JPH01299622A - 空気乾燥装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、吸着操作により乾燥空気を得る空気乾燥装置
に関し、更に詳述すれば、吸着剤の熱再生及び熱再生後
の冷却を原料空気によって夫々行う空気乾燥装置に関す
る。

〔従来の技術〕

現在、−船釣に用いられている空気乾燥装置は、原料空
気を圧縮し、これを冷却して、活性炭、アルミナ、シリ
カゲル等の吸着剤を充填してなる吸着塔内に送り込み、
原料空気の含有水分を吸着剤に吸着させる吸着操作によ
り乾燥空気を得て、製品として送出するものである。こ
のような空気乾燥装置においては、吸着剤に所定時間の
吸着を行わせる都度、これの吸着水分を離脱させ、吸着
操作への再使用を可能とするため、吸着剤の再生を行う
必要がある。この再生は、吸着塔内に高温の空気を通流
させて、該吸着塔内の吸着剤を加熱し、吸着水分を蒸発
０Ｍ脱せしめる、所謂熱再生が一般的に行われている。

また、熱再生を実施した場合、再生後の吸着剤は高温と
なっており、これを吸着操作に用いる前に所定温度にま
で速やかに冷却する必要があり、この冷却は、前記吸着
塔内に低温の空気を通流させて行っている。そして、こ
の熱再生、及びこれに付随する冷却が行われている間、
乾燥空気の送出が中断されないように、複数の吸着塔を
設けると共にこれらを２組に分け、一方において前記熱
再生又は冷却を行っている間に他方において吸着操作を
行うようにしである。

さて、前述した如く、吸着操作に用いる原料空気は、所
定の圧力にまで圧縮されており、この圧縮過程において
加熱されている。そこで、この原料空気を熱再生に用い
、該原料空気が保存する圧縮熱を有効利用することによ
り、熱再生時における空気加熱用ヒータの消費電力量の
削減を図った空気乾燥装置が提案されている。

第３図は、特開昭５６−１４４７２３号公輯に開秒分れ
たこの種の空気乾燥装置の系統図である。

図中１は、大気を吸引、圧縮し、原料空気として送出す
るブロワであり、また、２，３は、内部に吸着剤２０．
３０を夫々充填してなる吸着塔である。

また５、６は、図中に実線及び破線にて示す２つの切換
え位置を夫々備えた４方弁を用いてなり、吸着塔２．３
を、吸着工程又は再生及び冷却工程のいずれかに切換え
る切換弁であり、更に７，８は、図中に実線及び破線に
て示す２つの切換え位置を夫々備えた３方弁を用いてな
り、再生工程及び冷却工程間の切換えを行う切換弁であ
る。

例えば、吸着塔２にて吸着操作を行わせ、吸着塔３にて
熱再生を行わせる場合、前記切換弁５゜６及び切換弁７
．８は全て実線にて示す切換え位置とされる。この場合
、ブロワ１から送出される原料空気は、切換弁７．ヒー
タ９及び切換弁５を経て一方の吸着塔３に導入され、該
吸着塔３内の吸着剤３０を熱再生する。吸着剤３０の吸
着水分量が多い初期の段階においては、ヒータ９はオフ
されており、前記熱再生は、ブロワｌ内における圧縮加
熱により原料空気が保有する熱のみによって行われ、こ
れを所定時間継続し、吸着剤３０の吸着水分量が平衡吸
着量に達した後、ヒータ９がオンされ、以後は該ヒータ
９内にて更に加熱された原料空気により熱再生が行われ
、吸着剤３０にわずかに残存する吸着水分が離脱せしめ
られる。

吸着塔３内を通過し水分を含んだ原料空気は、切換弁６
及びチエツク弁１０を経て、水冷ターラである１次クー
ラ１１に導入されて水冷され、次いで、冷凍機１２０に
接続された２次クーラ１２に導入されて更に冷却される
。この冷却の際、原料空気中の含有水分は、その一部が
凝縮水として取出される。

２次クーラ１２を通過し低温となった原料空気は、切換
弁８を経て、前記切換弁６を再度通過し、他方の吸着塔
２に導入され、これの含有水分を吸着剤２０に吸着させ
、略完全に脱湿された乾燥空気となり、前記切換弁５を
再度通過して外部へ送出される。

一方、吸着剤３０の熱再生が終了し、次いでこれの冷却
を行う場合には、前記切換弁７，８の切換え位置を変更
する。この場合、ブロワ１から送出される原料空気は、
切換弁７を経て１次クーラ１１及び２次クーラ１２に導
入されて冷却される。冷却された原料空気は、次いで、
チエツク弁１３及び切換弁６を経て冷却すべき吸着塔３
に導入され、該吸着塔３内部に通流せしめられ、吸着剤
３０は、この原料空気との接触により冷却される。吸着
塔３内を通過し、吸着剤３０との間の熱交換により昇温
した原料空気は、次いで、切換弁５及びオフ状態にある
ヒータ９を通過して水冷クーラ１４に導入されて再度冷
却された後、再度切換弁６を経て吸着塔２に導入され、
略完全に脱湿された乾燥空気となり、前記切換弁５を再
度通過して外部へ送出されるのは前述した再生の場合と
同様である。

吸着塔３内の吸着剤３０の熱再生及び冷却が終了した後
、切換弁５，６は破線にて示す切換え位置とされる。こ
れにより、ブロワ１から送出される原料空気は、前述の
経路と同一経路を通り、まず吸着塔２に導入され、該吸
着塔２内において、先に吸着操作に用いれらた吸着剤２
０の熱再生又は冷却が、切換弁７．８の切換え位置に応
じて行われ、更に、吸着塔２を通過した原料空気は、前
述の経路と同一経路を通って吸着塔３に導入され、該吸
着塔３内にて吸着操作が行われて、これにより得られた
乾燥空気が切換弁５を経て外部に送出される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、このような構成の従来の空気乾燥装置にあっ
ては、吸着塔２，３内の吸着剤２０．３０は、熱再生に
より水分の吸着が可能な状態になっており、熱再生の後
、冷却のために吸着塔２，３に導入される原料空気の含
有水分が、これらの吸着剤２０．３０によって吸着され
ることは避けられない。

従って、冷却後の吸着塔２又は３にて吸着操作を行わし
めるべく、切換弁５．６の切換えを行った時点において
、これらの内部の吸着剤２０又は３０は、ある程度の水
分を既に吸着した状態となっており、その後の吸着操作
における有効吸着容量の低下を招来することとなり、こ
の低下分に相当する量の吸着剤２０．３０を、吸着塔２
．３内に予め余分に充填しておく必要が生じ、高価な吸
着剤２０．３０の必要量が多くなるという難点があった
。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、吸着
剤の必要量の低減を可能とする空気乾燥装置を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る空気乾燥装置は、吸着剤が充填しである吸
着塔の内部に原料空気を通流させる冷却管を設け、吸着
剤の冷却時と熱再生時とにおける原料空気の通流経路を
、この冷却管の内外に切換えるようにしたものである。

〔作用〕

本発明においては、吸着剤は、冷却管内を通流する冷却
された原料空気により、これと直接的に接触することな
（冷却される。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述する
。第１図は本発明に係る空気乾燥装置の系統図である。

図においてｌは、大気を吸引、圧縮し、原料空気として
送出するプロワであり、また２、３は、内部に吸着剤２
０．３０を夫々充填してなる吸着塔であり、これらの内
部には各別の冷却管２１．３１が設けである。冷却管２
１．３１は、図示の如く、吸着剤２０．３０との接触面
積が可及的に大となるように、その中途部において夫々
複数回屈曲され、また、その外側に多数の吸熱フィンを
夫々固設してなる管であり、吸着塔２，３内部全体に亘
って設けられている。また図中５，６は、実線及び破線
にて示す２つの切換え位置を夫々備えた４方弁を用いて
なり、吸着工程と再生及び冷却工程との間における切換
えを行うための切換弁であり、７，８は、同じく実線及
び破線にて示す２つの切換え位置を夫々備えた３方弁を
用いてなり、再生工程と冷却工程との間における切換え
を行うための切換弁である。

切換弁７はブロワｌの吐出側に設けてあり、これが実線
にて示す切換え位置にある場合、プロワｌが送出する原
料空気は、ヒータ９及び切換弁５を経て吸着塔２又は３
に連なる通流経路に送給され、逆に破線にて示す切換え
位置にある場合、前記原料空気は、水冷クーラ１５及び
切換弁８を経て冷却管２１又は３１の内部に連なる通流
経路に送給されるようになっている。前者の場合、ブロ
ワ１から送出される原料空気の切換弁７以降の通流経路
は、連動操作される前記切換弁５，６の切換え位置に応
じて定まり、これらが共に図中に実線にて示す切換え位
置にある場合、前記原料空気は、切換弁５を経てまず吸
着塔３に導入され、これの内部を通流した後、切換弁６
及びチエツク弁１６を経て水冷クーラである１次クーラ
１１及び冷凍機１２０に接続された２次クーラ１２をこ
の順に通過し、再度切ｔｍ弁６を経て吸着塔２に導入さ
れ、これの内部を通流した後、再度切換弁５を経て送出
されるようになっており、一方、切換弁５．６が共に破
線にて示す切換え位置にある場合、原料空気は、逆にま
ず吸着塔２に導入され、これの内部を通流した後、同様
に１次クーラ１１及び２次クーラ１２を経て吸着塔３に
導入され、これの内部を通流した後、切換弁５を経て送
出されるようになっている。

一方、後者の場合、切換弁７以降における原料空気の通
流経路は、前記切換弁５．６の切換え位置に加えて、切
換弁８の切換え位置に応じて定まり、前記原料空気は、
切換弁８が図中に実線にて示す切換え位置にある場合、
水冷クーラ１５及び切換弁８を経て冷却管３１に導入さ
れ、また、破線にて示す切換え位置にある場合、同じく
冷却管２１に導入されるようになっている。そして、冷
却管３１又は２Ｉの内部を通流した後は、チエツク弁１
７を経て前記１次クーラ１１及び２次クーラ１２に導入
され、以降の通流経路は、切換弁５．６の切換え位置に
応じて前述の如く決定される。

以上の如く構成された本発明に係る空気乾燥装置は、従
来の空気乾燥装置と同様に、例えば、−方の吸着塔２内
部にて吸着操作がなされている間に、他方の吸着塔３内
部の吸着剤３０の熱再生及びこれに付随する冷却を行う
ように運転される。まず、吸着剤３０の熱再生を行わせ
る場合、切換弁７及び切換弁５，６を全て実線にて示す
切換え位置とする。この場合、ブロワ１から送出される
原料空気は、前述した如く、切換弁７．ヒータ９及び切
換弁５を経て吸着塔３に導入され、該吸着塔３内部をこ
れに充填された吸着剤３０と接触しつつ通流する。これ
により、吸着剤３０の吸着水分がこの原料空気中に離脱
し、吸着剤３０が熱再生される。

吸着剤３０の吸着水分量が多い熱再生初期の段階におい
ては、ヒータ９をオフし、吸着塔３へ導入される原料空
気を、ブロワｌ内における圧縮加熱により昇温させるだ
けで十分であり、この状態を所定時間継続し、吸着剤３
０の吸着水分量が平衡吸着量に近付いた後、ヒータ９を
オンし、吸着塔３への原料空気を更に高温となるまで加
熱し、吸着剤３０にわずかに残存する吸着水分を離脱せ
しめるようにする。

このように、吸着塔３内を通過して水分を含んだ原料空
気は、切換弁６及びチエツク弁１６を経て、１次クーラ
１１及び２次クーラ１２に導入され、これらの内部を通
過する間に冷却されると共に、その含有水分の一部が凝
縮水として回収される。２次クーラ１２を通過し低温と
なった原料空気は、前述した如く、切換弁６を再度通過
し他方の吸着塔２に導入され、該吸着塔２内を、これに
充填された吸着剤２０に接触しつつ通流する。これによ
り、原料空気中の含有水分は吸着剤２０に吸着され、該
原料空気は、略完全に脱湿された乾燥空気となって吸着
塔２から送出され、切換弁５を再度通過して外部へ送出
される。

このように熱再生された吸着剤３０は高温となっており
、これを吸着操作に使用するに先立ち冷却する必要があ
る。この場合、切換弁７を破線にて示す切換え位置に変
更すると共に、切換弁８を実線にて示す切換え位置とす
る。これにより、ブロワｌから送出される原料空気は、
まず切換弁７を経て水冷クーラ１５に導入され、該クー
ラ１５内を通過する間に所定温度にまで冷却され、次い
で、切換弁８の切換え位置に従って、吸着塔３内に配設
された冷却管３１内に導入され、該冷却管３１内を通流
する。吸着塔３内部の冷却すべき吸着剤３０は、冷却管
３１の外側に接触しており、該冷却管３１内を通流する
冷却された原料空気に、冷却管３１の管壁及びこれに固
設された吸熱フィンを介して接触することになり、これ
との間の熱交換により吸熱されて冷却される。この際、
吸着剤３０と冷却管３１内の原料空気との間の接触は直
接的ではないから、該原料空気中の含有水分が吸着剤３
０に吸着されることはなく、この冷却の間に生じる吸着
剤３０の有効吸着容量の低下はわずかである。

冷却管３１内を通過し、吸着剤３０との間の熱交換によ
り昇温した原料空気は、チエツク弁１７を経て１次クー
ラ１１及び２次クーラ１２に導入され、これらの内部を
通過する間に冷却される。２次クーラ１２からの導出後
における原料空気は、前述した熱再生の場合と同様、切
換弁６を通過し他方の吸着塔２に導入され、該吸着塔２
内を通過する間に、吸着剤２０に含有水分を吸着せしめ
、略完全に脱湿された乾燥空気となり、切換弁５を経て
外部へ送出される。

吸着塔３内の吸着剤３０の熱再生及び冷却が終了した後
、これを吸着操作に使用する場合、切換弁５．６を破線
にて示す切換え位置とする。これにより、ブロワ１から
送出される原料空気は、切換弁７，８の切換え位置に応
じて、熱再生時には吸着塔２の内部、また冷却時には冷
却管２１の内部に通流せしめられ、吸着剤２０の熱再生
又は冷却が前述の場合と同様に行われると共に、吸着塔
２内部を通過後の原料空気は切換弁６及びチエツク弁１
６を経て、また冷却管２１内部を通過後の原料空気はチ
エツク弁１７を経て、夫々１次クーラ１１及び２次クー
ラ１２に導入され、所定温度に冷却された後、切換弁６
を経て吸着塔３に導入され、これの内部の吸着剤３０と
接触しつつ該吸着塔３内部を通流し、吸着剤３０に含有
水分を吸着させ、乾燥空気となって、切換弁５を経て外
部へ送出される。

第２図は、本発明に係る空気乾燥装置の他の実施例を示
す系統図である。これは、ブロワ１の吐出側を２方向に
分岐し、一方を流量調整弁７１を介して前記１次クーラ
１１及び２次クーラ１２に接続し、また、他方を、実線
及び破線にて示す２つの切換え位置を備えた３方弁を用
いてなる切換弁７を介してヒータ９及び水冷クーラ１５
に夫々接続し、更に切換弁７とヒータ９との間に流量調
整弁７２を設け、熱再生工程において用いる原料空気の
量を調整可能とすると共に、前記切換弁５を、実線及び
破線にて示す２つの切換え位置を備えた３方弁を用いて
なる１個の切換弁５０と、２個の開閉弁５１゜５２とに
置換え、同様に前記切換弁６を、実線及び破線にて示す
２つの切換え位置を備えた３方弁を用いてなる１個の切
換弁６０と、２個の開閉弁６１３６２とに置換えて、冷
却工程にある吸着塔２又は３を密閉可能としたものであ
る。

本図においては、例えば吸着塔２内にて吸着操作を行い
、その間に吸着塔３内の吸着剤３０の熱再生及び冷却を
行う場合、切換弁７及び切換弁５０゜６０を全て実線に
て示す切換え位置とし、流量調整弁７１．７２の開度を
適宜に設定すると共に、吸着塔２及び吸着塔３の出口側
となる開閉弁５１及び開閉弁６２を開放する。これによ
り、ブロワ１から送出される原料空気の一部は、切換弁
７及び流量調整弁７２を介してヒータ９に導入され、次
いで切換弁５０を経て吸着塔３内に導入され、吸着剤３
０の熱再生に用いられた後、開放状態にある開閉弁６２
及びチエツク弁１６を経て１次クーラ１１及び２次クー
ラ１２に導入されて冷却され、更に切換弁６０を経て吸
着塔２に導入され、吸着剤２０に含有水分を吸着させて
乾燥空気となり、開放状態にある開閉弁５１を経て外部
へ送出される。また、ブロワｌが送出する原料空気の残
部は、流量調整弁７１を通過して流れ、吸着剤３０の熱
再生に用いられることなく、１次クーラ１１及び２次ク
ーラ１２に直接導入され、以後は同様の経路を通って乾
燥空気として送出される。

このように、ブロワｌが送出する原料空気は、その−・
部が吸着塔３に導入され、吸着剤３０の熱再生に用いら
れるが、この導入量は、流量調整弁７１゜７２の開度の
変更により適宜に調整可能である。この調整により、吸
着剤２０の吸着操作が終了する時点と、吸着剤３０の熱
再生工程及びこれに続く冷却工程が終了する時点とを略
一致させることが可能となり、吸着剤３０が過剰に再生
又は冷却されることを防止できる。

熱再生後の吸着剤３０の冷却を行う場合、切換弁７の切
換え位置を変更すると共に、切換弁８を実線にて示す切
換え位置とし、更に吸着塔２の出口側の開閉弁５１のみ
を開放し、また、流量調整弁７１を閉鎖する。これによ
り、ブロワｌから送出される原料空気は、その全量が、
切換弁７を介して水冷クーラ１５に導入されて冷却され
、次いで切換弁８の切換え位置に従って冷却管３１に導
入される。

冷却管３１内に導入された原料空気は、該冷却管３１の
管壁及び吸熱フィンを介して高温状態にある吸着剤３０
と間接的に接触し、吸着剤３０を冷却する。

吸着剤３０からの吸熱により昇温した原料空気は、チエ
ツク弁１７を経て１次クーラ１１及び２次クーラ１２に
導入されて冷却され、更に切換弁６０を介して吸着塔２
に導入され、吸着剤２０に含有水分を吸着させて乾燥空
気となり、開放状態にある開閉弁５１を経て外部へ送出
される。この冷却工程の間、冷却されるべき吸着剤３０
を充填してなる吸着塔３は、その出入口に装着され共に
閉鎖状態にある開閉弁５２．６２にて密閉されており、
吸着塔３内部に連なる空気容積が可及的に少なく保たれ
ているから、冷却工程中における吸着剤３０の吸着水分
量を更に　　　。

少なくすることができる。

このように第２図に示す実施例においては、第１図の実
施例と比較して、操作すべき弁の個数が多（、弁操作に
煩わしさを伴うという難点が生じる一方、吸着剤２０．
３０の有効吸着容量の一層の低減化が可能となる上、熱
再生及び冷却に要する時間を調節することができ、吸着
剤２０．３０の過剰な再生及び冷却を防ぎ得るという効
果がある。

なお本実施例においては、吸着剤２０又は３０の冷却に
用いる原料空気の冷却用に専用の水冷クーラ１５を設け
ているが、これを１次クーラ１１及び／又は２次クーラ
１２にて兼用させてもよい。

また本実施例においては、２基の吸着塔２．３を設けた
場合について説明したが、更に多くの吸着塔を設けても
よいことは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く本発明に係る空気乾燥装置においては
、熱再生後に高温となった吸着剤が、吸着塔内に設けた
冷却管内を通流する原料空気との間接的な接触により冷
却されるから、この冷却の間に、吸着剤が原料空気の含
有水分を吸着することがな（、この吸着剤を吸着操作に
用いる場合の有効吸着容量が増大し、吸着剤の必要量の
削減が可能となる等、本発明は便れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す１気乾燥装置の系統図
、第２図は本発明の他の実施例を示す空気乾燥装置の系
統図、第３図は従来の空気乾燥装置の系統図である。 ２．３・・・吸着塔　　７・・・切換弁　２０．３０・
・・吸着剤　２１．３１・・・冷却管 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人　　　大　　　岩　　　増　　雄２．３・・・吸
着塔 ７・・・切換弁 ２０．３０・・・吸着剤 ２＋、３＋・・・冷却管 簗１図 １：ｌ（、ｌ 筈２図 ｌ・事件０表示　　　特願昭６３−１３３０９１号２１
発明の名称 空気乾燥装置 ３、補正をする者 代表者志岐守哉 ４、代理人 氏名　（７３７５）弁理士大岩増雄 （連絡先０３（２１３）３４２１特許部）５、補正の対
象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 ６、補正の内容 明細書第１２頁第１１行目に「回収される。」とあるの
を「系外に排出される。」と訂正する。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、吸着剤を充填してなる２組の吸着塔の一方に、加熱
   又は冷却された原料空気を通流させ、該吸着塔内部の吸
   着剤の熱再生、又は熱再生後の冷却を行い、更に、この
   原料空気を他方の吸着塔に通流させ、該吸着塔内部の吸
   着剤に含有水分を吸着せしめて乾燥空気を得る空気乾燥
   装置において、 前記吸着塔に内設された冷却管と、 前記冷却時と熱再生時とにおける原料空気 の通流経路を、前記冷却管の内外に切換える手段と を具備することを特徴とする空気乾燥装置。