JP4261690B2 - 圧縮気体の除湿方法および除湿装置 - Google Patents
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Description
【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、圧縮気体の除湿方法および除湿装置に係わり、特に吸着剤の早期劣化を防止するための省エネ運転に関する。
【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2基用意される。一方の吸着筒に湿った圧縮空気を導いて吸着除湿し乾燥化して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再生し、さらにこの湿分を吸着筒から外部へパージする。
【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】
ところで、除湿装置は周囲温度や入気温度が上昇する最も過酷な夏季の条件を基本として設計されるため、たとえば冬季の使用や、供給先の負荷が軽減したときなどは、吸着剤の吸着作用を軽減させて長寿命化を図ることが望ましい。
【0005】
従来は、切換え弁の切換え動作を停止し、各吸着筒に接続されるパージ弁のいずれも閉成状態となす。たとえば、B筒にのみ湿った圧縮空気を導いて吸着除湿を継続する一方で、A,B両筒ともに再生を中断してパージによる乾燥空気の排出量を減少させエネルギーロスを少なくする省エネ運転が行われる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
このような省エネ運転を継続すると、いずれは元の標準運転に戻る条件に変わるが、また標準運転を継続していると条件によっては省エネ運転に切換る必要が出てくる。
【0007】
従来においては、複数回に亘って行われる省エネ運転での除湿を継続する吸着筒が特定されておらず、一方の吸着筒のみに除湿が重なる虞れがあり、その吸着剤が多用される。標準運転に戻った状態では、除湿を多く継続した側の吸着剤と、少ない側の吸着剤との水分吸着量のバランスが悪くなり、除湿を多く継続した側から給出される乾燥空気の露点温度が、他方から給出される露点温度よりも高くなってしまう。
【0008】
結局、省エネ運転での除湿回数もしくはその積算時間が多い側の吸着筒の吸着剤が、他方側の吸着剤に比較して早期に劣化し、新たな吸着剤と交換の必要が生じる。吸着剤はいずれか一方が劣化すれば、一般的に両方とも交換するようになっていて、他方にとってみれば無駄な交換になりランニングコストに悪影響を与えている。
【0009】
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、特に2回目以降の省エネ運転をなすにあたって、各筒内の吸着剤の劣化を均等に進行させ、標準運転に戻った際の各吸着筒間露点温度の変動を抑制し、吸着剤交換のタイミングを同時にとれてランニングコストの低減に寄与する圧縮気体の除湿方法および除湿装置を提供しようとするものである。
【0010】
【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方法は、吸着剤を充填する一対の吸着筒のうちの、一方の吸着筒に湿った圧縮気体を導いて吸着剤に吸着させ除湿する工程と、この工程により得られた乾燥気体の一部を他方の吸着筒に導き吸着剤から湿分を脱着してパージする工程を並行して行い、これら工程を両吸着筒の間で交互に切換えて連続的に乾燥気体を供給する標準運転をなす方法において、
運転開始から、除湿して供給される乾燥気体の湿度を継続して検知し、この検知湿度をもとに演算露点温度Taを求め、得られた演算露点温度Taが予め記憶した設定露点温度Tsよりも高い条件(Ta>Ts)下で上記標準運転をなし、
演算露点温度Taが露点温度Tsに等しいか、演算露点温度Taが露点温度Ts以下の条件(Ta≦Ts)下になったとき上記標準運転を切換えて、第1回目の省エネ運転である、双方の吸着筒でのパージ工程を停止しかつ一方の吸着筒での除湿工程を継続し、
再び演算露点温度Taが露点温度Tsよりも高い条件(Ta>Ts)下となったときは、上記標準運転に戻り、
再び演算露点温度Taが露点温度Tsに等しいか、それ以下の条件(Ta≦Ts)下となったときは、上記標準運転から2回目以降の省エネ運転に切換え、この2回目以降の省エネ運転は、双方の吸着筒でのパージ工程を停止しかつ前回の省エネ運転で除湿を行った吸着筒とは別の吸着筒で除湿工程を継続し、もしくは、双方の吸着筒でのパージ工程を停止しかつ各吸着筒の省エネ運転における除湿積算時間を比較し、少ない方の吸着筒で除湿工程を継続して行い、
再び演算露点温度Taが露点温度Tsよりも高い条件(Ta>Ts)下となったときは、再び標準運転に戻り、以下、上記条件下で省エネ運転と標準運転とを切換えて運転終了に至る。
【0011】
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、連続的に乾燥気体を供給する標準運転をなす装置において、
運転開始から、除湿して供給される乾燥気体の湿度を継続して検知し、この検知湿度をもとに演算露点温度Taを求め、得られた演算露点温度Taが予め記憶した設定露点温度Tsよりも高い条件(Ta>Ts)下で上記標準運転をなし、
演算露点温度Taが露点温度Tsに等しいか、演算露点温度Taが露点温度Ts以下の条件(Ta≦Ts)下になったとき上記標準運転を切換えて、第1回目の省エネ運転である、双方の吸着筒でのパージを停止しかつ一方の吸着筒での除湿を継続し、
再び演算露点温度Taが露点温度Tsよりも高い条件(Ta>Ts)下となったときは、上記標準運転に戻り、
再び演算露点温度Taが露点温度Tsに等しいか、それ以下の条件(Ta≦Ts)下となったときは、上記標準運転から2回目以降の省エネ運転に切換え、この2回目以降の省エネ運転は、双方の吸着筒でのパージを停止しかつ前回の省エネ運転で除湿を行った吸着筒とは別の吸着筒で除湿を継続し、もしくは、双方の吸着筒でのパージを停止しかつ各吸着筒の省エネ運転における除湿積算時間を比較し、少ない方の吸着筒で除湿を継続して行い、
再び演算露点温度Taが露点温度Tsよりも高い条件(Ta>Ts)下となったときは、再び標準運転に戻り、以下、上記条件下で省エネ運転と標準運転とを切換えて運転終了に至るよう制御する制御手段を備えた。
【0012】
このような課題を解決する手段を採用することにより、特に、2回目以降の省エネ運転で各筒内の吸着剤の寿命を均一化させ、標準運転に戻った際の各吸着筒間における露点温度の変動を抑制し、吸着剤交換のタイミングを同時にとれるようになる。
【0013】
【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と、図2は、同じ圧縮気体の除湿装置を断面図として示し、それぞれの図面は互いに異なる作用状態を示す。
この除湿装置は、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、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、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。
【0014】
アウトレットヘッド5の一側面に、吸着乾燥した気体を給出案内するための給出口9が設けられ、インレットヘッド15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。さらに、アウトレットヘッド5には湿度インジケータ11と、パージオリフィス12が設けられている。
【0015】
上記A,B筒3,4は、上下端面が開口する筒体からなり、上端開口部はアウトレットヘッド5の凹部5aに挿嵌され、下端開口部はインレットヘッド15の凹部15aに挿嵌される。各A,B筒3,4の上,下端開口から所定間隔を存した位置に多孔板16が設けられ、これら相互間に吸着剤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。
【0016】
上記アウトレットヘッド5のA,B筒3,4中央部と対向する位置に筒3,4内から上方への気体の流れを許容し、上部から筒内への気体の流れを阻止する逆止弁18A,18Bを収容する弁室19が形成される。さらに、アウトレットヘ ッド5には給出口9と各弁室19とを連通する給出路20が設けられ、上記湿度インジケータ11と連通する分岐路21が分岐している。
【0017】
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、パージオリフィス12と連通するパージ室22となっている。上記給出路20における給出口9とは反対側の端部に湿度センサ23が取付けられる。上記電気部品箱2内に制御手段をなす制御回路25が収容され、上記湿度センサ23が電気的に接続される。上記インレットヘッド15の下面には切換え弁26が取付けられ、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。
【0018】
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5のポートeが順に設けられ、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、上記制御回路25と電気的に接続されるソレノイド26Sによって駆動制御されるようになっている。
【0019】
上記インレットヘッド15には、導入口10と第3のポートcとを連通する導入路30、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、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、第1のポートaと第5のポートeとを連通するポート連通路33および、このポート連通路33から分岐しパージ弁27に連通するパージ分岐路34が設けられている。
【0020】
上記パージ弁27は、上記制御回路25と電気的に接続され、開閉制御されてパージ分岐路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。
【0021】
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)Taに換算する回路と、この露点温度Taとあらかじめ記憶された設定露点温度(圧力下露点)Tsとを比較する回路と、この比較結果にもとづいて上記切換え弁26の切換え制御とパージ弁27の開閉制御をなす回路と、後述する2回目以降の省エネ運転を制御する回路を備えている。
【0022】
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。
切換え弁26の弁体fが図1に示す位置にあるとき、湿った圧縮空気は導入口10から切換え弁26を介してB筒4内へ導かれ、吸着剤17によって吸着除湿され乾燥化する除湿工程が行われる。そして、逆止弁18Bと、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。
【0023】
また、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とA筒3上部のパージ室22を介してA筒3内に案内され、前段階の除湿工程において吸着剤17が吸着した湿分を脱着する。吸着剤17は再生され、湿分を脱着したパージ空気は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。
【0024】
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、消音されてから外部へ放出されるパージ工程となす。
【0025】
一方、切換え弁26の弁体fが図2に示す位置にあるとき、湿った圧縮空気はA筒3内に導かれて吸着剤17に吸着除湿され乾燥化する除湿工程をなす。また、一部の乾燥空気はA筒3からB筒に導かれて前段階の除湿工程において吸着剤17が吸着した湿分を脱着して再生する。パージ弁27が閉成状態にあるときB筒4の昇圧工程をなし、開放状態にあるときパージ工程をなす。
【0026】
図3(A)に示すように、標準運転時において、制御回路25は切換え弁26を2分間隔で切換わるよう制御していて、A筒3における除湿工程と、B筒4に対する除湿工程での切換えが、約2分間隔で行われる。パージ弁27の開放を切換え弁26の切換えとほぼタイミングを合せ、この閉成はつぎに切換え弁26を切換える以前となるように制御している。
【0027】
上記湿度センサ23は吸着除湿して乾燥化した圧縮空気の湿度を検知して制御回路25へ検知信号を送り、ここで露点温度(圧力下露点)Taに演算し、その結果をセンサ出力電圧として出力する。
【0028】
たとえば、給出口9からの供給先において必要とする空気量がごく少なくてすみ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は、制御回路25が演算した露点温度Taが予め記憶した設定露点温度Ts(たとえば圧力下露点−40℃)に等しいか、それ以下となり、ここで省エネ運転開始信号が出される。
【0029】
図3(B)に、省エネ運転での制御を示す。このときパージ弁27を閉成する一方で、切換え弁26の切換え動作を停止する。A,B両筒3,4ともにパージ再生を中断して乾燥空気の外部排出量を減少させエネルギーロスを少なくし、かつたとえばB筒4にのみ湿った圧縮空気を導いて吸着除湿を継続する省エネ運転をなす。
【0030】
パージ弁27を閉成したので吸着剤17からの脱着湿分のパージがなく、露点温度Taは再び徐々に上昇する。演算露点温度Taが設定露点温度Tsよりも高くなると、制御回路25は1回目の省エネ運転が終了したものと判断し、再び標準運転に戻るよう制御する。
【0031】
この標準運転を継続していても省エネ運転の条件が揃った場合には、その都度、省エネ運転に移行する。2回目以降の省エネ運転をなすにあたって、制御回路25は以下に述べるような2通りの制御方法のうちのいずれか一方を選択する。
【0032】
図4に、第1の制御方法のフローチャートを示す。
運転開始してから、ステップS1で標準運転がなされる。このとき、上記湿度センサ23がA筒3もしくはB筒4において吸着除湿された乾燥空気の湿度を検知し、制御回路25に検知信号を送る。ステップS2で制御回路25は設定値(設定露点温度Ts)と出口露点(演算露点温度Ta)を比較する。出口露点が設定値よりも低い?がNoの場合(演算露点温度Ta>設定露点温度Ts)は継続して標準運転をなし、Yesの場合はステップ3に移って省エネ運転の回数を確認する。
【0033】
ここで、省エネ運転回数(n)がn≦1であることを確認すると、実質的に1回目であるから、ステップS4に移って先に図3(B)で説明したような省エネ運転を開始する。このとき除湿工程を継続する側の吸着筒3,4の選択はランダムでよい。
【0034】
1回目の省エネ運転中でも湿度センサ23は出口側の乾燥空気の湿度を検知して制御回路25へ検知信号を送る。つぎに、ステップS5に移って出口露点が設定値よりも高くなったら(Yes)、ステップS1の標準運転に戻る。
【0035】
ステップS5で出口露点が設定値よりも低い場合(No)は、ステップS3に戻って省エネ運転回数の確認をなす。この省エネ運転が第2回目以降であればn>1となり、ステップS6に移る。ここでは、前回の省エネ運転を開始した吸着筒の確認をなす。
【0036】
すなわち、先に図3(B)で説明したように、前回B筒4での除湿を継続する省エネ運転を行った場合は、ステップS7に移ってA筒3で除湿を継続する省エネ運転を開始する。あるいは、ステップS6において、前回A筒3での除湿を継続する省エネ運転を行ったことを確認したら、ステップS8に移ってB筒4での除湿を継続する省エネ運転を開始する。
【0037】
いずれのステップS7,S8での省エネ運転でも、パージ弁27を閉成して両筒3,4のパージを停止することは言うまでもない。そして、各ステップS7,S8からステップS5に移って出口露点と設定値との比較をなし、以下、上述のようなフローを繰り返す。
【0038】
このような2回目以降の省エネ運転の制御から、A,B筒3,4内の吸着剤17がほとんど等しく吸着除湿し、そのため均等に劣化する。吸着剤17の寿命が均一になり、標準運転に戻った際の各吸着筒3,4間における露点温度の変動が抑制され、吸着剤17交換のタイミングが同時にとれるようになる。
【0039】
図5に、第2の制御方法のフローチャートを示す。
ステップS1からステップS5は、先に図4で説明した通りのフローであるので説明を省略する。ステップS3において2回目以降の省エネ運転であることが確認されると、ステップS10に移って省エネ運転時における各筒の除湿工程の時間を積算して比較する。
【0040】
省エネ運転時の除湿積算時間がA筒3とB筒4で互いに等しいか、A筒3側がB筒4側よりも長いことを確認した場合(A筒≧B筒)は、ステップS11に移ってB筒4での除湿を継続する省エネ運転を開始する。
【0041】
あるいは、ステップS10において、省エネ運転時の除湿積算時間がB筒4がA筒3よりも長い場合(A筒<B筒)は、ステップS12に移ってA筒3での除湿を継続する省エネ運転を開始する。
【0042】
いずれのステップS11,S12での省エネ運転でも、パージ弁27を閉成して両筒3,4のパージを停止することは言うまでもない。そして、各ステップS7,S8からステップS5に移って出口露点と設定値との比較をなし、以下、上述のようなフローを繰り返す。
【0043】
このような2回目以降の省エネ運転の制御から、A,B筒3,4内の吸着剤17がほとんど等しく吸着除湿をなし、そのため均等に劣化していく。吸着剤17の寿命が均一になり、標準運転に戻った際の各吸着筒3,4間における露点温度の変動を抑制し、吸着剤17交換のタイミングが同時にとれるようになる。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、2回目以降の省エネ運転を開始する吸着筒を特定したから、パージ量を少量に維持しながらも両方の吸着剤の劣化を均等に進行させ、標準運転に戻った際の各吸着筒間露点温度の変動を抑制して信頼性の向上を得るとともに、両吸着剤交換のタイミングを同時にとってランニングコストの低減に寄与するなどの効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す、除湿装置の概略の断面図。
【図2】同実施の形態を示す、除湿装置の概略の断面図で、図1とは異なる工程を説明する図。
【図3】同実施の形態を示す、標準運転の制御を説明する図と、省エネ運転の制御を説明する図。
【図4】同実施の形態を示す、第1の省エネ運転制御のフローチャート図。
【図5】同実施の形態を示す、第2の省エネ運転制御のフローチャート図。
【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、
27…パージ弁、
25…制御回路(制御手段)。
Claims (2)
- 吸着剤を充填する一対の吸着筒のうちの、一方の吸着筒に湿った圧縮気体を導いて吸着剤に吸着させ除湿する工程および、この工程により得られた乾燥気体の一部を他方の吸着筒に導き吸着剤から湿分を脱着してパージする工程を並行して行い、これら工程を両吸着筒の間で交互に切換えて連続的に乾燥気体を供給する標準運転をなす圧縮気体の除湿方法において、
運転開始から、除湿して供給される乾燥気体の湿度を継続して検知し、この検知湿度をもとに演算露点温度Taを求め、得られた演算露点温度Taが予め記憶した設定露点温度Tsよりも高い条件(Ta>Ts)下で上記標準運転をなし、
演算露点温度Taが露点温度Tsに等しいか、演算露点温度Taが露点温度Ts以下の条件(Ta≦Ts)下になったとき上記標準運転を切換えて、第1回目の省エネ運転である、双方の吸着筒でのパージ工程を停止しかつ一方の吸着筒での除湿工程を継続し、
再び演算露点温度Taが露点温度Tsよりも高い条件(Ta>Ts)下となったときは、上記標準運転に戻り、
再び演算露点温度Taが露点温度Tsに等しいか、それ以下の条件(Ta≦Ts)下となったときは、上記標準運転から2回目以降の省エネ運転に切換え、この2回目以降の省エネ運転は、双方の吸着筒でのパージ工程を停止しかつ前回の省エネ運転で除湿を行った吸着筒とは別の吸着筒で除湿工程を継続し、もしくは、双方の吸着筒でのパージ工程を停止しかつ各吸着筒の省エネ運転における除湿積算時間を比較し、少ない方の吸着筒で除湿工程を継続して行い、
再び演算露点温度Taが露点温度Tsよりも高い条件(Ta>Ts)下となったときは、再び標準運転に戻り、以下、上記条件下で省エネ運転と標準運転とを切換えて運転終了に至る
ことを特徴とする圧縮気体の除湿方法。 - 吸着剤を充填する一対の吸着筒のうちの、一方の吸着筒に湿った圧縮気体を導いて吸着剤に吸着させ除湿し、得られた乾燥気体の一部を他方の吸着筒に導き吸着剤から湿分を脱着してパージし、両吸着筒の間で除湿とパージを交互に切換えて連続的に乾燥気体を供給する標準運転をなす圧縮気体の除湿装置において、
運転開始から、除湿して供給される乾燥気体の湿度を継続して検知し、この検知湿度をもとに演算露点温度Taを求め、得られた演算露点温度Taが予め記憶した設定露点温度Tsよりも高い条件(Ta>Ts)下で上記標準運転をなし、
演算露点温度Taが露点温度Tsに等しいか、演算露点温度Taが露点温度Ts以下の条件(Ta≦Ts)下になったとき上記標準運転を切換えて、第1回目の省エネ運転である、双方の吸着筒でのパージを停止しかつ一方の吸着筒での除湿を継続し、
再び演算露点温度Taが露点温度Tsよりも高い条件(Ta>Ts)下となったときは、上記標準運転に戻り、
再び演算露点温度Taが露点温度Tsに等しいか、それ以下の条件(Ta≦Ts)下となったときは、上記標準運転から2回目以降の省エネ運転に切換え、この2回目以降の省エネ運転は、双方の吸着筒でのパージを停止しかつ前回の省エネ運転で除湿を行った吸着筒とは別の吸着筒で除湿を継続し、もしくは、双方の吸着筒でのパージを停止しかつ各吸着筒の省エネ運転における除湿積算時間を比較し、少ない方の吸着筒で除湿を継続して行い、
再び演算露点温度Taが露点温度Tsよりも高い条件(Ta>Ts)下となったときは、再び標準運転に戻り、以下、上記条件下で省エネ運転と標準運転とを切換えて運転終了に至るよう制御する制御手段を備えた
ことを特徴とする圧縮気体の除湿装置。
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