゆる省エネ運転に移行する場合もある。そのための検知手段を備え、各吸着筒から導出される乾燥空気の状態を検知して装置の制御手段へ検知信号を送り、ここで判断してたとえば切換え手段などの駆動機構を制御するようになっている。
【０００５】
ところで、上記各吸着筒に導かれる湿った圧縮空気は、吸着筒中の吸着剤に圧力をかけるので、吸着剤相互が擦れる。ついには、吸着剤の一部が微粒子化し、乾燥空気とともに吸着筒から出てしまう。この除湿装置から給出される乾燥空気はフィルタを通過するようになっていて、ここで微粒子化した吸着剤が捕捉される。したがって、供給先へは乾燥空気のみが確実に供給される。
【０００６】
しかしながら、上記検知手段は吸着筒と装置出口である給出口とを連通する給出路の中途部もしくは給出口近傍に配置されているため、乾燥空気に混在する吸着剤微粒子が付着し易い。長期の使用に亘れば、吸着剤微粒子が検知手段に堆積して乾燥空気との間に介在してしまい、検知手段の検知精度が損なわれて信頼性の低下をきたす。
【０００７】
本発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、湿度センサの配置位置を選択することにより、微粒子化した吸着剤の湿度センサへの付着を可能な限り規制して、検知精度の向上および信頼性の向上を図った圧縮気体の除湿装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を満足するため本発明の圧縮気体の除湿装置は、吸着剤を充填する一対の吸着筒と、これら吸着筒に連通する連通路およびこの連通路に設けられる切換え手段を備え、湿った圧縮気体を一方の吸着筒へ導いて吸着除湿して乾燥させ、この乾燥気体の一部を他方の吸着筒に導いて前段階で吸湿能力が低下した吸着剤から湿分を脱着しかつパージする再生を並行して行い、両吸着筒の間で乾燥と再生を交互に切換えて連続的に乾燥気体を供給する装置において、各吸着筒の端部に設けられ逆止弁を備えた弁室と、各吸着筒の弁室相互を連通し各吸着筒で吸着除湿された乾燥気体を弁室を介して導く給出路と、この給出路の一端側に設けられ乾燥気体を外部へ給出案内する給出口と、この給出口が設けられる端部とは反対側の給出路の他端側に取付けられ乾燥気体の湿度を検知する湿度センサとを具備する。
【００１０】
上記給出路の一端側に設けられ給出路に導かれる乾燥気体の一部を湿度センサに接触させ、さらに乾燥気体の流量を制限したうえで給出路から大気へ開放する放出手段を具備する。
【００１１】
このような課題を解決する手段を採用することにより、各吸着筒から微粒子化した吸着剤が乾燥気体とともに出ても、ほとんど湿度センサへ向かうことなく給出口から給出される。湿度センサへは比較的きれいな乾燥気体が流れて、吸着剤微粒子の付着を可能な限り規制する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面にもとづいて説明する。
図１に、圧縮気体の除湿装置の外観を斜視図として示す。この除湿装置は、下部側の架台１と、この架台１の一側部上に取付けられる電気部品箱２と、架台１の他側部上に取付けられる２基の吸着筒（説明の都合上、以下、図の左側吸着筒をＡ筒と呼び、図の右側吸着筒をＢ筒と呼ぶ）３，４と、これらＡ，Ｂ筒３，４の上端部に亘って載設されるアウトレットヘッド５、およびＡ，Ｂ筒下端部に亘って取付けられるインレットヘッド１５とから構成される。
【００１３】
このアウトレットヘッド５は、複数本の支柱ボルト６…とナット７…を介して架台１に取付け固定され、よってＡ，Ｂ両筒３，４の固定保持がなされている。上記インレットヘッドは、上記架台１に取付けられる蓋板８によって遮蔽されている。上記アウトレットヘッド５の一側面には、装置内で吸着乾燥した気体を所定の供給先に給出案内するための給出口９が設けられ、かつ架台１の一側面には湿った圧縮気体を装置内へ導入案内するための導入口１０が開口される。
【００１４】
また、アウトレットヘッド５の中央部には湿度インジケータ１１が設けられ、さらにアウトレットヘッド５にはＡ，Ｂ両筒３，４上端部と互いに連通するパージオリフィス１２が設けられている。このパージオリフィス１２とは反対側の側部に、パージ弁２７を接続するための一対の接続口体１３が設けられている。
【００１５】
図２と、図３は、同じ除湿装置の断面を概略的に示しており、互いに作用が異なる状態である。上記Ａ，Ｂ筒３，４は、上下端面が開口する筒体からなっていて、上端開口部はアウトレットヘッド５下面に設けられた凹部５ａに挿嵌され、下端開口部は先に述べたインレットヘッド１５上面に設けられた凹部１５ａに挿嵌される。
【００１６】
そして、各Ａ，Ｂ筒３，４の上端開口と下端開口からそれぞれ所定間隔を存した位置に多孔板１６が設けられていて、これら多孔板１６間に吸着剤１７が充填される。吸着剤１７として、活性アルミナ、シリカゲル、ゼオライトなどが用いられる。
【００１７】
上記アウトレットヘッド５における各Ａ，Ｂ筒３，４中央部と対向する位置に逆止弁１８Ａ，１８Ｂを収容する弁室１９が形成される。これら逆止弁１８Ａ，１８Ｂは、下部側である筒３，４内から上方への気体の流れを許容し、上部から筒３，４内への気体の流れを阻止するものである。
【００１８】
さらに、アウトレットヘッド５には、上記給出口９と、各弁室１９とを連通する給出路２０が設けられていて、逆止弁１８Ａ，１８Ｂを開放して弁室１９を出た気体を給出口９へ導くようになっている。この給出路２０には上記湿度インジケータ１１と連通する分岐路２１が分岐して設けられている。
【００１９】
各弁室１９の周囲でＡ，Ｂ両筒３，４が挿嵌される範囲内は凹陥形成されていて、先に説明したパージオリフィス（ここではアウトレットヘッド５に設けられるよう描いている）１２と連通するパージ室２２となっている。換言すれば、互いのパージ室２２，２２はパージオリフィス１２によって連通される。上記給出路２０における給出口９とは反対側の端部は閉塞されていて、湿度センサ２３の検知子２３ａが給出路２０に突出して取付けられている。図２のみ示すように、上記電気部品箱２内に制御手段である制御回路２５が収容されていて、上記湿度センサ２３と電気的に接続される。湿度センサ２３は、給出路２０における乾燥空気の湿度を検知して、検知信号を制御回路２５へ送るようになっている。
【００２０】
上記インレットヘッド１５の下面には切換え手段である切換え弁２６が取付けられている。インレットヘッド１５の一側部には上記導入口１０が設けられ、他側部にはパージ弁２７とサイレンサ２８が直列に接続される。
【００２１】
上記切換え弁２６には、図の左側から右側へ第１のポートａ，第２のポートｂ，第３のポートｃ，第４のポートｄ，第５のポートｅが順次設けられていて、弁体ｆが移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。上記弁体ｆはソレノイド２６Ｓによって駆動される。このソレノイド２６Ｓは上記制御回路２５と電気的に接続されていて、駆動制御されるようになっている。
【００２２】
上記インレットヘッド１５には、導入口１０と切換え弁２６の第３のポートｃとを連通する導入路３０と、Ａ筒３の下部開口端と第２のポートｂとを連通するＡ筒連通路３１と、Ｂ筒４の下部開口端と第４のポートｄとを連通するＢ筒連通路３２と、第１のポートａと第５のポートｅとを連通する逆Ｕ字状のポート連通路３３および、このポート連通路３３の中途部から分岐して上記パージ弁２７に連通するパージ分岐路３４が設けられている。
【００２３】
上記パージ弁２７は、通常構成の電磁開閉弁であって、上記制御回路２５と電気的に接続される。この制御回路２５からの制御信号に応じて開閉し、パージ分岐路３４から導かれるパージ気体の導通もしくは遮断をなす。ここから導出されるパージ気体はサイレンサ２８に導かれて消音されたあと、外部へ放出されるようになっている。
【００２４】
上記制御回路２５は、上記湿度センサ２３からの検知信号を受けて露点温度（圧力下露点）に換算する回路と、この露点温度と予め記憶された設定露点温度（圧力下露点）とを比較する回路、およびこの比較結果にもとづいて切換え弁２６の切換え制御と、パージ弁２７の開閉制御をなす回路とを備えている。
【００２５】
なお、上記給出口９は上記給出路２０の左側端部に設けられるのに対して、上記湿度センサ２３は右側端部に取付けられる。すなわち、給出路２０の一端側に給出口９が設けられ、他端側に湿度センサ２３が取付けられる。
【００２６】
図４に、湿度センサ２３の取付け構造を拡大して示す。装置本体１に、この外面から給出路２０に亘って貫通するねじ孔４０が設けられ、湿度センサ２３の検知子２３ａが給出路２０に突出し、ねじ部２３ｂが気密を保持した状態でねじ込まれている。
【００２７】
上記湿度センサ２３の取付け部位近傍には、放出手段であるオリフィス４１が設けられる。このオリフィス４１は、装置本体１外面から給出路２０に亘って貫通する細孔からなっている。
【００２８】
このように構成される除湿装置であって、以下に述べるような作用をなす。なお、圧縮気体として圧縮空気を適用して説明する。
【００２９】
切換え弁２６の弁体ｆが図２に示す位置にあるとき、装置へ供給される湿った圧縮空気はＢ筒４内を通過する間に、ここに充填される吸着剤１７によって吸着除湿され乾燥化する、乾燥工程が行われる。そして、逆止弁１８Ｂ、アウトレットヘッド５の給出路２０を介して給出口９から所定の供給先に給出される。
【００３０】
Ｂ筒４から出た乾燥空気の一部はパージ室２２、パージオリフィス１２、Ａ筒３上部のパージ室２２を介してＡ筒３内に案内され、前段階の乾燥工程において吸着剤１７が吸着した湿分を脱着し、パージ空気としてＡ筒連通路３１から切換え弁２６を介してパージ分岐路３４に導かれる。
【００３１】
パージ弁２７が閉成状態にあるとき、パージ空気は遮断されＡ筒３内を圧力上昇する昇圧工程となす。パージ弁２７が開放状態にあるとき、パージ空気はパージ弁２７を通過してサイレンサ２８に導かれ、ここで消音されてから外部へ放出される再生工程となす。
【００３２】
切換え弁２６の弁体ｆが図３に示す位置にあるとき、装置へ供給される湿った圧縮空気は、Ａ筒３内に充填される吸着剤１７によって吸着除湿され乾燥化する乾燥工程となる。そして、逆止弁１８Ａ、アウトレットヘッド５の給出路２０を介して給出口９から所定の供給先に給出される。
【００３３】
また、Ａ筒３から導出される乾燥空気の一部はパージ室２２、パージオリフィス１２、Ｂ筒４上部のパージ室２２を介してＢ筒４内に案内される。この乾燥空気は前段階の乾燥工程において吸着剤１７が吸着した湿分を脱着し、パージ空気として切換え弁２６を介してパージ分岐路３４に導かれる。パージ弁２７が閉成状態にあるとき、パージ空気は遮断されてＢ筒４内を圧力上昇する昇圧工程となす。パージ弁２７が開放状態にあるとき、パージ空気はパージ弁２７を通過してサイレンサ２８に導かれ、消音されてから外部へ放出される再生工程となす。
【００３４】
たとえば給出口９から供給される先において必要とする空気量がごく少なくてすむなど、いわゆる負荷が小さい場合や、導入口１０から導入される圧縮空気の湿度が極めて低く乾燥している場合には、省エネ運転に移行する。
【００３５】
上記湿度センサ２３は、吸着除湿して乾燥した圧縮空気の湿度を検知して制御回路２５に検知信号を送る。制御回路２５では、検知した湿度を露点温度（圧力下露点）に演算し、その結果をセンサ出力電圧として出力する。
【００３６】
各吸着筒３，４に導かれる湿った圧縮空気は吸着剤１７に所定の圧力をかける。この圧力によって吸着剤１７の粒子相互が擦れ、かつ長期の使用に亘ると一部が微粒子化して乾燥空気とともに逆止弁１８Ａ，１８Ｂを介して給出路２０に導出される。
【００３７】
乾燥空気と、この乾燥空気に混在する吸着剤微粒子は給出路２０に沿って導かれ、給出口９から装置外の供給先へ給出される。ここでは図示しないが、給出口９から出た直後の位置にフィルタが接続されていて、上記吸着剤微粒子はすべて捕捉され、純然たる乾燥空気のみが供給先へ供給される。
【００３８】
上記給出口９が給出路２０の一端側に設けられるのに対して、上記湿度センサ２３は給出路２０の他端側に取付けられている。したがって、給出路２０に導かれるほとんど大部分の吸着剤微粒子を混在した乾燥空気がそのまま給出口９側に流れる一方で、湿度センサ２３側には比較的きれいな乾燥空気が流れる。
【００３９】
また、湿度センサ２３の近傍に設けたオリフィス４１には給出路２０からごく絞られた流量の乾燥空気が通過し、大気に開放される。湿度センサ２３とその周辺に常に吸着剤微粒子をほとんど含まない新鮮な乾燥空気が流れることとなり、湿度センサ２３は長期に亘って高い検知精度を保持する。
【００４０】
なお、湿度センサ２３の周辺は、以下に述べるような構造としてもよい。
図５は、第２の実施の形態を示しており、湿度センサ２３に近い側の弁室１９一部を給出路２０側へ突出させた邪魔板４２が一体に設けられる。邪魔板４２の上端縁は、給出路２０の上面とある程度の間隔を存していて、完全閉塞にはなっていない。
【００４１】
このような構成において、吸着剤微粒子が混在した乾燥空気は給出路２０を給出口９側へ導かれる一方で、湿度センサ２３側へ導かれようとする。比重の軽い乾燥空気は邪魔板４２を乗越えるのに何らの支障もないが、乾燥空気と比較して比重の重い吸着剤微粒子にとって邪魔板４２は障害となり、ほとんど乗越えることができない。
【００４２】
湿度センサ２３の近傍のオリフィス４１にごく絞られた流量の乾燥空気が通過して、大気に開放される。湿度センサ２３とその周辺には常に吸着剤微粒子を含まない新鮮な乾燥空気が流れることとなり、湿度センサ２３は長期に亘って高い検知精度を保持する。
【００４３】
図６は、第３の実施の形態を示しており、給出路２０における湿度センサ２３の直前部位にフィルタ４３が配置される。このフィルタ４３は給出路２０を閉塞しており、かつ外部から交換可能とする。
【００４４】
給出路２０から湿度センサ２３側へ乾燥空気および吸着剤微粒子が流れても、乾燥空気のみフィルタ４３を通過する一方で、全ての吸着剤微粒子はフィルタ４３に捕捉される。
【００４５】
したがって、湿度センサ２３に吸着剤微粒子が付着することがなく、オリフィス４１により湿度センサ２３とその周辺には常に吸着剤微粒子を含まない新鮮な乾燥空気が流れ、湿度センサ２３は長期に亘って高い検知精度を保持する。
【００４６】
図７は、第４の実施の形態を示しており、給出路２０の他端側に分岐管４４が接続される。この分岐管４４には、フィルタ４５を交換自在に取付けたフィルタ室４６と、湿度センサ２３を取付けたセンサ室４７および管径が絞られたオリフィス部４８が順次設けられている。
【００４７】
給出路２０における乾燥空気の一部は分岐管４４に導かれ、さらにフィルタ室４６において乾燥空気に混在する吸着剤微粒子がフィルタ４５に捕捉される。それから、センサ室４７に導かれて湿度センサ２３により湿度検知がなされ、オリフィス部４８で流量を絞られたうえで大気開放される。
【００４８】
このように給出路２０の他端側に分岐管４４を接続し、この分岐管４４に湿度センサ２３を取付けたので、先に説明した構成よりも湿度センサ２３の位置が極めて遠方になり、乾燥空気に混在する吸着剤微粒子が湿度センサ２３まで到達する割合がさらに低減する。
【００４９】
しかも、湿度センサ２３を備えたセンサ室４７の直前で吸着剤微粒子を捕捉するフィルタ４５を備えたので、湿度センサ２３に吸着剤微粒子が付着することは全くない。センサ室４７のあとにオリフィス部４８を備えたので、装置本体１にオリフィス４１として孔明け加工する必要がなくなる。
【００５０】
なお、上述の実施の形態では、検知手段として湿度センサ２３を適用して説明したが、これに限定されるものではなく、たとえば、湿度センサ２３およびこれと並んで備えられる温度センサを対象としてもよく、あるいは、湿度センサと温度センサとを一体化したもの、もしくは湿度と他の乾燥空気の状態を検出する手段を一体化したものであってもよい。
【００５１】
また、上述の実施の形態では、二基（一対）の吸着筒３，４を適用して説明したが、これに限定されるものではなく、複数対の吸着筒を備えて、一方側と他方側を直列に連通する除湿装置にも適用できる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、給出路の一端側に乾燥気体を外部へ給出案内する給出口を設け、給出路の他端側に乾燥気体の湿度を検知する湿度センサを設けたので、各吸着筒から微粒子化した吸着剤が乾燥気体とともに出てもほとんど湿度センサへは導かれず、したがって湿度センサの吸着剤微粒子付着を可能な限り規制して、検知精度を高く保持でき、信頼性の向上を得られるなどの効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す、除湿装置の外観斜視図。
【図２】同実施の形態を示す、除湿装置の概略の断面図。
【図３】同実施の形態を示す、除湿装置の概略の断面図で、図２とは異なる工程を説明する図。
【図４】同実施の形態を示す、除湿装置の湿度センサ取付け部を拡大した図。
【図５】第２の実施の形態を示す、除湿装置の湿度センサ取付け部を拡大した図。
【図６】第３の実施の形態を示す、除湿装置の湿度センサ取付け部を拡大した図。
【図７】第４の実施の形態を示す、除湿装置の湿度センサ取付け部を拡大した図。
【符号の説明】
１７…吸着剤、
３…吸着筒（Ａ筒）、
４…吸着筒（Ｂ筒）、
２６…切換え弁（切換え手段）、
２０…給出路、
９…給出口、
２３…湿度センサ（検知手段）、
４１…オリフィス（放出手段）。

Claims (2)

1. 吸着剤を充填する一対の吸着筒と、これら吸着筒に連通する連通路およびこの連通路に設けられる切換え手段を備え、湿った圧縮気体を一方の吸着筒へ導いて吸着除湿して乾燥させ、この乾燥気体の一部を他方の吸着筒に導いて前段階で吸湿能力が低下した吸着剤から湿分を脱着しかつパージする再生を並行して行い、両吸着筒の間で乾燥と再生を交互に切換えて連続的に乾燥気体を供給する圧縮気体の除湿装置において、
   上記各吸着筒の端部に設けられ、逆止弁を備えた弁室と、
   上記各吸着筒の弁室相互を連通し、各吸着筒で吸着除湿された乾燥気体を上記弁室を介して導く給出路と、
   この給出路の一端側に設けられ、乾燥気体を外部へ給出案内する給出口と、
   この給出口が設けられる端部とは反対側の上記給出路の他端側に取付けられ、乾燥気体の湿度を検知する湿度センサと、
   を具備したことを特徴とする圧縮気体の除湿装置。
2. 上記給出路の一端側に設けられ、給出路に導かれる乾燥気体の一部を上記湿度センサに接触させ、さらに乾燥気体の流量を制限したうえで給出路から大気へ開放する放出手段を具備したことを特徴とする請求項１記載の圧縮気体の除湿装置。

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