JPH0351449B2 - - Google Patents

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JPH0351449B2
JPH0351449B2 JP57041609A JP4160982A JPH0351449B2 JP H0351449 B2 JPH0351449 B2 JP H0351449B2 JP 57041609 A JP57041609 A JP 57041609A JP 4160982 A JP4160982 A JP 4160982A JP H0351449 B2 JPH0351449 B2 JP H0351449B2
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gas
bed
cycle
adsorbent
concentration
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Ei Gurauatsuto Baruton
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Pall Corp
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Drying Of Gases (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

乾燥剤による乾燥器は多年にわたつて市販され
ており、全世界で広く利用されている。通常の型
式のものは2つの乾燥剤床からなり、その一方は
他方が乾燥サイクルにある間に、再生される。乾
燥されるガスは乾燥サイクルにある一方の乾燥剤
床を一方向に通過され、それから所定の持続時間
後、流出ガスの含湿レベルが要求される低い値に
維持できないように危険状態が生じるような、乾
燥剤の吸湿状態になつた時に、流入ガスは他方の
床へスイツチされて、使用済床は加熱により及
び/又は排出により、及び/又は通常は逆方向に
前記床に乾燥浄化流を通じることにより再生され
る。 今日市販されている乾燥剤による乾燥器は総体
的に2つの型式のものがあり、一つは加熱再生型
で、この場合乾燥サイクルの終了時に、使用済乾
燥剤を再生するために加熱されるようになつてお
り、また一つは無加熱要素型乾燥器で、この場合
乾燥サイクルの終了時に、使用済乾燥剤を再生す
るのに加熱されずに、乾燥ガスの浄化流を利用す
るようになつており、前記浄化流は通常は、乾燥
サイクルにある床からの流出ガスであり、低圧で
使用済床を通過され、使用済床の再生を助けるべ
く、吸着熱を維持するために速い周期で行なわれ
る。しかし、乾燥されるガスの管路圧力により低
圧を再生用ガス圧に利用することは、無加熱要素
型乾燥器に限定されるのではなく、無加熱要素型
の出現前多年にわたつて、加熱再生型乾燥剤乾燥
器にも利用されていた。 両型式の乾燥器は一定の、通常は等しい持続時
間の乾燥及び再生サイクルにおいて作動されてお
り、前記サイクルの長さは可能な乾燥剤の体積
と、流入空気の含湿量により定められる。サイク
ル時間は、流出ガスの含湿量が常に装置の要求を
満たすために、許容されるより非常に少なく一定
に定められる。乾燥サイクルが進行すると、乾燥
剤床は流入側端部から流出側端部へ向けて、次第
に飽和されて行き、且つ流入ガスにより移送され
る湿気の吸着能力は次第に小さくなる。流入ガス
からの湿気の除去は、ガスの流動速度、湿気の吸
着速度、及び吸着剤の含湿量、及び床内のガスの
温度及び圧力に依存する。乾燥剤による吸着速度
は、乾燥剤が負荷を受けるにつれて減少する。流
入ガスの含湿量はほとんど一定でないから、乾燥
剤床に対する要求は変動し、時には非常に速く、
また時には広い範囲にわたる。その結果、一定の
乾燥サイクル時間は流入ガスの最大含湿量におい
て、湿気の除去に安全な余裕を与えるために、常
に短くなければならず、これは、床の湿気吸着能
力が少なくなり過ぎないうちに、サイクル時間を
終わらせるために、しばしば一定のサイクル時間
が短か過ぎることになる、ということを意味す
る。これはもちろん、平均サイクルにおいては、
床の含湿能力は十分に利用されないことを意味し
ている。 再生のために加熱される乾燥剤の寿命は、再生
の回数にかなり依存する。商業上の経験から、乾
燥剤床は何回かの再生には有効であるが、それ以
上では有効でない。それから明らかなように、各
乾燥サイクルにおいて含湿能力が有効に利用され
ない場合は、床の有効寿命は不必要に短縮され
る。更に、加熱再生型及び無加熱要素型の両方に
おいて、各乾燥サイクル時に有効床能力を完全に
利用できないということは、一定時間の乾燥サイ
クル時に、流入ガスの極端ではあるが臨時的に生
じる含湿レベルを吸着するのに必要な能力を保有
するために、乾燥剤床の体積を必要以上に大きく
しなければならないことを意味する。 吸湿能力を完全に利用できないことから、各サ
イクルにおいて浄化ガスがかなり浪費されること
になる。浄化ガスは通常、使用済床の再生のため
に流出ガスから取出され、従つて流出ガス量が減
少される。床が乾燥サイクルから再生サイクルへ
移転される毎に、床容器の開放容積に等しい浄化
ガス量が放棄され、損失となる。短い周期は、長
い周期の場合より、浄化ガスの損失が多い。 このような損失は、より頻繁な周期が要求され
る無加熱要素型乾燥器においては、特に厳しい。
実際、加熱再生型と無加熱要素型乾燥器の間の選
択は、必要な周期の頻度により決められることが
多い。米国特許第2944627号(スカーストロム、
1960、7、12)明細書には、無加熱要素型乾燥器
が記載されており、これはそれより数年早い米国
特許第2800197号(ウインクープ、1957、7、23)
明細書、及び英国特許第633137号及び同第677150
号明細書に記載された装置を改良したものであ
る。前記米国特許第2944627号明細書には、各領
域において吸着と脱着の間に非常に速い周期を与
えることにより、脱着サイクルが使用済乾燥剤の
再生のために、吸着熱を有効に利用できることが
記載されている。従つて、吸着サイクルにおい
て、2〜3分間を越えない時間を、そして好まし
くは1分以下の時間を、そして非常に望ましくは
20秒以下の時間を利用することが示されている。
このサイクル時間は、勿論、前記米国特許第
2800197号明細書に記載された、30分またはそれ
以上のオーダーのものより短く、あるいは英国特
許第633137号明細書に記載された5分〜30分のサ
イクル時間より短い。英国特許第677150号明細書
には、吸着及び脱着サイクルは必ずしも同一であ
る必要はないと示されている。 米国特許第2944627号明細書に示される装置の
欠点は、各サイクルにおいてかなりの量の浄化ガ
スが失なわれることであり、この損失量は前述英
国特許明細書における5〜30分、及び米国特許第
2800197号明細書における30分またはそれ以上と
比較して、例えば10秒間のサイクル時間であつて
非常に多量である。勿論この短時間のサイクルに
おいては乾燥剤床の能力はほとんど利用されない
が、乾燥剤の再生にあたり熱が適用されない場合
は、吸着剤の含湿量が吸着サイクル時にある最小
値を越えることなく、あるいは再生サイクル時
に、吸着剤を有効に再生できないことになる。 乾燥器には流出ガスの露点を測定するために、
流出管路に検湿器が設けられる。しかし、応答が
遅いことと、低露点には敏感でないことから、こ
のような装置は、検湿器が流出ガス内に湿気を検
知する時間までに、湿気前線が床を離れてしまう
ことになるので、低露点の流出ガスまたは相対湿
度が望まれる場合は、乾燥器のサイクル時間を決
定するために利用することはできない。 米国特許第3448561号(セイバート、ペランド、
1969、6、10)明細書には、乾燥剤床の湿気負荷
により再生が必要になつた時だけ、その再生を行
なうようにして、乾燥剤床の含湿能力を有効に利
用すると共に、利用時に最適効率を得る、ガス乾
燥方法及び装置が示されている。各吸着サイクル
において、吸着剤は可能な再生状態で行なえる限
界含湿能力まで利用されるようになつており、こ
の場合、熱を適用するかしないか、また減圧する
かしないかにかかわらない。これは、乾燥される
ガスの含湿量に基づいて、床中の湿気前線の進行
を検知し、前記前線が床中の所定位置に到達し、
床から離れる前に、乾燥サイクルを停止すること
により可能となつている。これは乾燥剤床に乾燥
されるガスの含湿量を検知する装置を設け、含湿
量に応答して、乾燥されるガスの含湿量が所定値
に到達した時に、乾燥サイクルを停止させる装置
を設けることにより、自動的に行なわれる。 乾燥剤床が徐々に湿気を吸着するにつれて、床
中を湿気前線が前進することは、乾燥剤による乾
燥技術において良く知られた現象であり、多くの
特許明細書、例えば米国特許第2944627号明細書
において議論されている。乾燥サイクルの大部分
において、吸着剤はそこを通過するガスから湿気
を有効に吸着する。しかし、乾燥剤の吸着能力が
零に近づくと、それを通過するガスの含湿量は上
昇し、時には非常に急激に上昇してしまう。も
し、ガスの含湿量、露点または相対湿度が測定さ
れ、それが時間に対してプロツトされると、含湿
量の上昇が示されると共に、上昇が急激な場合
は、グラフの傾斜の変化により観察され得る。い
ずれの場合にも、流出ガスの含湿量が増大する
と、所定最小値を越え、流入ガスの含湿量に接近
してしまう。この曲線の、選定された最小含湿量
を越える部分は効果上湿気前線を表わしており、
これは傾斜変化の場合はS字または他の形状をな
し、且つこれが床の長さの範囲内で観察される場
合は、吸着サイクルの進行につれて、床の流入側
端部から流出側端部へ進行することが解る。目的
は、湿気前線または曲線の傾斜変化が床の端部に
到達する前にサイクルを終了することで、それは
その後は上昇が急速であり、望ましくない含湿量
を有する流出ガスの配送を防止できなくなるから
である。 米国特許第3448561号明細書においては、これ
は湿気前線が流出側端部に到達する前に乾燥サイ
クルを終了できるように、床内の流出側端部から
十分に隔置された装置において、前記前線の進行
を検知することにより防止されている。 この発明において、水蒸気と第2ガスとの混合
物において、水蒸気の濃度を限界最大濃度以下に
減少させる方法が提供されており、この方法は、
前記混合物を前記水蒸気に対して優先的に親和力
を有する吸着剤床に対して、その一端から他端へ
接触状態で流動させて、前記床に水蒸気を吸着さ
せると共に、前記最大値より低い濃度を有する流
出ガスを形成し、且つ吸着継続中に前記床内に、
前記一端から他端へ向けて次第に減少する水蒸気
濃度勾配を形成すると共に、吸着剤の吸着能力の
減少につれて、第2ガス内の水蒸気の濃度上昇に
より、前記床内にその一端から他端へ次第に前進
する濃度前線を画定させ、前記床内の前記湿気前
線の進行を、コンデンサーの静電容量の関数とし
て、前記吸着剤の水蒸気含有量の変化を決定する
ことにより検知するにあたり、前記吸着剤は誘電
体とし、且つ前記コンデンサーは前記床の端部か
ら十分に離れた位置に配置して、限界最大水蒸気
濃度を有する流出ガスが前記床から流出すること
を防止して、前記流出ガスが前記床から流出する
前に、そして前記第2ガス中の前記水蒸気濃度が
前記最大濃度を越える前に、前記ガス混合物を前
記床に接触した状態で流動させることを停止させ
るようにすると共に、前記床から前記水蒸気を脱
着させる脱着サイクルの脱着時間を濃度前線を検
知するコンデンサーの出力信号に基づき制御する
工程からなつている。 更にこの発明は、水蒸気と第2ガスとの混合物
の水蒸気濃度を、限界最大濃度以下に減少させる
装置を提供しており、この装置は、容器、前記容
器内に設けられて、前記水蒸気に対して優先的に
親和力を有する吸着剤床のための室、前記室の流
入側端部に流入ガスを配送する管路、前記床の流
出側端部から流出ガスを配送する管路、選定され
た表面積を有する2つの導体を備えたコンデンサ
ーであつて、前記導体は誘電体として吸着剤を収
容する空間を画定すべく、相互に十分な距離で隔
置されており、前記吸着剤の含湿量変化を例えば
誘電率の関数として検知し、それにより静電容量
が変化されるコンデンサー、選定された水蒸気含
有量を表示する選定された静電容量に到達または
越えた時、前記静電容量の変化に応答して信号を
発する装置、及び前記信号に応答して前記流入ガ
スの流動を遮断する装置、及び前記水蒸気を脱着
させる脱着サイクルの脱着時間を濃度前線を検知
するコンデンサーの出力信号に基づき制御する装
置、からなつている。 従つて、この発明の方法において、第2ガスと
の混合物における第1ガスの濃度を、第2ガス内
での限界最大濃度より低く減少されることがで
き、そのための工程は、前記混合物を第1ガスと
優先的に親和性を有する吸着剤床に対して、その
一端から他端へ接触させて流動させること、前記
床に第1ガスを吸着して、吸着の継続と共に床内
に一端から他端へ第1ガス濃度勾配を有する流出
ガスを形成すること、そして第2ガス中での第1
ガスの濃度増大により吸着剤の吸着能力の減少と
共に、前記床の一端から他端へ次第に進行する濃
度勾配を画定すること、前記床内の勾配の進行を
前記床内の含湿量の変化の関数として、従つて吸
着剤を誘電体としたコンデンサーの静電容量の関
数として検知すること、そして限界最大第1ガス
含量を有する流出ガスが前記床から流出する前
に、前記床と接触して混合ガスを流動させること
を停止すること、及び前記床から前記第1ガスを
脱着させる脱着サイクルの脱着時間を濃度前線を
検知するコンデンサーの出力信号に基づき制御す
ることからなつている。 この発明は、吸着剤床の一部または全部が再生
のために加熱されるガス吸着分留装置に、再生の
ために熱が適用されない装置に、再生が減圧状態
で行なわれる装置に、浄化ガス流を利用する装置
に、そしてこれらの一つまたはそれ以上を組合わ
せた装置に適用できる。 この発明の別の特徴として、再生時間は乾燥サ
イクルの持続時間と同一にする必要はなく、また
ほとんどの場合は同一ではないから、再生される
床はそれが完了した時、閉鎖することができ、加
熱、浄化、排出、あるいはいかなる再生装置も作
動が停止できる。残りのサイクル時間は、例え
ば、再生床の冷却に利用でき、前記床に対する流
入ガス流が再開された場合は、前述冷却された温
度が吸着には効果的であると共に、便利である。 この発明の乾燥装置は本質的な要素として吸着
剤床を備え、この床は周期的に、そして好ましく
は逆流により再生を行なわれ、一つまたは複数の
コンデンサーが床に設けられて、前記床の流出側
端部から十分な距離の位置において含湿量を検知
して、吸着されるガスが限界最大濃度を越えた流
出ガスが前記床から流出される前に、サイクルを
終了させることができるようにしている。 更に、そしてあるいは床の再生を静電容量の関
数として観察しようとする場合は、一つまたはそ
れ以上のコンデンサーが床内で、吸着ガスの脱着
が選定された低レベルに達するか、完了した時
に、再生を終了させることができる位置に配置さ
れる。 随意的には、この装置は前述再生時に熱を適用
する装置を設けることができる。この種の装置は
床全体に延びるように配置することができ、ある
いは乾燥サイクルの終了時に、含湿能力の20%の
オーダーまたはそれ以上の高含湿量を有する、吸
着剤床部位にのみ、即ち乾燥または吸着サイクル
時、流入流体が最初に接触する部位にのみ限定す
ることもできる。この場合、吸着剤床の残部は再
生時に加熱されず、その結果、その位置に加熱装
置は設けられない。床容積の非加熱部分は、所望
の大きさにすることができる。通常、床容積の1/
4〜3/4、そして好ましくは1/3〜2/3の部分が加熱
される。 効果上は、前述床の非加熱部分は予備床を構成
しており、これは通常の乾燥サイクルにおいて
は、ほとんど必要にならず、いずれの場合にも吸
着剤は比較的少量部分、例えは含湿能力の20%以
下のものを吸着するだけでなく、湿気が加熱装置
を備えた床部分で十分に吸着されない場合がな
く、望ましくない高含湿量の流出ガスが配送され
ることを防止するために設けられる。床の予備部
位の吸湿能力はほとんど利用されないから、浄化
流が加熱されるか否かにかかわらず、予備吸着剤
は浄化流により再生され、浄化ガスによりこの部
位から前方へ送られた湿気は、床の加熱部位を通
過後、床から効果的に除去される。 この発明の装置は一つの乾燥剤床から構成でき
るが、好ましい装置は一対の乾燥剤床を利用して
おり、これら床は適切な容器内に配置されると共
に、乾燥されるべき流入ガスの受容のため、そし
て乾燥流出ガスの配送のための管路に接続され
る。 乾燥装置は更に、再生時に減圧する目的のチエ
ツクの弁または絞り弁、及び流入ガス流を前記床
間へ循環させ、且つそこから流出ガス流を受容す
るための多チヤンネル型バルブを包含できる。更
に、再生される床へ逆流状態で浄化流として、乾
燥流出ガスの一部を転向する量または絞り弁を含
むことができる。 コンデンサーは床内の任意の部位において、静
電容量の関数として含湿量を検知できる。ある種
の乾燥器、例えば乾燥サイクル当りの乾燥剤床の
総含湿量レベルが非常に低い状態で作動する無加
熱要素型乾燥器においては、コンデンサーを床の
流入口に近接して、即ち床の流入口から床の長さ
の1/5の位置から床の半分の位置までに配置する
ことが望ましい。通常、最適な結果を得るため
に、45.8m/分(150ft/分)までの流量にして、
望ましくない高含湿量の流出ガスが流出すること
を防止するようにされており、またコンデンサー
は床の流出側端部から床の長さの2/3〜1/5の範囲
の位置に配置される。しかし、コンデンサーの反
応が十分に速いか、または流出ガスの可能な含湿
量が高い値の場合は、コンデンサーは床の流出側
端部に隣接して配置できる。 床中のコンデンサーの位置はある程度は、床を
通る流出ガス流量により決定され、その場合、限
界最大含湿量を越える流出ガスが床から流出する
前に、その含湿量にコンデンサーが反応できるよ
うにしている。一般に、流量が大きくなれば、コ
ンデンサーは床の流出側端部から離して配置され
て、限界最大含湿量を越える流出ガスが、それが
床から流出して運転中の装置へ流入することを防
止するのに十分な速度で、検知されなければなら
ない。 コンデンサーの型式及び床中の位置は、限界最
大含湿量を越える流出ガスが床から流出する前
に、信号を発することができるように、乾燥され
るガスの含湿レベルを検知するように選択され
る。特定の装置に対して要求される安全余裕(係
数)は、利用される特定の装置に対する含湿量の
データを得て、それをプロツトすることにより、
経験的に容易に決定される。このことは、この発
明によることなく決定できるものである。 通常設計の任意のコンデンサーを利用すること
ができる。最も簡単な形態としては、相互に平行
な一対の平坦な金属シートが、可変または一定距
離で隔置されている。差込まれたシートの積重ね
体を形成すべく、交互のシートを連結することに
より、3枚またはそれ以上の平坦な平行金属シー
トを利用できる。数対のシートを吸着剤床の一つ
のレベルに取付けることができ、また前記対は電
気的に並列に接続される。 円筒形のものはチユーブ状導体を備え、線体、
ロツドまたはチユーブ状導体がその内部に同心状
または偏心して取付けられる。 吸着剤床を包含する容器の全殻体が一方の導体
の作用を有し、他方の導体は乾燥剤中に埋込まれ
た加熱要素または他の装置とすることができる。 プレートのために利用される導体は導電性であ
る限り、任意の形状にすることができ、例えば線
体、ロツド、シート、ストリツプ、網、焼結金属
等にすることができる。シート状導体または円筒
状導体は、それらが相互に電気的に絶縁されてい
るならば、それぞれ平行、または同心状にする必
要はない。導体は、コンデンサーを調整できるよ
うにするため、固定または調整自在にすることが
できる。 コンデンサーの2つの導体間の距離は、前記間
隔に乾燥剤を均一に充填するに要する容積により
決定される。コンデンサーの感度は間隔が増大す
るにつれて減少するから、できるだけ近接しなけ
ればならない。導体は裸金属、あるいは乾燥剤が
望ましくない程の高い導電性を示す場合は、乾燥
剤から絶縁するために電気絶縁層をコーテイング
したものにできる。この種の絶縁層としては非導
電性プラスチツク、例えばポリオレフイン、ポリ
エチレン、及びポリイソブチレン、合成及び天然
ゴム、エポキシ樹脂、セラミツク及びガラスが含
まれる。コンデンサーの2つの導体間の吸着剤
は、吸着剤床の状態を示す典型的なサンプルとし
て利用されるから、その部分が床を通るガス流の
全部または均一部分を受容することが重要であ
る。そのために、導体は流体に対してインライン
状に配置されるべきで、流れの一側に袋小路状に
配置されてはならない。 吸着剤床を含む容器の全殻体がコンデンサーの
一方のプレートの機能を有し、同軸のロツド、線
体、チユーブまたはシリンダーが前記殻体の内部
長さの一部分に延びると共に、他方の導体を構成
する場合は、コンデンサーは床の特定位置の含湿
負荷のサンプル表示を行なうのではなく、乾燥剤
床により吸着された総水量を検知する。 コンデンサーの静電容量の変化を電気的、機械
的、音響的または可視信号に転換する発信状態
は、幾つかの方法により達成される。ナシヨナ
ル・セミコンダクター社により製造された
LM2917N型集積回路が、周波数−電圧変換装置
として利用されるが、適切な外部要素及び接続に
より、静電容量−電圧変換装置としての機能を有
することができる。正弦波により励起されるブリ
ツジ回路もまた静電容量に比例する電圧を発生す
るのに使用出来る。随意的な増幅器、例えばナシ
ヨナル・セミコンダクター社の部品No.LM741N
を組入れた回路により、正弦波が発信され得る。
プローブ(針)がコンデンサーとして、定周波
数、定振幅の正弦波により励起される直列または
並列コンデンサー−導体回路に利用できる。励起
周波数及び誘導子の値を適切に選定することによ
り、この種の回路を、コンデンサーにより検知さ
れる範囲にわたつて、任意の静電容量値において
共鳴するように設計できる。この種の回路の出力
は、静電容量が共鳴を生じるのに必要な値に到達
すると、著しく変化する。再度、励起正弦波は
LM741Nまたは類似の作動増幅器を利用して発
せられる。静電容量は、逆転または非逆転増幅器
としての作動増幅器におけるフイードバツク要素
として、そして定周波数、定振幅の正弦波を増幅
するために利用される。この種の回路は正弦波出
力を有し、その振幅は静電容量の変化により調整
される。 一つまたはそれ以上のコンデンサーが、ガス分
留装置の少なくとも一つの、そして好ましくはす
べての吸着剤床に装着できる。 吸着剤床の選定位置に設けられた2つまたはそ
れ以上のコンデンサーは、床における湿気勾配ま
たは吸着された成分の勾配の進行を検知できる。
コンデンサーは床中で、通常はほとんど水蒸気ま
たは他の吸着成分を吸着しないか、検知できない
ような位置に取付けられて、水分または他の吸着
成分が床の前記部分に現われた時に、警報を発す
るように利用される。床中の異なるレベルに配置
された2つのコンデンサーが、静電容量を比較す
るために利用でき、「基準」コンデンサーは床中
の、常時含湿状態または常時乾燥状態にある部分
に配置され、「検知」コンデンサーは床中の、通
常作動時に乾燥状態から含湿状態へサイクルを形
成し、且つ復帰する部分に配置される。 コンデンサーは、最大静電容量が徐々に減少す
ることにより反映される、乾燥剤の水吸着能力の
損失をモニタリングし、且つ作動サイクルのある
段階において、吸着水により飽和される床部分に
取付けることにより、乾燥器の乾燥剤の状態(即
ち、水吸着能力)を表示するために利用できる。 乾燥剤の含湿量を決定するコンデンサーは吸着
剤床に配置できるが、そうする必要はなく、主乾
燥剤床の含湿量に関連する静電容量の変化をもた
らすに十分な量を有する、吸着剤床の代表的サン
プル内に、そして床から離れた別の位置に設ける
ことができる。後者の場合は、処理または浄化ガ
スの一部が前記部分を通して循環されて、例えば
誘電率の数項によりサンプル吸着剤床の含湿量に
比例的な変化を生じるようにされる。この種のコ
ンデンサーは流動状態にある主吸着剤床の状態に
関連するサンプル床内の吸着剤の状態を検知し、
適切にキヤリブレーシヨンすることにより、流出
ガスの湿気前線が床から流出する前に、応答信号
を発信するようになつている。 以下は、加熱乾燥器及び非加熱乾燥器におい
て、吸着及び/または再生サイクル時間を制御す
るための、コンデンサーの吸着剤床中の好ましい
位置の例を示している。 加熱乾燥器においては、各床は一つのコンデン
サーを有し、このコンデンサーは床が使い尽くさ
れた時に湿気前線が到達する。床中の位置に取付
けられる。湿気前線がコンデンサーを通過した時
の、コンデンサーの導体間の乾燥剤の吸着水量の
変化によりもたらされる、静電容量の比較的大き
い変動が、床を流動状態から非流動状態、即ち再
生のためのサイクルを開始させる信号へ変換され
る。2つの床が設けられた場合は、同時に、再生
された床が流動状態になされる。床が使い尽くさ
れたという基準は、所定の流出ガス露点を維持す
べく選定された床中の位置に、湿気前線が到達す
ることである。 加熱乾燥器の床中の別のコンデンサーが、床が
再生のために非流動状態にある時再生の完了を検
知するために利用される。 無加熱要素型乾燥器のサイクルを最適にする方
法は、この種の乾燥器に必要な一定のサイクル時
間により指示されるから、コンデンサーは再生床
への浄化ガスの配送持続時間を制御するために利
用される。最も直接的で好ましい方法は、コンデ
ンサーを各床の流入側端部付近に取付けて、再生
時に浄化ガスにより前記端部に向けて追われなが
ら、床の前記端部に湿気前線が到達するのを検知
することである。床が流動状態に戻された時に、
最大湿気負荷状態で流出ガスの露点を維持できる
位置まで、湿気前線が到達した場合は、浄化ガス
は遮断される。別のもつと複雑であまり望ましく
ない装置においては、コンデンサーは、湿気前線
が典型的な作動状態にある間に通過する床中の位
置に配置される。乾燥サイクルにおいて、その床
に設けられたコンデンサーを湿気前線が通過した
時間が蓄積され、そしてその床において湿気が乾
燥剤に吸着される速度が関連づけられる。この時
間は、例えばマイクロプロセツサーにより、床が
NEMAサイクルの再生部に入つた時の床の再生
に必要な浄化流量の計算に利用される。 コンデンサーの基本的な利点は、これが乾燥器
の性能をモニタリングするための、他の検知及
び/または計算方法に対して、床の含湿量を直接
表示し、従つて吸着に利用されている床の能力を
直接表示することで、これは湿気前線が通過する
床の深さ、従つて床の使用程度に関連づけられ
る。コンデンサーが乾燥または再生時間中に、湿
気前線の位置を決定するために利用されたとして
も、この情報と実際の関心を有するパラメータ、
例えば流出ガスの露点との間に直接の相関関係が
存する。誘電率として検知される含湿量の量的変
化を利用することにより、乾燥剤の負荷、露点及
び他のパラメータを量的に測定する検知及び制御
回路が設計される。コンデンサーのプレート間の
乾燥剤に吸着された水量の変化に対するコンデン
サーの応答は、瞬間的なものである。 含湿量によるコンデンサーの静電容量の変化に
応答する装置は、電気的、機械的、化学的、ある
いはその任意の組合わせにすることができるが、
静電容量の所定変化または所定静電容量に応答し
て、適切なバルブに信号を与え、あるいは制御し
て、乾燥サイクルまたは再生サイクルを終了さ
せ、且つ流出ガスの含湿レベルが所定最大値に到
達した時、流入及び流出ガスを一方のタンクから
他方のタンクへ移転できるようにすることが好ま
しい。 流出ガスの含湿量が所定レベルに到達するのに
要する時間は、直接吸着剤の吸湿能力及び含湿量
に相関づけられる。ガスが乾燥剤床の長さに沿つ
て進行すると、その含湿量は乾燥剤による湿気の
吸着速度に従つて、次第に減少する。乾燥剤によ
る湿気の吸着速度は吸湿能力、ガス圧力、ガス流
の温度及び流量に依存するから、所定の温度及び
圧力の流入ガスに対して、吸着剤の含湿負荷も所
定レベルに到達した時にのみ、流出ガスが所定含
湿レベルに到達することは明らかであろう。コン
デンサーは吸着剤の含湿負荷に直接応答するか
ら、この発明において、吸着剤の含湿量または負
荷に従つて、正確に乾燥サイクルの長さを調整す
ることができ、従つて突破の危険なく、各乾燥サ
イクルにおいて吸着剤の含湿能力を有効に利用で
きる。 その結果、この発明の乾燥剤による乾燥器は各
乾燥サイクル時、所定の含湿負荷の乾燥剤におい
て作動するように構成できる。これは、流入ガス
の含湿レベルが変化する場合は、それに従つて乾
燥サイクルの長さも自動的に調整されることを意
味している。その結果、乾燥サイクルはそれが必
要になるまで終了することがなく、且つ乾燥剤が
不必要に再生されることも除去される。従つて、
乾燥剤に予備能力を組入れる必要はなく、乾燥サ
イクルが利用される乾燥剤の含湿能力に依存する
から、従来必要とされたものより少量の乾燥剤で
十分てある。同時に、各サイクル時に失われる浄
化ガス量も絶対的少量に保持される。効果上は、
この発明の乾燥剤による乾燥器はその乾燥サイク
ルを、流入ガスの含湿量により与えられる要求に
従つて、自動的に調時することができ、その結
果、この発明の乾燥器は要請サイクル乾燥器と呼
ばれる。 他方、再生サイクルは乾燥サイクルの時間と同
一時間にする必要はなく、自動的に同一にしない
ことが好ましい。乾燥サイクルは要請により非常
に長くすることができるから、たとえ乾燥サイク
ルが継続していても、再生が完了した時終了する
よう時間を制御され得る。これにより、浄化流及
び床の加熱に利用されるエネルギーも、必要以上
に浪費されることはない。再生サイクルは吸着剤
の乾燥が終了した時に終了させるために、別のコ
ンデンサーに接続されており、もしこれを調時さ
れた再生サイクルが完了する前に行なう場合、あ
るいはコンデンサーが再生サイクルに接続できる
ならば、コンデンサーまたはタイマーは再生が完
了するまで、乾燥サイクルを終了させることはな
い。同じコンデンサーが、前述のように再生サイ
クルの制御にも利用できる。 無加熱要素型乾燥器において吸着剤床の処理ガ
スを不必要に放棄することを防止し、処理ガスの
流量が非常に小さい場合に付随する処理ガスの損
失を防止し、且つ重大な流量の浄化ガスを保証す
ることなく(放棄時に失われるガス量は、処理ガ
ス流量が非常に低い状態で、再生に必要な浄化ガ
ス量に比較して非常に大きいから、このような作
動形態は実質的に節約になる)するため、制御機
構にヒステリシスが導入される。静電容量による
検湿器は、再生を開始するのに必要な検知静電容
量より少し低い検知静電容量で、再生を終了させ
ることになる。従つて、完全に再生された床が処
理流量のない状態、そして質量移転領域の下方移
動がなく、且つ静電容量プローブの静電容量が増
大しない状態において、流動状態にスイツチされ
ると、再生半サイクルに入つた時、浄化流は要求
されず、圧力降下がない。これに対して、ヒステ
リシスを導入しない床では、再生が終了される静
電容量レベルも、再生の開始に必要な(最小)静
電容量レベルとして解釈されるから、再生半サイ
クルに入つた時、圧力降下し、非常に短時間浄化
することになる。 ヒステリシスの程度は、全効率を最適化するこ
とにより決定される。ヒステリシスを大きくした
場合は、浄化流が要求される前に実質的な量の水
分を床に蓄積し、圧力降下を生じさせることによ
り、圧力降下時に通常は失われる処理ガスの最大
量を節約する。これは低流量の場合は、多数の
NEMAサイクルに対して浄化流が要求されず、
その結果、吸着熱が失われる可能性のあることを
意味している。他方、ヒステリシスを比較的小さ
くすると、浄化流が要求される前に床には少量の
水を蓄積させることにより、吸着熱を利用でき
る。これは、吸着熱の消散のために少しの時間を
与えることにより、乾燥器が所定流量において、
より頻繁に浄化流を要求することを意味してい
る。その欠点は、頻繁な圧力降下により、多量の
処理ガスが失われることである。これら2つのフ
アクターは最適効率トレード・オフ(trade off)
を意味し、この乾燥器の各寸法に対して異なるヒ
ステリシスとなるトレード・オフは、制御回路設
計の一部である。 必要なヒステリシスは、第7図に示す電子信号
−調節回路に導入できる。抵抗Hがヒステリシス
を導入するのに必要な唯一の要素である。抵抗H
の値がヒステリシス量、即ち回路の出力が高また
は低状態になる2つの静電容量レベル間の差を決
定する。 ヒステリシスは2つのコンデンサーを床の少し
異なるレベルに置いて、上方コンデンサーを再生
の終了を合図するために利用し、下方コンデンサ
ーは下方流動乾燥器に再生を開始する必要性を合
図するために利用することにより利用できる。こ
の場合、ヒステリシス量は2つのプローブの垂直
距離を変えることにより調整できる。 この発明により、サイクルは湿気前線、または
含湿量カーブの傾斜の変化が床の端部に到達する
前に終了されるが、それはその後では上昇が急速
で、望ましくない含湿流出ガスの配送がほとんど
防止できないからである。これは、湿気前線が流
出端まで到達する前に、乾燥サイクルを終了でき
るように、床中の流出端から十分に隔置された位
置で湿気前線の前進を検知することにより、コン
デンサーにより防止される。 以下の比較例は、静電容量制御装置のヒステリ
シスの2つのレベルの処理ガス利用効率に対する
影響を示している:
Desiccant dryers have been commercially available for many years and are widely used throughout the world. A common type consists of two desiccant beds, one of which is regenerated while the other is in the drying cycle. The gas to be dried is passed unidirectionally through one desiccant bed in the drying cycle and then after a predetermined period of time such that a hazardous condition is created such that the moisture level of the effluent gas cannot be maintained at the required low value. Note that when the desiccant becomes hygroscopic, the incoming gas is switched to the other bed, and the spent bed is heated and/or discharged, and/or the dry cleaning stream is normally applied to said bed in the opposite direction. It is regenerated by communicating. There are generally two types of desiccant dryers on the market today: heat regeneration, in which heat is applied at the end of the drying cycle to regenerate the spent desiccant; and unheated element dryers, in which the purified stream of drying gas is used without heating to regenerate the spent desiccant at the end of the drying cycle. The purge stream is typically the effluent gas from a bed in a drying cycle and is passed through the spent bed at low pressure and at rapid cycles to maintain the heat of adsorption to aid regeneration of the spent bed. It will be held in However, the use of low pressure for regeneration gas pressure due to the pipe pressure of the gas to be dried is not limited to non-heating element dryers; It was also used in regenerated desiccant dryers. Both types of dryers are operated in drying and regeneration cycles of constant, usually equal duration, the length of the cycle being determined by the available desiccant volume and the moisture content of the incoming air. The cycle time is fixed to be much less than allowed, so that the moisture content of the effluent gas always meets the requirements of the equipment. As the drying cycle progresses, the desiccant bed becomes increasingly saturated from the inlet end to the outlet end, and its capacity to adsorb moisture transported by the incoming gas becomes less and less. Moisture removal from the incoming gas depends on the flow rate of the gas, the rate of moisture adsorption, and the moisture content of the adsorbent, and the temperature and pressure of the gas in the bed. The rate of adsorption by the desiccant decreases as the desiccant becomes loaded. Since the moisture content of the incoming gas is hardly constant, the demand on the desiccant bed varies, sometimes very quickly.
And sometimes over a wide range. As a result, the constant drying cycle time must always be short to give a safe margin for moisture removal at the maximum moisture content of the incoming gas, so that the moisture adsorption capacity of the bed does not become too low. This means that a certain cycle time often ends up being too short in order to finish the cycle time. Of course, in the average cycle,
This means that the moisture holding capacity of the floor is not fully utilized. The lifetime of a desiccant heated for regeneration is highly dependent on the number of regenerations. Commercial experience has shown that desiccant beds are effective for a few regenerations, but not for more. It is clear then that if the moisture holding capacity is not effectively utilized in each drying cycle, the useful life of the bed will be unnecessarily shortened. Additionally, in both regenerative and unheated element types, the inability to fully utilize effective bed capacity during each drying cycle means that extreme but temporary moisture content in the incoming gas occurs during a given drying cycle. This means that the volume of the desiccant bed must be larger than necessary in order to possess the necessary capacity to adsorb the levels. The purge gas is wasted considerably in each cycle because the moisture absorption capacity is not fully utilized. Purge gas is typically removed from the effluent gas for regeneration of the spent bed, thus reducing the amount of effluent gas. Each time a bed is transferred from a drying cycle to a regeneration cycle, an amount of purge gas equal to the open volume of the bed vessel is given up and is lost. Short cycles result in more purge gas loss than longer cycles. Such losses are particularly severe in unheated element dryers where more frequent cycling is required.
In practice, the choice between a heated regeneration type and a non-heated element dryer is often determined by the frequency of cycles required. U.S. Patent No. 2944627 (Skarstrom,
1960, 7, 12) describes a non-heating element dryer, which is several years earlier than U.S. Pat. No. 2,800,197 (Wynkoop, 1957, 7, 23).
Specification and British Patent Nos. 633137 and 677150
This is an improved version of the device described in the patent specification. No. 2,944,627 discloses that by providing a very fast cycle between adsorption and desorption in each region, the desorption cycle can effectively utilize the heat of adsorption for the regeneration of spent desiccant. Are listed. Therefore, in the adsorption cycle a time of not more than 2-3 minutes, and preferably less than 1 minute, and very preferably
It has been shown to use a time of 20 seconds or less.
This cycle time is, of course,
2800197, which is of the order of 30 minutes or more, or shorter than the 5 to 30 minute cycle times described in GB 633137. GB 677150 indicates that the adsorption and desorption cycles do not necessarily have to be identical. A disadvantage of the device shown in U.S. Pat. No. 2,944,627 is that a significant amount of purge gas is lost in each cycle; No.
A cycle time of, for example, 10 seconds is quite large compared to 30 minutes or more in US Pat. No. 2,800,197. Of course, little of the capacity of the desiccant bed is utilized during this short cycle, but if no heat is applied to regenerate the desiccant, the moisture content of the adsorbent does not exceed a certain minimum during the adsorption cycle, or During the regeneration cycle, the adsorbent cannot be effectively regenerated. The dryer is equipped with a
A humidity detector is installed in the outflow pipe. However, due to their slow response and insensitivity to low dew points, such devices allow the moisture front to leave the floor by the time the detector detects moisture in the effluent gas. Therefore, if a low dew point effluent gas or relative humidity is desired, it cannot be utilized to determine the dryer cycle time. U.S. Patent No. 3,448,561 (Seibert, Pellend,
1969, 6, 10) The specification states that regeneration is performed only when the moisture load on the desiccant bed necessitates regeneration, thereby making effective use of the moisture absorption capacity of the desiccant bed. A gas drying method and apparatus is shown that achieves optimum efficiency at times. In each adsorption cycle, the adsorbent is utilized to its maximum wetting capacity under possible regeneration conditions, with or without applied heat, and with or without vacuum. This detects the advancement of a moisture front in the bed based on the moisture content of the gas to be dried, and when the front reaches a predetermined position in the bed,
This is possible by stopping the drying cycle before leaving the floor. This involves installing a device in the desiccant bed to detect the moisture content of the gas to be dried, and in response to the moisture content, stops the drying cycle when the moisture content of the gas to be dried reaches a predetermined value. This can be done automatically by providing a device. The advancement of a moisture front through a desiccant bed as it gradually adsorbs moisture is a well-known phenomenon in desiccant drying technology and is described in many patent specifications, such as U.S. Pat. No. 2,944,627. It is discussed in the book. During most of the drying cycle, the adsorbent effectively adsorbs moisture from the gas passing through it. However, as the adsorption capacity of the desiccant approaches zero, the moisture content of the gas passing through it increases, sometimes very rapidly. If the moisture content, dew point or relative humidity of a gas is measured and plotted against time, an increase in moisture content will be indicated, and if the increase is rapid, a change in the slope of the graph will indicate can be observed. In either case, as the moisture content of the outflow gas increases, it exceeds a predetermined minimum value and approaches the moisture content of the inflow gas. The portion of this curve above the selected minimum moisture content effectively represents a moisture front;
This may be an S-shape or other shape in the case of a slope change, and if this is observed within the length of the bed, from the inlet end of the bed to the outlet end as the adsorption cycle progresses. I understand that it will progress. The objective is to end the cycle before the moisture front or slope change of the curve reaches the end of the bed, which then rises rapidly and prevents the delivery of effluent gases with undesirable moisture content. Because it will disappear. In U.S. Pat. No. 3,448,561, this is done in a device sufficiently spaced from the outlet end in the bed so that the drying cycle can be completed before the moisture front reaches the outlet end. This is prevented by detecting the advance of the front. In this invention, a method is provided for reducing the concentration of water vapor in a mixture of water vapor and a second gas below a critical maximum concentration, which method includes:
The mixture is flowed in contact with a bed of adsorbent having a preferential affinity for water vapor from one end to the other to cause the bed to adsorb water vapor and to maintain a concentration below the maximum value. forming an effluent gas having and in said bed during the continuation of the adsorption,
As the adsorption capacity of the adsorbent decreases, the concentration of water vapor in the second gas increases, forming a water vapor concentration gradient that gradually decreases from one end to the other end of the bed. in defining an advancing concentration front and sensing the advancement of the moisture front within the bed by determining a change in water vapor content of the adsorbent as a function of capacitance of a condenser, the adsorbent comprising: dielectric, and the capacitor is located at a sufficient distance from the edge of the bed to prevent effluent gas having a critical maximum water vapor concentration from escaping the bed, such that the effluent gas is and before the water vapor concentration in the second gas exceeds the maximum concentration, causing the gas mixture to cease flowing in contact with the bed, and before exiting from the bed. The method comprises the step of controlling the desorption time of the desorption cycle for desorbing the water vapor based on the output signal of the condenser that detects the concentration front. Further, the present invention provides an apparatus for reducing the water vapor concentration of a mixture of water vapor and a second gas to a limit maximum concentration or less, the apparatus comprising: a container; the apparatus is provided in the container; a chamber for a bed of adsorbent having preferential affinity for the chamber, a conduit for delivering the inflow gas to the inlet end of said chamber, and a conduit for delivering the outflow gas from the outflow end of said bed; A capacitor comprising two conductors having a surface area, the conductors being spaced apart a sufficient distance from each other to define a space containing an adsorbent as a dielectric, and the conductors having a surface area of A capacitor in which a change is detected, for example as a function of the dielectric constant, whereby the capacitance is changed, a change in said capacitance when a selected capacitance is reached or exceeded, indicating a selected water vapor content. a device for generating a signal in response to a signal, a device for blocking the flow of the incoming gas in response to the signal, and a device for controlling the desorption time of the desorption cycle for desorbing the water vapor based on an output signal of a condenser that detects a concentration front. It consists of a device that Thus, in the method of the invention, the concentration of the first gas in the mixture with the second gas can be reduced below the critical maximum concentration in the second gas, the step for which A bed of adsorbent having a preferential affinity for a first gas is brought into contact with and flowed from one end to the other, adsorbing a first gas onto said bed, and as adsorption continues, a first gas flows into the bed from one end to the other. forming an effluent gas having a first gas concentration gradient to the other end; and a first gas concentration gradient in the second gas.
defining a concentration gradient that progressively progresses from one end of the bed to the other as the adsorption capacity of the adsorbent decreases due to an increase in the concentration of gas; sensing as a function of the capacitance of the capacitor with the adsorbent as dielectric, and that an effluent gas having a limiting maximum first gas content is in contact with said bed before it exits from said bed. stopping the flow of the mixed gas and controlling the desorption time of the desorption cycle for desorbing the first gas from the bed based on the output signal of a condenser sensing the concentration front. This invention applies to gas adsorption fractionators where part or all of the adsorbent bed is heated for regeneration, to equipment where no heat is applied for regeneration, to equipment where regeneration takes place under reduced pressure, and to equipment where purified gas It can be applied to devices that utilize flow, and to devices that combine one or more of these. Another feature of the invention is that the regeneration time need not be, and in most cases is not, the same as the duration of the drying cycle, so the bed being regenerated can be closed when it is complete. , heating, purification, evacuation, or any regeneration equipment may be deactivated. The remaining cycle time can be used, for example, to cool the regeneration bed, and when inlet gas flow to said bed is resumed, said cooled temperature is effective and convenient for adsorption. The drying apparatus of the invention comprises as an essential element an adsorbent bed which is regenerated periodically and preferably by counterflow, and one or more condensers are provided in the bed to Moisture content is detected at a sufficient distance from the outlet end so that the cycle can be terminated before the effluent gas in which the adsorbed gas exceeds a critical maximum concentration is discharged from the bed. I have to. Additionally, and/or if one wishes to observe bed regeneration as a function of capacitance, one or more condensers may be connected within the bed when desorption of the adsorbed gas reaches a selected low level or is complete. , is placed in a position where playback can be ended. Optionally, the device can be provided with a device for applying heat during said regeneration. This type of device can be arranged to extend throughout the bed, or only in areas of the adsorbent bed that have a high moisture content, on the order of 20% or more of the moisture-bearing capacity, at the end of the drying cycle. That is, during the drying or adsorption cycle, it may be limited to only those areas that are first contacted by the incoming fluid. In this case, the remainder of the adsorbent bed is not heated during regeneration, so that no heating device is provided at that location. The unheated portion of the bed volume can be as large as desired. Usually 1/ of floor volume
4 to 3/4, and preferably 1/3 to 2/3, portions are heated. Effectively, the unheated part of said bed constitutes a preliminary bed, which in normal drying cycles is seldom needed, and in each case the adsorbent is present in a relatively small part, e.g. Not only does it adsorb less than 20% of its moisture capacity, it also prevents moisture from being adsorbed insufficiently in floor areas with heating devices, preventing the delivery of undesired high moisture content effluent gases. established for the purpose of Since the moisture absorption capacity of the reserve section of the bed is hardly utilized, the preadsorbent is regenerated by the purge stream and the moisture carried forward from this section by the purge gas is After passing through the heating section of the bed, it is effectively removed from the bed. Although the apparatus of this invention can be comprised of a single desiccant bed, the preferred apparatus utilizes a pair of desiccant beds disposed within a suitable container and receiving the incoming gas to be dried. and connected to a conduit for the delivery of dry effluent gas. The drying apparatus may further include check or throttle valves for the purpose of reducing pressure during regeneration, and multichannel valves for circulating an incoming gas stream to the interbed and receiving an outgoing gas stream therefrom. Additionally, a volume or throttle valve may be included to divert a portion of the dry effluent gas as a purge stream in counterflow conditions to the bed to be regenerated. The capacitor can sense moisture content at any location within the bed as a function of capacitance. In some types of dryers, such as unheated element dryers that operate at very low total moisture content levels in the desiccant bed per drying cycle, the condenser is placed close to the inlet of the bed, i.e. It is desirable to place it between 1/5 of the length of the floor and half of the floor from the inlet. Typically, flow rates up to 45.8 m/min (150 ft/min) are recommended for optimal results.
The condenser is located between 2/3 and 1/5 of the length of the bed from the outflow end of the bed to prevent undesirable high moisture content of effluent gas from escaping. be done. However, if the condenser reaction is sufficiently fast or the possible moisture content of the effluent gas is of high value, the condenser can be placed adjacent to the effluent end of the bed. The location of the condenser in the bed is determined in part by the flow rate of the effluent gas through the bed, where the condenser is able to react to the moisture content of the effluent gas that exceeds the critical maximum moisture content before it exits the bed. I have to. Generally, at higher flow rates, the condenser is placed further away from the outlet end of the bed to prevent effluent gas above the critical maximum moisture content from leaving the bed and entering the operating equipment. must be detected fast enough to prevent it. The type of condenser and its location in the bed are selected to detect the moisture content level of the gas to be dried so that a signal can be given before the effluent gas exceeds a critical maximum moisture content and leaves the bed. be done. The safety margin (coefficient) required for a specific device can be determined by obtaining moisture content data for the specific device being used and plotting it.
Easily determined empirically. This can be determined without reference to this invention. Any capacitor of conventional design can be utilized. In its simplest form, it is a pair of mutually parallel flat metal sheets spaced apart by a variable or constant distance. Three or more flat parallel metal sheets can be utilized by connecting alternating sheets to form a stack of interleaved sheets. Several pairs of sheets can be attached to one level of the adsorbent bed, and the pairs are electrically connected in parallel. The cylindrical type has a tube-shaped conductor, and has a wire body,
A rod or tube-like conductor is mounted concentrically or eccentrically within it. The entire shell of the vessel containing the adsorbent bed has the function of one conductor, the other conductor may be a heating element or other device embedded in the desiccant. The conductors utilized for the plates can be of any shape as long as they are electrically conductive, such as wires, rods, sheets, strips, mesh, sintered metal, etc. The sheet conductors or cylindrical conductors need not be parallel or concentric, respectively, provided they are electrically insulated from each other. The conductor can be fixed or adjustable to allow adjustment of the capacitor. The distance between the two conductors of the capacitor is determined by the volume required to uniformly fill said space with desiccant. The sensitivity of the capacitors decreases as the spacing increases, so they should be as close together as possible. The conductor can be bare metal or, if the desiccant exhibits an undesirably high conductivity, coated with an electrically insulating layer to insulate it from the desiccant. Insulating layers of this type include nonconductive plastics such as polyolefins, polyethylene, and polyisobutylene, synthetic and natural rubbers, epoxies, ceramics, and glasses. Since the adsorbent between the two conductors of the condenser is utilized as a typical sample of the condition of the adsorbent bed, it is important that that portion receive all or a uniform portion of the gas flow through the bed. To this end, the conductor should be placed in-line with the fluid and not in a blind alley on one side of the flow. The entire shell of the vessel containing the adsorbent bed has the function of one plate of a condenser, with coaxial rods, wires, tubes or cylinders extending over a portion of the internal length of said shell and conducting the other. If configured, the condenser senses the total amount of water adsorbed by the desiccant bed rather than sampling the moisture load at a particular location on the bed. The transmission of a change in capacitance of a capacitor into an electrical, mechanical, acoustic or visual signal is accomplished in several ways. Manufactured by National Semiconductor
The LM2917N integrated circuit is utilized as a frequency-to-voltage converter, but with appropriate external components and connections it can also function as a capacitance-to-voltage converter. A bridge circuit excited by a sine wave can also be used to generate a voltage proportional to capacitance. Optional amplifier, e.g. National Semiconductor Part No. LM741N
A sine wave can be emitted by a circuit incorporating the .
The probe (needle) can be used as a capacitor in a series or parallel capacitor-conductor circuit excited by a constant frequency, constant amplitude sine wave. By appropriate selection of the excitation frequency and inductor value, this type of circuit can be designed to resonate at any capacitance value over the range sensed by the capacitor. The output of this type of circuit changes significantly when the capacitance reaches the value required to produce resonance. Again, the excitation sine wave is
Generated using an LM741N or similar differential amplifier. Capacitance is used as a feedback element in operational amplifiers, either reversing or non-reversing amplifiers, and for amplifying constant frequency, constant amplitude sine waves. This type of circuit has a sinusoidal output, the amplitude of which is adjusted by changing the capacitance. One or more condensers can be attached to at least one, and preferably all, adsorbent beds of the gas fractionator. Two or more condensers located at selected locations in the adsorbent bed can sense the development of a moisture gradient or an adsorbed component gradient in the bed.
The condenser is mounted in the bed at a location where it usually adsorbs little or no water vapor or other adsorbed components, so as to provide an alarm when moisture or other adsorbed components appear in said portion of the bed. used for. Two capacitors placed at different levels in the bed can be used to compare capacitances, with a "reference" capacitor placed in a part of the bed that is either permanently moist or constantly dry; The "sensing" condenser is located in a section of the bed that cycles from a dry state to a wet state and back during normal operation. The capacitor monitors the loss of water adsorption capacity of the desiccant, reflected by a gradual decrease in the maximum capacitance, and is installed in a bed section that becomes saturated with adsorbed water at some stage of the operating cycle. , can be used to display the condition of the desiccant in the dryer (i.e. water adsorption capacity). A capacitor that determines the moisture content of the desiccant bed can, but need not be, placed in the adsorbent bed and has sufficient volume to effect a change in capacitance related to the moisture content of the main desiccant bed. It can be provided within a representative sample of the adsorbent bed and at separate locations remote from the bed. In the latter case, a portion of the treatment or purge gas is circulated through said section so as to produce a proportional change in the moisture content of the sample adsorbent bed, for example in terms of the dielectric constant. This type of condenser senses the state of the adsorbent in the sample bed relative to the state of the main adsorbent bed in a fluidized state;
Proper calibration provides a response signal before the moisture front of the effluent gas leaves the floor. The following provides examples of preferred locations in the adsorbent bed of the condenser to control adsorption and/or regeneration cycle times in heated and unheated dryers. In heated dryers, each bed has one condenser that is reached by the moisture front when the bed is exhausted. Can be installed in locations throughout the floor. When the moisture front passes through the condenser, the relatively large fluctuation in capacitance caused by the change in the amount of water adsorbed by the desiccant between the conductors of the condenser causes the bed to change from a flowing state to a non-flowing state, i.e. for regeneration. converted into a signal that starts the cycle. If two beds are provided, the regenerated bed is placed in a fluid state at the same time. The criterion for a bed being exhausted is the arrival of a moisture front at a location in the bed selected to maintain a predetermined effluent gas dew point. A separate condenser in the heated dryer bed is utilized to detect the completion of regeneration when the bed is in a non-flowing state for regeneration. Since how to optimize the cycling of a heatless element dryer is dictated by the constant cycle time required for this type of dryer, the condenser is used to control the duration of delivery of purge gas to the regeneration bed. used. The most direct and preferred method is to mount a condenser near the inlet end of each bed to prevent the moisture front from reaching that end of the bed while being chased towards that end by the purge gas during regeneration. It is to detect. When the bed is returned to a fluid state,
If the moisture front reaches a point where the dew point of the effluent gas can be maintained under maximum moisture load conditions, the purge gas is shut off. In another more complex and less desirable arrangement, the condenser is placed at a location in the floor through which the moisture front passes during typical operating conditions. In a drying cycle, the time that a moisture front passes through a condenser in the bed is accumulated and related to the rate at which moisture is adsorbed to the desiccant in the bed. During this time, for example, the microprocessor
It is used to calculate the purification flow rate required to regenerate the bed when it enters the regeneration section of the NEMA cycle. The fundamental advantage of the condenser is that it provides a direct indication of the moisture content of the bed versus other sensing and/or calculation methods for monitoring dryer performance and therefore This is related to the depth of the floor through which the moisture front passes and thus to the degree of floor usage. Even if the condenser is utilized to determine the position of the moisture front during drying or regeneration times, this information and the parameters of actual interest,
For example, there is a direct correlation with the dew point of the effluent gas. By utilizing quantitative changes in moisture content, sensed as dielectric constant, sensing and control circuits are designed to quantitatively measure desiccant loading, dew point, and other parameters. The response of the condenser to changes in the amount of water adsorbed on the desiccant between the condenser plates is instantaneous. The device that responds to changes in capacitance of a capacitor due to moisture content can be electrical, mechanical, chemical, or any combination thereof;
In response to a predetermined change in capacitance or a predetermined capacitance, an appropriate valve is signaled or controlled to terminate a drying cycle or a regeneration cycle and the moisture level of the effluent gas reaches a predetermined maximum value. When reached, it is preferable to allow inflow and outflow gas to be transferred from one tank to the other. The time required for the moisture content of the effluent gas to reach a predetermined level is directly correlated to the moisture absorption capacity and moisture content of the adsorbent. As the gas travels along the length of the desiccant bed, its moisture content gradually decreases according to the rate of moisture adsorption by the desiccant. Since the rate of moisture adsorption by the desiccant depends on the moisture absorption capacity, gas pressure, temperature and flow rate of the gas stream, for a given temperature and pressure of incoming gas, when the moisture load of the adsorbent reaches a given level, It will be clear that only then will the effluent gas reach a predetermined moisture content level. Since the condenser responds directly to the moisture loading of the adsorbent, in this invention the length of the drying cycle can be adjusted precisely according to the moisture content or loading of the adsorbent, thus without risk of breakthrough. , the moisture absorption capacity of the adsorbent can be effectively utilized in each drying cycle. As a result, the desiccant dryer of the present invention can be configured to operate at a predetermined moisture load of desiccant during each drying cycle. This means that if the moisture level of the incoming gas changes, the length of the drying cycle is automatically adjusted accordingly. As a result, the drying cycle does not end until it is needed and unnecessary regeneration of the desiccant is also eliminated. Therefore,
Since there is no need to incorporate any reserve capacity into the desiccant, and the drying cycle is dependent on the moisture holding capacity of the desiccant utilized, a smaller amount of desiccant than previously required may be sufficient. At the same time, the amount of purge gas lost during each cycle is also kept at an absolutely small amount. Effectively,
The desiccant dryer of this invention can automatically time its drying cycle according to the demands given by the moisture content of the incoming gas, so that the dryer of this invention can It is called a vessel. On the other hand, the regeneration cycle need not be, and preferably not automatically, the same time as the drying cycle. The drying cycle can be very long if desired, so even if the drying cycle continues, it can be timed to end when regeneration is complete. This also ensures that the energy available for heating the purge stream and the bed is not wasted unnecessarily. The regeneration cycle is connected to another condenser to terminate when the adsorbent has finished drying, or if this is done before the scheduled regeneration cycle is completed, or the condenser can be connected to the regeneration cycle. If so, the condenser or timer will not end the drying cycle until regeneration is complete. The same capacitor can also be used to control the regeneration cycle as described above. Prevents unnecessary abandonment of process gas in the adsorbent bed in unheated element dryers, prevents concomitant process gas losses when process gas flow rates are very low, and provides significant flow purification Without gas guarantee (the amount of gas lost during abandonment is very large compared to the amount of purge gas required for regeneration at very low process gas flow rates, this mode of operation is practically Hysteresis is introduced into the control mechanism to save money. A capacitive humidifier will terminate regeneration with a sensing capacitance slightly lower than that required to begin regeneration. Therefore, when a fully regenerated bed is switched to a flowing state with no process flow and no downward movement of the mass transfer region and no increase in the capacitance of the capacitive probe, the regeneration When entering the half cycle, no purge flow is required and there is no pressure drop. In contrast, in a bed that does not introduce hysteresis, the capacitance level at which regeneration ends is also interpreted as the (minimum) capacitance level required to start regeneration, so that when entering the regeneration half-cycle, The pressure will drop and it will clear for a very short time. The degree of hysteresis is determined by optimizing the overall efficiency. High hysteresis allows a substantial amount of moisture to accumulate in the bed before the purge flow is required, creating a pressure drop, thereby conserving the maximum amount of process gas that would normally be lost during pressure drop. . This means that for low flow rates, a large number of
No purifying flow is required for the NEMA cycle;
As a result, this means that the heat of adsorption may be lost. On the other hand, a relatively small hysteresis allows the heat of adsorption to be utilized by allowing a small amount of water to accumulate in the bed before a purge stream is required. This allows the dryer, at a given flow rate, a little time for the heat of adsorption to dissipate.
This means that more frequent purge flow is required. Its disadvantage is that a large amount of process gas is lost due to frequent pressure drops. These two factors are an optimal efficiency trade off.
This trade-off of different hysteresis for each dryer size is part of the control circuit design. The necessary hysteresis can be introduced in the electronic signal-conditioning circuit shown in FIG. Resistor H is the only element needed to introduce hysteresis. Resistance H
The value of determines the amount of hysteresis, ie, the difference between two capacitance levels at which the output of the circuit goes high or low. Hysteresis places two condensers at slightly different levels of the bed, using the upper condenser to signal the end of regeneration and the lower condenser to signal the downward flow dryer that it needs to start regeneration. It can be used by In this case, the amount of hysteresis can be adjusted by changing the vertical distance between the two probes. With this invention, the cycle is terminated before the moisture front, or change in the slope of the moisture content curve, reaches the end of the bed, after which it rises rapidly and prevents the delivery of undesired humid effluent gas. This is because it is almost impossible to prevent. This is prevented by the condenser by sensing the advancement of the moisture front in the bed at a location far enough from the outlet edge to allow the drying cycle to end before the moisture front reaches the outlet edge. Ru. The following comparative example shows the effect of two levels of capacitance controller hysteresis on process gas utilization efficiency:

【表】 平均浄化時間
利用された150DHAに対する流入状態はほとん
ど同一である: 高テストに対しては、4.7Kg/cm2(67.5psig)の
圧力で流入量は125.8scfmであり、低テストに対
しては、4.76Kg/cm2(68psig)の圧力で流入量は
124.5scfmである。低ヒステリシス・テストは各
サイクルに浄化流が要求された。高ヒステリシ
ス・テストは総計66の放棄を節約した。 一回の放棄当りの損失ガス量は、利用される浄
化流量の約11秒に等しく、高ヒステリシス運転で
は726秒の浄化流量に等しい処理ガスが節約され
ることになる。201回の半サイクルに対して平均
すると、半サイクル当り約3.6秒の浄化流量に等
しい平均的な節約が得られる。 これにより半サイクル当り、186.4秒間の浄化
流に等しいガス消費が減少される。従つて、高ヒ
ステリシス・テストは放棄を節約できるが、流出
口状態を維持するために低ヒステリシス・テスト
より多量のガスを消費する。 この実施状態は第1図に示されている。 第1図は、コンデンサーを床の流出側端部から
76.2cm(30in)の一連のX点と、床の流出側端部
から61cm(24in)の一連のY点に配置して検知し
て、床の静電容量の関数として決定された吸着剤
床の含湿量を、ガスが乾燥される時間に対してプ
ロツトした、37.8℃(100〓)〜21.1℃(70〓)
の温度で80%の相対湿度を有する含湿ガスを乾燥
する場合の一連の曲線を示している。 これらの曲線は、空気の管路圧が6.44Kg/cm2
(92psig)、表面流動速度が19.9mpm(65.1fpm)、
1.52m(60in)の長さと、31.4cm(123/8in)の
径を有する床60に、乾燥剤としてシリカゲル
80.4Kg(177lb)を利用した例1におけるのと同
様な装置に対するものである。しかしデータは、
任意の吸着条件で任意の乾燥剤を利用して得られ
る典型的なものである。 この発明の方法の原理は、湿気前線の傾斜Sの
変化が流出口へ到達する前にそれを検知し、サイ
クルを停止させることで、即ち第1図において、
曲線に対しては約2.4時間のサイクル時間前、
曲線に対しては約3.3時間のサイクル時間前、
曲線に対しては約4.5時間のサイクル時間前、
曲線に対しては約6.3時間のサイクル時間前と
なる。第1図の曲線は、これが、吸着剤床の点X
及びYにおける含湿量が2%を越えない間にサイ
クルを終了することにより得られることを示して
いる。この含湿量は通常のコンデンサーにより検
知可能な量である。 コンデンサーが第1図に示されるように、各乾
燥サイクルにおいて点XとYに置かれると、コン
デンサーが作動された時の吸着剤床の含湿量を曲
線が示している。すべての場合に、曲線,,
及びにおいて、コンデンサーXは点A,C,
E及びGにおいて作動され、コンデンサーYは点
B,D,F及びHにおいて作動され、すべて傾斜
S2,S3,S4の変化前であり、湿気前線が床から離
れることが防止されている。 第3図の乾燥器は一対の乾燥剤タンク1,2か
ら成る。これらのタンクは垂直に配置されてい
る。各タンクはシリカゲルのような乾燥剤床
(層)10を含む。タンク1,2には更に、乾燥
剤をタンクに充填及び排出するための乾燥剤充填
及び排出ベント9,9が設けられている。 管路3,4は2つのタンクを連結して、除去さ
れるべき湿気を有する流入ガスを管路6から導入
し、また管路7,8は乾燥器を通過後、湿気を除
去された乾燥流出ガスを、チエツクバルブG,H
を介して流出管路5へ配送するようになつてい
る。一度に一方だけが開放される流入スイツチバ
ルブA,Bは流入ガス流を、各タンクの頂部へ流
入ガスを導入する流入管路3,4の一方へ向け
る。 各タンクの底部には焼結ステンレススチール製
メツシユからなる乾燥剤スクリーン支持体11が
設けられて、タンク1,2内に乾燥剤床10を保
持している。タンク1,2の底部からの流出管路
7,8はそれぞれ流出管路5へ通じている。 管路12は管路7,8を連結し、且つ再生用浄
化流を一方向に制御するためのチエツクバルブ
E,Fを設けられている。管路12はバルブ及
びオリフイス14を介して、管路13により流出
管路5へ連結されている。 チエツクバルブG,Hにより、管路7,8内に
おいて流出管路5に向かう一方向のみの流動が可
能となり、またチエツクバルブE,Fにより、流
出管路5からオリフイス14及びバルブを介し
て管路12へ反対方向において一方向流動が可能
になり、更に管路7,8の他方を介して反対方向
にタンク1,2の底部へ流動されて、乾燥剤10
を浄化及び再生するようになつている。 バルブは再生中にある流動を受けていない床
への、配送浄化流量を制御するために利用され
る。管路13には浄化流圧力計Pが設けられてい
る。 各タンクの内部で支持体11の上方の位置に、
一対の感湿コンデンサー20,21のそれぞれが
配置されて、コンデンサーの静電容量の関数とし
て、乾燥剤の含湿量を測定(決定)するようにな
つており、ここで吸着剤は誘電体となつている。 管路15が管路3,4にプリツジ配置されると
共に、排出バルブC,Dが設けられて,タンク
1,2から排出管路16への流量を制御するよう
になつている。タンク1,2の吸着剤床10の再
生時、一度にバルブC,Dの一方のみが開放され
る。 コンデンサー20,21はプレート型のもの
で、含湿レベルに対応する静電容量に応答するよ
うにセツトされた検知器(図示しない)に接続さ
れて、湿気前線が床から離れないようにしてい
る。例えば、流出ガスに許容され得る最大大気露
天が−62℃(−80〓)の場合、検知器は−40℃
(−40〓)〜−17.8℃(0〓)の露点に対応する
静電容量に応答するように調整される。図示の検
知器は、LM2907N周波数−電圧変換型のもので
あるが、他の任意の型式の検知器を利用すること
ができる。 各床10の流入側端部に配置されると共に、ほ
ぼ床の全長に延びるように、列をなす長い加熱要
素22が配置されており、この場合は10本の加熱
要素が配置されている。これらの加熱要素は床を
通して均一の間隔で配置されている。しかし、そ
の熱容量により、それより多いか少ない数の加熱
要素を設けることができる。加熱要素の流入側端
部には電気接続部23が設けられ、タンク1,2
の壁を通して延びて電気装置に接続されて、床が
再生サイクルにある時に加熱要素のスイツチが入
れられ、また乾燥剤の有効再生に十分な所定時間
の終了時にスイツチが切られるようにされてお
り、前記所定時間はコンデンサー20,21を活
性化するのに要する時間に依り、乾燥サイクルの
時間より少なく、あるいは等しくされる。 ここで、タンク1が乾燥サイクルにあり、タン
ク2が再生サイクルにあり、且つバルブA,Dが
開放され、バルブB,Cが閉鎖された状態にある
場合、乾燥器の作動は下記の通りである: 1.75〜24.5Kg/cm2(25〜350psig)の管路圧力で
管路6を介して流入する含湿ガスは、バルブA,
Bにより管路3からタンク1へ配送され、床10
を介して下方へ流動して、コンデンサー20を通
過して流出口へ送られ、管路7を介してバルブG
を通り、流出管路5へ送られる。バルブE及びH
はそれぞれ、管路12及び8内の流動を防止す
る。浄化バルブに制御された流出流の一部は管
路13を通り、且つオリフイス14を通過し、そ
こで開放排出バルブDによりほぼ大気圧に圧力が
減じられ、次いでチエツクバルブF(バルブEは
管路13の流動を防止している)を介して管路1
2を流れ、再生サイクル状態にある第2タンク2
の底部へ流入し、床10を通して上方へ流入口の
方へ流れ、バルブDを介して管路15を流れ、浄
化排出管路16を介して大気中へ排出される。 再生中のタンク2の列をなす加熱要素22が付
勢され、乾燥床が浄化流を受けながら、乾燥剤が
完全に再生されるのに必要な時間、ベーキングさ
れる。この時間は乾燥サイクルの時間よりかなり
少なく、もちろん一定のサイクル時間により決定
されるのではなく、床中の湿気レベルにより決定
されるものである。その結果、加熱要素22は、
乾燥剤の完全な再生に必要な時間だけ付勢される
ように調時され、この時間が経過した場合に、加
熱要素とタイマーが自動的に遮断されるようにな
つている。浄化ガスの流動は、乾燥剤床を室温ま
で冷却するのに十分な時間だけ継続されるように
なつており、前記温度は吸着がより効果的に行な
われる温度であり、また前記流動も浄化排出バル
ブDを閉鎖することにより自動的に遮断されるよ
うになつており、使用済床が再加圧されて、次の
サイクルの準備が終わつたことになる。通常、床
が加熱要素により100〜250℃の温度に加熱される
場合は、完全な再生のためには、30分から2時間
で十分である。しかし、利用される乾燥剤に依
り、他の温度及び時間を利用することができるこ
とは明らかであろう。 コンデンサー20がタンク1の床10の所定含
湿量を検知した時は、タイマーが付勢され、バル
ブA,B,Cが切り替えられて、バルブAは閉鎖
され、バルブBは開放されて、流入ガスが管路4
へ転向されて、乾燥サイクル状態の第2タンク2
の頂部へ配送されると共に、排出バルブCが開放
される。そこで浄化流は管路13、オリフイス1
4及び管路12、バルブEを介して、再生サイク
ル状態にされるタンク1の底部へ流動する。バル
ブAが切り替えられた時、床10の加熱要素22
のスイツチが入れられて、乾燥剤を活性化するた
めに床が加熱される。このサイクルは、コンデン
サー21がタンク2内に所定の吸着剤含湿レベル
を検知するまで継続され、それからバルブA,
B,C,Dが再度切り替えられて、サイクルが繰
返される。 第4図の乾燥器においては、使用済乾燥剤の再
生にあたつて熱は利用されず、またコンデンサー
50,51が、脱着時の脱着水蒸気フロントの進
行を検知するために利用されている。 乾燥器は2つのタンク31,32から成り、含
湿流入ガスをバルブA,Bを介して管路36から
配送する適当な管路接続部33,34と、各タン
クから管路37,38、チエツクバルブG,Hを
介して流出管路35へ配送する接続部と、乾燥剤
充填及び排出ポート47,48が設けられてい
る。乾燥剤40は各タンク内のスクリーン支持体
49上に支持されている。 横断管路42が流出管路37,38にブリツジ
配置されると共に、流出管路35へ延びる管路4
3の各側部に、2つのチエツクバルブE,Fを備
えている。管路43には減圧オリフイス44が設
けられ、それを越えた圧力は、浄化排出バルブC
またはDが開放されている時、ほぼ大気圧となつ
ており、また管路43を通る流量を計量する浄化
調整バルブIが配置されている。前記バルブIは
使用済タンクの再生のために、流出ガスから取出
された浄化流量を制御しており、浄化流量表示器
Pから読み取られる。 別の管路45が管路33と34の間に延びると
共に、それぞれ浄化排出バルブC,Dが設けら
れ、開放された時は排出管路46を介して、浄化
流体は大気中へ排出される。 各タンクの床の長さのほぼ1/3下方の位置に、
一対のコンデンサー50,51が設けられ、これ
は第3図におけるのと同様に、吸着剤床の含湿レ
ベルを静電容量により検知し、床の含湿レベルが
所定の低値に達して再生が完了すると、その含湿
レベルに応答するようになつており、その際、バ
ルブA,B,C,D及び両加圧バルブIの作動が
制御される。 タンク31が乾燥サイクルにあり、またタンク
32が再生サイクルにあり、バルブA,Dが開放
し、バルブB,Cが閉鎖されている場合、乾燥器
の作動は以下のように行なわれる: 例えば7Kg/cm2(100psig)の圧力で、305s.c.f.
m.の流量で、26.7℃(80〓)で飽和された含湿流
入ガスが流入管路36を介して管路33へ流入
し、バルブAを通り、第1タンクの頂部へ流入
し、それから例えばアルミナの乾燥剤床40を介
して流出口へ流れ、それからフイルター49を介
して管路37(チエツク弁Eが管路42への流入
を防止している)、そしてチエツクバルブGを介
して乾燥ガス流出管路35へ流動する。流出ガス
は6.35Kg/cm2(95psig)の圧力及び265s.c.f.m.の
流量で配送され、露点は−73.3℃(−100〓)で
ある。チエツクバルブHは乾燥ガスが管路38へ
流入することを防止する。乾燥流出ガスの残り、
この例では40s.c.f.m.が流出口において、管路3
5の端部から管路43を介して取出され、バルブ
I及びオリフイス44を通過させられて、圧力が
ほぼ大気圧に減圧され、それから管路42を介し
てチエツクバルブFを通過して、再生サイクル状
態にある第2タンク32の底部へ送られる。浄化
流は乾燥剤床40を通り、管路34へ流出し、そ
れから浄化排出バルブDを通過し、そこから管路
46を介して大気中へ排出される。 このサイクルは、乾燥剤40から脱着された湿
潤蒸気の湿気前線が床32を通過して上方へ進行
し、コンデンサー51を通過する間、継続され
る。湿気前線が通過して、コンデンサーの下方の
床から水分が脱着されたことが表示されると、信
号が発せられ、バルブDが閉鎖され、タンク32
が再加圧されて浄化流動が停止される。 各床が、含湿流出ガスが床から流出する前に、
乾燥サイクル状態におかれる時間は、通常使用済
床の再生に必要な時間より長いから、流入バルブ
A,Bは、完全な再生及び再生乾燥剤の再加圧に
十分な一定時間後に作動されるように調時され
る。この時間が経過すると、バルブA,Bは自動
的に切り替えられて、流入ガス流は再生された床
へ転向される。 コンデンサー51がタンク32内の所定の含湿
レベルを検知して、脱着の完了を表示すると、バ
ルブDが閉鎖されて、床32が再加圧される。タ
ンク31において吸着のための一定時間が経過す
ると、タイマーによりバルブAが閉鎖され、バル
ブBが開放されて、流入口36を介して流入する
含湿流入ガスは、管路34を介してタンク32へ
送られ、また乾燥流出ガスはタンク32から管路
38を介して、乾燥ガス配送管路35へ送られ
る。そして、横断管路42内の浄化ガス流動は逆
転されて、浄化流は管路43内をバルブI、オリ
フイス44を介して管路42へ流動し、バルブE
を通過して管路37を介して、再生サイクルにあ
るタンク31へ流入し、床40を介して管路33
へ流動し、管路45を介してバルブCを通り管路
46へ送られ、大気中へ排出される。このサイク
ルは、コンデンサー50により決定されて、床3
1の再生が完了するまで継続され、それからコン
デンサーが浄化排出バルブCを閉鎖し、タンク3
1が再加圧される。乾燥サイクルにあるタンク3
2における作動は、タイマーがバルブA,Bを逆
転するまで継続し、それからサイクルが再度開始
される。 通常、乾燥サイクルは超大気圧、即ち1.05〜
24.5Kg/cm2(15〜350psig)のオーダーの圧力の
ガスに対して実施される。横断管路43のオリフ
イス44と、浄化排出バルブC,Dとの組合わせ
により、再生サイクルは、吸着サイクルが行なわ
れる圧力よりかなり低圧において行なわれる。 この装置には安全装置が含まれ、所定の
NEMA半サイクルの時間を計数する無効化タイ
マーを設けることにより、床の分解時及び再生に
失敗した場合に損害を生じること防止するように
なつている。もし、脱着された湿潤蒸気に対する
湿気前線が、浄化用NEMA半サイクルに可能な
最大時間内にコンデンサーに到達しない場合は、
バルブC,Dがとにかく閉鎖されて、再加圧が行
なわれて、警報が発せられる。いずれの場合にも
NEMA半サイクルの終了時には、バルブAが閉
鎖され、バルブB,Cが開放されて、バルブE,
F,G及びHは、流動されていない再加圧再生床
を流動状態にして、流入ガスを下方へ流動させる
と共に、流動状態の床を減圧し、再生を開始する
ように操作される。 この作動により、最大浄化流が、一定の、そし
て通常は過度の回数のサイクルで行なわれるので
はなく、必要な時間だけ要求されるだけであるか
ら、無加熱要素型乾燥器の始動時の浄化ガスの消
費量を最少にできる、特別の利点がもたらされ
る。 無加熱要素型乾燥器に対する別の制御装置に
は、複雑な制御回路が含まれる。床の吸着半サイ
クル時に湿気前線が通過するようにされた各床の
領域に設けられたコンデンサーが、前記前線がコ
ンデンサー領域を通過する吸着半サイクル中の時
期を決定するために利用される。コンデンサーの
位置を適切に選択することにより、湿気前線がコ
ンデンサー位置を通過する時期が、吸着半サイク
ル時の湿気前線の移動速度の関数、及び湿気が吸
着される速度の関数になる。そして湿気前線がコ
ンデンサー位置を通過する時期が、床が再生半サ
イクルに入るまで蓄積される。この時期は電圧と
して蓄積され、またはデジタル情報に変換され
る。床が再生半サイクルに入ると、蓄積された前
記時期は、前記床の再生を行なうのに必要な浄化
流動の時間を計算するのに利用される。 前述の制御形態を備えた乾燥器が、サイクル変
更段階に入ると、制御装置は、前記床の完全な再
生のために継続すべき浄化流の流動時間を決定す
るために、前の半サイクル時に蓄積された、前記
前線が通過するのに必要な経過時間を利用する。
もし必要な浄化時間が、可能な最大浄化時間を超
過した場合は、最大浄化流が配送されて、警報が
鳴らされる。正常な作動状態においては、再生完
了後は排出バルブは閉鎖され、再生された室内は
再加圧が許容される。新しい床において湿気前線
がコンデンサーを通過して移動する時間が、再生
半サイクルに入つた時に前記床を再生するのに必
要な浄化流動時間を計算するために、引続き利用
するために蓄積される。図示のNEMA半サイク
ルの終了時、バルブが作動されて、流入ガスが再
生床を流動させられ、浄化ガスが使用済床を流動
され、再生床が減圧され、浄化が開始される。 この装置により、乾燥器の始動時に要求される
最大浄化サイクルの数が最少にできる。 第5図に示される乾燥器はこの装置を利用して
いる。 乾燥器は2つのタンク61,62からなり、各
タンクへ含湿流入ガスを送り、且つ乾燥流出ガス
を各タンクから配送する適当な管路接続部と、乾
燥剤充填及び排出ポート63,64が設けられて
いる。乾燥剤60は各タンクのスクリーン支持体
65上に支持されている。流入管路66からの含
湿流入ガスの流動はバルブA,Bにより制御さ
れ、流入ガスは管路67又は管路68へ、そして
タンク61,62へ向けられる。 乾燥流出ガスはタンクから管路69または70
の一方を介して流出するようになつており、前記
両管路69,70は共に乾燥ガス流出口74へ接
続されている。各管路にはチエツクバルブG,H
が設けられている。横断管路71が流出管路6
9,70にブリツジ配置されると共に、流出管路
74へ延びる平行管路72の各側に、2つのチエ
ツクバルブE,Fが設けられている。管路72に
は減圧オリフイス73が設けられ、それを越えた
位置では圧力は、浄化排出バルブCまたはDが開
放している時は、ほぼ大気圧以下まで減圧される
ようになつており、また管路72を通る流量を計
量する浄化調整バルブIが設けられている。これ
により、使用済タンクの再生のために流出ガスか
ら取出される浄化流量が制御されると共に、浄化
流量表示器Pにより読取られる。 管路75は管路67,68間に延び、且つそれ
ぞれ管路76を介して大気中へ排出される浄化流
量を制御する浄化排出バルブC,Dが設けられて
いる。 各タンクのほぼ中央位置に一対のコンデンサー
80,81が設けられ、これは床60が所定の含
湿レベルになつた時に信号を発し、且つタイマー
を制御するようになつており、前記タイマーはバ
ルブA,B及び浄化排出バルブC,D及び再加圧
バルブIを制御するようになつている。 もしタンク61が乾燥サイクルで、タンク62
が再生サイクルにあり、バルブA,Dが開放し、
B,Cが閉鎖されている場合は、乾燥器の作動は
下記の通りである:例えば1.75Kg/cm2(25psig)
の圧力で、305s.c.f.m.の流量の含湿流入ガスが流
入口66を介して管路67へ送られ、バルブAを
通過して第1タンク61へ流入し、その内部の乾
燥剤例えばシリカゲル床60を通り、コンデンサ
ー80を通過して流出口へ送られ、管路69を介
してチエツクバルブGを通り、乾燥ガス配送管路
74へ送られる。流出ガスは、1.4Kg/cm2
(20psig)の圧力及び267s.c.f.m.の流量で配送さ
れる。チエツクバルブHは乾燥ガスが管路70へ
流入することを防止する。乾燥流出ガスの残り、
即ち、この例において38s.c.f.m.の流量のガスは
管路72を介して流出口から取出されて、バルブ
I及びオリフイス73を通過させられて、その圧
力は、排出バルブが開放していることからほぼ大
気圧まで減圧され、それから管路70,71を介
してバルブFを通り、再生サイクルにある第2タ
ンク62へ送られる。浄化流は乾燥剤床60を通
り、管路68,75へ流出し、更に浄化排出バル
ブDを介して管路76へ流動して、大気中へ排出
される。 タイマーにより制御された所定時間後、浄化バ
ルブDは閉鎖される。それから、再加圧が完了す
ると、タイマーがバルブA,Bを切り替えて、タ
ンク62を流動状態にし、タンク61を再生状態
にする。 吸着サイクルは、コンデンサー80がタンク6
1の吸着剤に所定の含湿レベルを検知するまで継
続される。コンデンサー80により吸着剤床60
に所定含湿レベルが検知されると、信号が発せら
れ、このレベルに到達するのに要する時間が、電
子記憶装置に蓄積される。タンク62が再生状態
にある間、浄化流動は記憶装置に蓄積された時間
が経過するまで継続され、それからバルブDを閉
鎖することにより排出が停止されて、タンク62
が再加圧される。タイマーが再付勢され、タンク
62の床が再加圧される時、バルブDは閉鎖さ
れ、浄化流動は遮断される。それから、タンク6
1は、そのための一定時間が経過するまで吸着を
継続し、それからタイマーがバルブAを閉鎖し、
流動をタンク61からタンク62へ管路68を介
してスイツチし、それからバルブCを開放して、
乾燥流出ガスを乾燥ガス配送管路66からタンク
62へ送る。そして横断管路72内の浄化ガス流
は逆転され、浄化流は管路72を介してバルブI
を通り、管路71を介しバルブEを通り、再生サ
イクルにあるタンク61へ送られ、床を通り管路
67を介して、管路75を介して開放浄化排出バ
ルブC及び管路76を介して、大気中へ排出され
る。このサイクルは前述と同様に継続され、その
後バルブが逆転されて、サイクルが再度開始され
る。 通常、乾燥サイクルは大気圧またはそれより高
い、1.05〜24.5Kg/cm2(15〜350p.s.i.g)のオーダ
ーの圧力のガスで行なわれる。横断管路72のオ
リフイス73と排出バルブC,Dにより、再生サ
イクルは吸着サイクルが行なわれる圧力よりかな
り減圧された、ほぼ大気圧状態で行なわれる。 使用済床の再生が、再生サイクル用の時間内に
行なわれるために、それに割当てられる時間は、
乾燥剤の体積及び吸着が行なわれる圧力に依り、
浄化流の流量と共に調整される。無加熱要素型乾
燥器は平衡状態で作動し、平衡状態は乾燥器がそ
の使用中に受けるあらゆる条件下で、維持されな
ければならない。 コンデンサーの利用は、発振器及び2進計算機
を含むデジタル集積回路を備える、電子シーケン
ス・タイマーを利用するガス分留装置における特
別の適用例である。コンデンサーは複数のソレノ
イドバルブのための駆動装置に作動的に連結され
ており、前記ソレノイドバルブは許容された位置
の間を移動でき、且つ吸着及び再生時の床を通る
ガス流動を閉鎖し、更に一部タイマーにより規定
され、且つ、一部吸着剤の含湿量により規定され
るサイクル時間に従つて、吸着ガス分留装置を通
るガス流量を制御するようになつている。 電子シーケンス・タイマーは通常の市販の電子
素子からなり、これら素子はこの発明の一部を構
成するものではないが、組合わされた後述の回路
において、ガス分留装置の作動に必要な一定時間
を規定することができる。 電子装置の心臓部は、選択された時間に電子イ
ンパルスを発信する発振器である。タイマーは効
果上、自己励起電子回路であり、その出力電圧は
時間の周期関数である。発振器は所望の時間を選
択できるように、パルス間に時間遅延をもたらす
ことができなければならず、タイマーまたは発振
器によりもたらされる短時間パルスが基本ブロツ
クであり、長い時間は2進計算機に集められる。 理論的には、タイマーは選択時間にパルスを発
信する。これらパルスは2進デジタル計算機へ送
られ、この計算機はこれらのパルスを計数し、且
つ複数のステージまたはビツトからなり、多数の
時間間隔においてパルス数に情報を蓄積するよう
になつている。論理モジユールに配置された複数
の論理ゲートが計算機の出力状態を判断するのに
利用され、所望の時間間隔に対応するある選択さ
れた出力組合わせに応答し、且つそれに従つてソ
レノイド駆動装置を作動し、それにより各段階に
対して選択された時間間隔が達成される。 一型式のタイマー発振器は、自身をトリガーで
き、且つマルチバイブレータとしてフリーラン
(free−run)する回路を利用する。外部コンデン
サーは一組の抵抗を介して充電され、別の組を介
して放電される。従つて、調時間隔はこれら2組
の抵抗の値を変えることにより、所望の範囲内で
変化させることができ、これは単に必要な抵抗値
の抵抗を選択することにより容易に行なえる。こ
の型式の発振器の例は555である。利用できる別
の型式のものとしては、フリツプ−フロツプ・マ
ルチバイブレータ、正帰還を備えた静電容量遅延
オプ−アンプ(op−amp)、及び静電容量接続
NORゲートがある。 2進デジタル計算機は調時発振器からのパルス
を受信し、それを計数する。計算機は、決定され
る必要のある調時間隔に必要な、所望数のユニツ
トを含むことができる。図示の装置において、14
ステージまたはビツト型2進計算機が利用されて
おり、それはこれが容易に入手でき、且つ満足で
きる型式のものだからである。図示の計算機にお
いて、各計数ステージは静止マスタースレーブ・
フリツプ−フロツプであり、計算機は各入力パル
スの負遷移に対して1計数進行される。しかし、
他の型式のものも利用できる。 この2進計算機は一連のステージを有し、それ
ぞれ一つの入力と一つの出力を有している。各ス
テージの出力(oo)は次のステージの入力へ接続
される。各ステージの論理出力は、その入力が論
理1から論理0へ変化する時、逆転する。従つ
て、任意のステージの完全サイクルには、前のス
テージの2つのサイクルが必要である。この結
果、この14ステージ型2進計算機において214(ま
たは16,384:1)の周波数減少が生じる。この
減少により、27.3Hz発振器により10分サイクルが
駆動される。一般的に、発振器はより高い周波数
において、より正確なものである。 ステージはQ1−Q14とされる。この計算機の
Q14、即ち最終(または最遅)ステージは、全サ
イクルを2つの半部に分割する。最初の半部にお
いては、論理0にあり、2番目の半部において
は、論理1にある。同様に、Q13はサイクルを4
つに分割し、Q12は8つに、そしてQ11は16に分
割する。これら最後の4ステージの出力をモニタ
リングすることにより、タイマーがサイクルの16
の均一分割またはシーケンスのいずれにあるかが
決定できる。AND,NAND,OR及びNORゲー
トの選定配置により、これら4つの出力が解釈さ
れ、適切な出力トランジスターが駆動され、ソレ
ノイドバルブが作動される。2進計算機(外部に
接続されていない)の最初の10ステージは、周波
数減少の機能のみを有する。しかし、これらはよ
り正確な適用例に必要な場合は、より高度のサイ
クル位置の分析のために利用される。 論理モジユールは多数の論理ゲートを含み、こ
れは組合わされて、各バルブ機能に対して規定さ
れた時間間隔中に、ソレノイド駆動装置を作動す
る出力をもたらすように選択配置される。AND,
NAND,OR及びNORゲートの機能は良く知ら
れており、且つこれらゲートの特別の配置は、も
ちろん選択された時間、及び利用される調時発振
器及び2進計算装置に依存するから、所定回路に
利用できる特別の配置は、当業者にとつては明ら
かなことであろう。図示の配置は可能な組合わせ
のうちの例示的なものである。 回路を少し変更することにより、より高い精度
と、必要な場合に反復性が与えられる。これには
発振器の除去と、電力供給トランスの2次巻きへ
の未フイルタ接続による2進計算機の駆動が含ま
れる。これは本質的には発振器の代りに、電線周
波数を利用している。電線周波数は長時間にわた
つて非常に正確であるが、この周波数を調整でき
ないという欠点を有している。この問題は「n計
算機による分割」を備えることにより、ある程度
緩和される。これは、各n入力パルスに対して一
つの出力パルスをもたらすようにされた集積回路
であり、ここでnは3〜9の任意の整数にするこ
とができる。正しいn及び正しい2進計算機ステ
ージ数を選択することにより、種々の組合わせが
得られ、広範囲のサイクル持続時間を選択でき
る。 第6〜8図の乾燥器は前述のような電子タイマ
ーを利用すると共に、一対の乾燥剤タンクと
からなつている。これらのタンクは垂直に配置さ
れている。各タンクは、シリカゲルまたは活性化
アルミナのような乾燥剤床71を含む。タンク
,には乾燥剤の充填、排出のために、乾燥剤
充填及び排出ポート78,79が設けられてい
る。 それぞれ2つのタンクを頂部と底部で連結する
のにあたり、ただ2つの管路が必要となるだけで
あり、これにより除去される湿気を含む流入ガス
が導入され、また乾燥器を通過して湿気を除去さ
れた乾燥流出ガスが配送されるようになつてお
り、流入ガス及び流出ガスを各タンクへ、及び各
タンクから流動させるべく、流れをスイツチする
ためにバルブA,B,C,Dが必要である。 4つのバルブA,B,C,Dがソレノイドで作
動されるパイロツトバルブAD,BD,CD及び
DDにより空気圧で作動されるようになつてお
り、前記パイロツトバルブは第7図に示される回
路を備えた電子シーケンス・タイマーTに接続さ
れて、それにより制御される。ソレノイドバルブ
AD,BD,CD及びDDに対する持続時間は第8
図に示されている。 第7図に示されるように、24VのDC電力が、
36Vの中央タツプ・トランスT1及び整流器D
1,D2を介して誘導され、2200Mfdの電解コン
デンサーC1によりフイルタ処理(ろ波)されて
いる。 低電圧論理ポテンシヤルが、フイルタ処理され
た24V.D.C.供給源から電力消散470Ω抵抗R1を
介して、6.2V、0.4Wゼナー(Zener)ダイオード
D10へ給電することにより維持される。このゼ
ナーダイオードによる調整により、供給電圧の減
少機能に対して給電ノイズを絶縁する利点が付加
されるが、初期フイルタ処理供給電圧及びソレノ
イド作動電圧が論理ICの作動範囲(15Vまたはそ
れ以下)にある場合は、不必要である。 この低電圧はダイオードD3及びD4により2
つに分けられ、250MfdのコンデンサーC2のチ
ヤージは、集積回路IC2への小漏れ電流を維持
し、短期間の電力欠陥時にサイクル位置の記憶を
保持するために利用できる。これら2つのダイオ
ードはすべての集積回路に対して、同一供給電圧
(Vcc:ほぼ6V)を維持するために利用される。 集積回路555のタイマーIC1は、発振回路に利
用される抵抗R2,R3及びコンデンサーC3を
正確に選択することにより、10分サイクルに対し
て27.962KHzで発振するようにセツトされる。 555タイマーは、数マイクロ秒〜数時間の調整
自在なサイクルの、通常オン及び通常オフの出力
タイミングに対して、正確な時間遅延または発振
を行なう安定性の高い装置であり、非安定及び単
一安定モードにおいて作動できる。図示の装置に
おいては、非安定モードで作動されており、タイ
マーは自身をトリガーし、且つマルチバイブレー
タとしてフリーラン(free−run)する。外部コ
ンデンサーはR2+R3を介してチヤージし、R
3を介し放電する。従つて、デユーテイサイクル
(duty cycle)は、これら2つの抵抗の比により
正確にセツトされ、抵抗は所見比を得るために、
必要により変更され得る。 コンデンサーは1/3Vcc及び2/3Vccの間で、チ
ヤージ及び放電を行なう。チヤージ及び放電時間
及び周波数は、供給電圧から独立している。チヤ
ージ時間は下式から与えられる: t1=0.693(R2+R3)C3 そして、放電時間は下式により与えられる: t2=0.693(R3)C3 従つて、全時間は T=t1+t2=0.693(R2+2R3)C3 である。 任意の時間サイクルを選択することができ、
IC1はそれに従つてセツトされる。 発振器の出力は、14ビツト型I.C.2進計算機IC
2の第1ステージを駆動する。 IC2はIC1の出力の周波数を減少させる機能
を有する。これから2つの周波数がもたらされ、
一方はピン7からのものでLN2907のピン1を駆
動し、他方はピン1からのものでIC3のピン1
0を駆動する。 IC3はIC2と同一の、CMOS12ステージ型リ
プル・キヤリー(ripple−carry)2進計算機/
分割器であり、パルス入力整形回路、リセツト・
ライン駆動装置回路、及び12リプル・キヤリー2
進計算機ステージからなつている。緩衝出力はス
テージ1〜12により、外部から得られる。計算
機はリセツト・インバーター入力ラインを高レベ
ルにすることにより、「全0」状態にリセツトさ
れる。このリセツトはこの適用例では利用されな
い。各計算機ステージは、静的マスタースレー
ブ・フリツプ・フロツプとなつている。計算機は
各入力パルスの負変化に対して一計数進行され
る。この集積回路において、各ビツトは負移行パ
ルス(前のステージの論理1から論理0)により
トリガーされた時、ステージにおいて論理0と論
理1の間を変化する。従つて各ステージは前ステ
ージの周波数の半分において、論理状態を逆転さ
せ、第8図に示されるように、ユニツトのサイク
ル位置に対して12ビツト2進記録を維持する。調
時サイクルの最終部分において、全12ビツトは論
理1の状態にある。発振器の次の負振動により、
全ビツト2が論理0状態に駆動され、次のサイク
ルが開始される。この計算機の最後の4つのビツ
トQ9,Q10,Q11及びQ12は、サイクルを16の均
一な部分に分割し、常にユニツトがどの部分にあ
るかを確認するのに必要な情報を包含している。 これら4つのビツトは一連の論理ゲートへ送ら
れ、4つの出力のそれぞれが駆動状態にある条件
を満たす、適当な論理状態の組合わせが決定され
る。 この回路は2つのNANDゲートN1,N2と、
2つのANDゲートA4,A5を含む。 ANDゲートA4の一入力はNANDゲートN2
へ接続されるが、他方はQ12へ直接接続される。
第3入力はバルブA,Bで制御される室のため
に、コンデンサー出力へ接続される。A4の出力
は駆動トランジスター(図示しない)を介して、
ソレノイドバルブADへ接続される。全3つの入
力が1の場合のみ、ソレノイドAが付勢される。 ANDゲートA5の一入力はNANDゲートN2
へ接続され、一入力はNANDゲートN1へ接続
される。第3入力はバルブC,Dにより制御され
る室のために、コンデンサー出力へ接続される。
A5の出力は駆動トランジスター(図示しない)
を介して、ソレノイドバルブDDへ接続される。 Q12は駆動トランジスター(図示しない)を介
して、何らゲートを介在させることなくソレノイ
ドバルブBDへ接続される。 それはQ12の出力が1の時に付勢される。
NANDゲートN1は駆動トランジスター(図示
しない)を介して、ソレノイドバルブCDへ接続
され、ANDゲートA5は同様にソレノイドバル
ブDDへ接続される。 両NANDゲートは3入力型で、全3つの入力
が1の時が、出力0の時である。しかし、N1の
全3つの入力が同一ステージQ12へ接続されてい
るから、このNANDゲートは単にインバーター
であつて、Q12からの出力が0の時のみ、その出
力トランジスターを介して、ソレノイドCDを駆
動する出力をもたらし、それ以外にはない。 NANDゲートN2はそれぞれステージQ9
Q10,Q11に接続された3入力を有し、従つてす
べてのQ9,Q10,Q11が1でない限り、出力1を
発する。 ソレノイドバルブDDはANDゲートA5によ
り、その駆動トランジスタを介して付勢されるよ
うになつており、前記ANDゲートA5は3入力
を有し、一つはN1から、一つはN2から、そし
て一つは静電容量プローブ回路からのものであ
る。従つて、両N1及びN2が出力1を発し、且
つプローブが湿気を検知した時にのみ、A5から
ソレノイドバルブDD駆動トランジスターへ出力
1が送られる。 NANDゲートN1はW及びX時は1、Y及び
Z時は0にある。NANDゲートN2はW及びY
時は1、X及びZ時は0にある。ANDゲートA
4はY時は1、W,X及びZ時は0にあり、
ANDゲートA5はW時は1、X,Y及びZ時は
0にあり、この場合適切なコンデンサープローブ
が、浄化流を必要とする十分な湿気を検知してい
る。 従つて、タイマー及びコンデンサーにより指示
される時間は第8図に示される。ソレノイドバル
ブCDはW及びX時間中に付勢され、ソレノイド
バルブDDはW時間中に付勢される。ソレノイド
バルブBDはY及びZ時間中に、そしてソレノイ
ドバルブADは、Y時間中に付勢される。 これらのゲートの電力出力はソレノイド駆動装
置または駆動トランジスターQ1,Q2,Q3及びQ4
(図示しない)を、電流制限抵抗R4,R5,R
6及びR7(図示しない)を介して、オン及びオ
フにスイツチする。これらのトランジスターは第
6図に示されるソレノイドバルブAD,BD,
CD,DDを駆動すると共に、ダイオードD5,D
6,D7及びD8(図示しない)により、誘導フ
ライ−バツク(fly−back)から保護される。 W+X及びY+Zの時間はそれぞれ、タンク
及びの乾燥サイクル時間に対応する。 W及びYの時間はそれぞれ、タンク及びの
再生ステージに対応し、X及びZの時間は;再生
が完了した時の再加圧ステージに対応する。コン
デンサーはバルブA,Dを作動して、再生流を制
御し、再生が完了した時に室流出流動を停止し、
タイマーがバルブB,Cを作動している間に再加
圧を行なわせ、流入流体を一方の室から他方へ変
更する。 管路72は含湿流入ガスを、バルブA,B,
C,Dを含む4成分流入スイツチバルブ74へ送
る。バルブC,Bの一つは流入ガス流を2つの流
入管路75,76の一方へ送り、管路75,76
の一方は常時、流入ガスの各タンク,の頂部
へ導入しており、管路75,76の他方はバルブ
A,Dにより、再生流出ガスの浄化流を管路81
及びマフラー82を介して排出部へ送り、大気中
へ排出される。 各乾燥剤床71内において、底部にコンデンサ
ー90,91が設けられ、前述のようにANDゲ
ートA4及びA5に接続されている。各タンクの
底部には有孔金属シリンダーからなる乾燥剤支持
体が設けられ、乾燥剤床71をタンク及び内
に保持している。タンク及びの底部からの流
出管路83,84はそれぞれ、対のボールチエツ
クバルブ85,86へ通じている。バルブ74は
ソレノイド作動されるパイロツトバルブを介し
て、電子シーケンスタイマーにより作動される
が、バルブ85,86は圧力作動される。流動中
のタンク及びからの流出管路内のボールは、
管路83,84内の流動化スイツチ及び始動時に
移動されるが、ボール85′,86′の他方は前記
スイツチ時には弁座へ移動して、減圧状態で再生
時の室へ通じる管路83,84を閉鎖し、従つて
主流出流を流出管路87を介して配送する。 各流出管路83,84にフイルタスクリーンが
配置されており、これは可動であると共に、焼結
ステンレス網により形成されている。これは床7
1から乾燥剤支持体77を通過して移送される恐
れのある乾燥剤粒子を保持して、流出口バルブ8
5,86及び装置の残部が、前述粒子で汚染され
ないようにする作用を有している。 バルブ85,86から乾燥流出ガス配送管路8
7が延びており、乾燥流出ガスを乾燥器から供給
されるべき装置へ配送するようになつている。管
路87には流出圧力計P5及び感湿計Hを設ける
ことができるが、これらは随意的なもので、省略
することができる。 狭通路を有する横断管路89が、流出管路8
3,84に対してブリツジ配置されて、バルブ8
5,86が閉鎖されている場合、それらのバルブ
をバイパスするようになつており、更に浄化流を
管路83,84へ送り、非流動状態のタンクへ配
送するようになつている。管路89はその小径に
より減圧機能を有し、その下流側で圧力は、浄化
バルブA,Dの一方が開放している時、ほぼ大気
圧まで減じられると共に、使用済タンクの再生の
ためにバルブ85,86で流出ガスから取出され
る浄化流量を計量する。浄化排出バルブA,Dは
電子シーケンス装置からの信号により、管路7
5,76を介する浄化流を制御するようになつて
おり、前記シーケンス装置は適切なソレノイド作
動されるパイロツトバルブを介して、適切な時期
に前記バルブを開閉するようになつている。別の
制限された管路のソレノイドバルブEは、再加圧
時に作動されて、乾燥器に対するこの処理をより
速いサイクル時間で行なわせるようになつてい
る。これは乾燥器の寸法及び速度に依り、随意的
なものである。 もし、左タンクが乾燥サイクルで、右タンク
が再生サイクルにあるとすると、バルブ74B
及びDは開放し、74C及びAは閉鎖し、乾燥器
の作動は下記の通りである:例えば7Kg/cm2
(100psig)の圧力、305s.c.f.m.の流量、及び26.7
℃(80〓)で飽和した含湿流入ガスが流入管路7
2を介して流入し、バルブ74B(バルブCは閉
鎖されている)を通過して、第1タンクの頂部
へ流入し、内部の例えばシリカゲルまたは活性化
アルミナからなる乾燥剤床1を下方へ通過し、タ
ンクの底部へ流れ、それから支持体77及び管路
83、バルブ85を通り、乾燥ガス流出管路87
へ送られる。流出ガスは6.65Kg/cm2(95psig)の
圧力、265s.c.f.m.の流量、−73.3℃(−100〓)の
露点で配送される。ボール86′は乾燥ガスが管
路89を介する以外に管路84へ流入することを
防止する。この乾燥流出ガスの残り、即ち40s.c.
f.m.は管路89を介して取出され、そこでは圧力
はほぼ大気圧まで減圧されており、それから管路
84を介して再生サイクルにある第2タンクの
底部へ送られる。浄化流は乾燥剤床71を上方へ
通過し、頂部から管路76へ流入し、バルブ4D
を通り、管路81及びマフラー82を通り、そこ
から大気中へ排出される。 このサイクルは、コンデンサー91により検知
されて再生が完了するまで継続し、その際コンデ
ンサー91は信号を発し、パイロツトバルブDD
の作動を停止することにより、浄化排出バルブD
を閉鎖する。従つて、管路89はゆつくりタンク
を再加圧する。タンクが乾燥サイクル状態で
の装置の作動は、一定のサイクル時間W+Xが経
過するまで継続し、その際電子シーケンスタイマ
ーがバルブ74C,Bを逆転して、逆の室に対し
てサイクルが再度開始される。 各床が乾燥サイクルにある時間W+X(及びY
+Zは、使用済床を再生するのに必要な時間W
(及びY)より、時間X(及びZ)だけ長い。コン
デンサー91により検知されて再生時間が経過す
ると、バルブD(またはコンデンサー90により
検知される場合は、バルブA)が遮断され、再生
タンクが自動的、且つゆつくりと管路89を介し
て再加圧される。この再加圧は随意バルブEを開
放することにより、加速される。 一定のサイクル時間W+Xが経過すると、電子
シーケンスタイマーがバルブ74C,Bをスイツ
チ操作して、流入管路72を介して流入する含湿
流入ガスを管路76を介して、タンクの頂部へ
配送させ、またチエツクバルブ86は移動して、
管路84を開放させ、またチエツクバルブ85は
移動して、管路83を閉鎖して、乾燥流出ガスは
タンクの底部から乾燥ガス配送管路87へ送ら
れ、管路83は閉鎖され、横断管路89を介して
バルブ85をバイパス流動する浄化ガス流を除い
て、逆転される。浄化流は管路83を介して、再
生サイクルにあるタンクの底部へ送られ、それ
から床を上方へ流動して管路75へ流入し、バル
ブ74A、管路81、及びマフラー82を通り、
そこから大気中へ排出される。 通常、乾燥サイクルは1.05〜24.5Kg/cm2(15〜
350psig)のオーダーの超大気圧のガスにおいて
行なわれる。横断管路89のオリフイスと、浄化
排出バルブA,Dとの組合わせにより、再生サイ
クルは吸着サイクルが行なわれる圧力より、かな
り減圧された状態で行なわれる。 この発明の乾燥装置は、ガスから湿気を吸着す
る任意の型式の吸着剤を利用できる。活性化炭
素、アルミナ、シリカゲル、マグネシア、種種の
金属酸化物、粘土、白土、骨炭、及びモービルビ
ーズ(Mobilbeads)、及び類似の吸湿組成物を乾
燥剤として利用できる。 分子ふるい(Molecular sieves)も、これが
多くの場合に除湿特性を有することから、利用す
ることができる。この種の材料は天然及び合成の
沸石を含み、その孔の径は数オングストロームか
ら、12〜15Åまで、あるいはそれ以上に変化す
る。チヤバサイト(chabasite)及びアナルサイ
ト(analcite)は、利用できる代表的な天然沸石
である。利用できる合成沸石は、米国特許第
2442191号及び2306610号明細書に開示されたもの
を含む。これらすべての材料は乾燥剤として良く
知られており、詳細な説明は文献を参照された
い。 図示し説明した乾燥器はすべて、含湿流入ガス
に対して浄化流が逆方向に流動するような浄化流
再生に適用できる。これは良く知られるように、
乾燥剤床を利用する場合の最も有効な方法であ
る。含湿ガスは乾燥剤床を一方向に通過するか
ら、乾燥剤床の含湿量は次第に減少し、通常は床
の流出側端部では、最少量の湿気が吸着されるこ
とになる。従つて、床の含湿部から乾燥部へ湿気
を移動させ、従つて再生サイクルの必要時間を長
くすることがないように、再生浄化ガスは流出側
端部から導入することが実用的な方法である。浄
化流が流出側端部に導入されると、そこに存在す
る湿気は少量ではあるが、浄化流により除去され
て、床の含湿端部の方向へ運ばれる。従つて、床
は流出側端部から順次再生され、すべての湿気は
流入側端部から放出されるまでに、最少可能距離
だけ床を移送されることになる。 しかしある目的のためには、浄化流を流入流と
同一方向に流動させることが望ましい場合があ
る。この発明においては、乾燥剤の含湿量を通常
可能なより、非常に高いレベルに保持することが
可能であり、それは従来可能であるより正確に計
量された含湿レベル時に、流動を遮断できる検湿
要素の保護作用によるものである。その結果、多
くの場合、床が全体にわたつてほぼ飽和状態にあ
る場合には、浄化流が流入側端部または流出側端
部で流入する場合の間に、ほとんど差はなく、こ
の発明は、当然逆流再生がほとんどの場合に好ま
しくはあるが、両型式(正及び逆流)の作動を企
図している。 図示の乾燥装置はそれぞれ、タンク当り一つの
コンデンサーを利用している。しかし、タンク当
り2つ、3つまたはそれ以上の前述コンデンサー
を利用することも可能である。この場合は、一つ
またはそれ以上のコンデンサーがグループで欠陥
を生じても、装置の作動は保証される。コンデン
サーは乾燥剤床内の異なるレベルに配置されて、
湿気前線が床に順次通過する状態に従動するよう
にすることができる。前述のように、乾燥サイク
ルが継続している間は、湿気前線は流入側端部か
ら床の流出側端部へ向けて移動する。従つて、湿
気前線の通過により、流出側端部に近いコンデン
サーより、流出側から離れたコンデンサーの方が
早く作動される。相互に隔置された2つのコンデ
ンサーは異なる時間に作動され、この事実は異な
る時間に、再生及び再加圧のようなサイクルの異
なるステージを作動するのに利用できる。 従つて、一つのコンデンサーを床の流出側端部
からかなりの距離の点、例えば床の中間位置に配
置して、サイクルの時間Aにおいて湿気前線を検
知して、再生中の床の加熱要素を遮断させて、例
えば、前記床が乾燥サイクルに入れられる前に、
再生サイクル時に十分に冷却するように、早い時
期に前記加熱要素を遮断するように利用すること
ができる。第2中間コンデンサーが、浄化排出バ
ルブを閉鎖し、再生床を再加圧するのに利用でき
る。床の端部から離れた第3コンデンサーが、サ
イクルのスイツチを作動させ、乾燥サイクルを終
了させるのに利用できる。この場合、タイマーは
不必要であり、再生時間はタイマーではなく、コ
ンデンサーにより決定される。 流入ガス流は場合により、水のような吸着され
るべき物質以外のガス及び液体で汚染されている
ことがあり、この場合は吸着剤に吸着されると、
所期の吸着剤とは異なる状態で誘電率が変化し、
乾燥剤が悪影響を受ける。このような汚染物は水
を吸着する吸着能力を減じ、あるいは水と共吸着
(coadsorb)して、高い誘電率を有する水を置換
することにより、コンデンサーの応答が変動さ
れ、また、より低いまたはより高い誘電率を有す
る汚染物に交換される。これらの応答は、吸着剤
床の所定レベルにおいて、見せかけの含湿量表示
をもたらすことになる。 各床に2つのコンデンサーを配置し、一つを選
択された制御点に、別のものを床の流入側端部か
ら離れた位置に設けることにより、誤応答は補正
される。制御コンデンサーは第2コンデンサーよ
り前に、前述汚染物の影響を受ける。汚染物が無
い場合の、コンデンサー出力に対する床位置の変
化の影響を考慮することにより、前述汚染物のコ
ンデンサー応答に対する影響は、2つのコンデン
サーの出力を連続または間欠的に比較し、第2コ
ンデンサーが制御コンデンサーより高い出力をも
たらした時、汚染状態を指定することにより、検
知される。前述比較により、制御コンデンサーの
位置の吸着能力が汚染物により損われたか、ある
いは誘電率が汚染物により変化したか、そして制
御コンデンサーが誤状態にあるかどうかが、明ら
かになる。 乾燥剤床のコンデンサーは、床の径内で任意の
深さに配置することができるが、流出口からの距
離は、床中の湿気前線と流動速度に影響するガス
速度と温度に依存する。前に議論された他のフア
クターは、流入ガスの含湿量と、コンデンサーが
作動される含湿量及びレベルである。 コンデンサーは非常に低い露点または相対湿度
においても、吸着剤の含湿量により、流出ガス内
に所望の含湿レベルを検知するように配置できる
が、通常は露点が約−34.4℃(−30〓)より高い
範囲の含湿量を検知することができる。乾燥剤床
からの乾燥流出ガスの含湿レベルは、通常は床の
流出側端部において、露点は約−90℃(−130〓)
及びそれ以下にはない。 床内でのコンデンサーの正確な位置は、2つの
フアクター、即ち床を再生するための時間長さ、
及び流出ガスの露点の突破の防止のうちの一つに
より決定される。明らかなようにコンデンサー
は、流入ガス速度、湿度及び温度が最も不利な条
件において、流出ガス露点が過度になる前に、吸
着剤床に高い含湿レベルを検知するように、配置
され調整されなければならない。これは第1図に
示されるように行なわれる。しかしコンデンサー
は、コンデンサーを作動するのに十分に床を飽和
するのに必要な水分量が、与えられた再生サイク
ル時間に脱着され得るように配置されなければな
らない。従つて、再生時間が例えば無加熱要素型
の床において、増大する含水量に不均衡に増大す
る乾燥器においては、コンデンサーは流入口に接
近する方向へ移動され、床は加熱される床より低
い総含湿量で使用されると考えられる。 前述のように、前述フアクターを考慮して、任
意の所定吸着条件においては、乾燥サイクルを決
定する適当な時間に、湿気前線を検知するための
コンデンサーの適切な位置は、経験的に決定で
き、米国特許第3448561号明細書の第1図に示さ
れるように、乾燥装置に対する露点一時間、また
は相対湿度一時間のデータ及びグラフが得られ
る。 乾燥剤に吸着された水量の変化に対する、乾燥
剤の誘電率の変化に関する予備テストが、704.7
cm2(109.25in2)の表面積を有し、且つ1.9cm
(0.75in.)隔置された2枚の金属板からなるテス
ト装置を利用して行なわれた。これら板間の空間
はアルミナまたはシリカゲル乾燥剤の、乾燥また
は飽和サンプルが満たされる。測定された静電容
量の値は下記の通りである。 乾燥 湿気 乾燥/湿気比 アルミナ 94.3pF 591pF 6.3 シリカゲル 97.0pF 331pF 3.4 乾燥剤の静電容量に対する油の影響を決定する
ためのテストも、装置内の乾燥アルミナのサンプ
ルの静電容量を測定し、アルミナを取出し、それ
を過度の油と混合し、アルミナ−油混合物をテス
ト装置へ戻し、再度静電容量を測定することによ
り行なわれた。乾燥アルミナは97.5pFの静電容量
をもたらし、アルミナ−油混合物は102.0pFの静
電容量をもたらし、従つて通常のレベルの油汚染
物の、前述コンデンサーに対する影響は無視でき
るものと考えられる。 発明者の見解における以下の例は、この発明に
よる乾燥装置の作動の好ましい方法を示してい
る。 例 1 第3図に示される型式の2床型加熱再生可能な
乾燥器であつて、2つの乾燥剤床が1.52m
(60in.)の長さ、31.4cm(12 3/8in.)の径、及び
80.4Kg(177lb)のシリカゲルを有する乾燥器が、
80%の相対湿度、6.44Kg/cm2(92psig)の流入圧
力、及び350scfmの流量、及び37.8℃(100〓)〜
21.1℃(70〓)の空気を乾燥するために利用され
た。空気の表面流速は37.8℃(100〓)で毎分
19.9m(65.1ft)であつた。2%の吸着剤含湿量
に対応する約3%の相対湿度において作動可能な
2つのコンデンサーX,Yが床に配置され、Xは
床の流出側端部から76.2cm(30in.)の位置に、そ
してYは61cm(24in.)の位置に配置された。下
記の表は、前述条件下でこの装置を利用して、4
乾燥サイクルを行なつた際のデータであり、各場
合に、乾燥サイクルはコンデンサーYが報報を受
けた時に終了している:
[Table] Average purification time
The inflow conditions for the 150DHA utilized are almost identical: for the high test, the inflow rate is 125.8 scfm at a pressure of 4.7 Kg/cm 2 (67.5 psig), and for the low test, the inflow rate is 4.76 Kg/cm 2 (67.5 psig). At a pressure of cm 2 (68 psig) the inflow is
It is 124.5 scfm. Low hysteresis testing required purge flow on each cycle. High hysteresis testing saved a total of 66 abandonments. The amount of gas lost per abandonment is equal to approximately 11 seconds of purge flow utilized, resulting in high hysteresis operation saving process gas equal to 726 seconds of purge flow. Averaged over 201 half-cycles, this results in an average savings equal to about 3.6 seconds of purge flow per half-cycle. This reduces gas consumption equivalent to 186.4 seconds of purge flow per half cycle. Therefore, high hysteresis tests save on waste, but consume more gas to maintain outlet conditions than low hysteresis tests. This implementation is shown in FIG. Figure 1 shows the condenser starting from the outflow end of the floor.
Adsorbent bed determined as a function of bed capacitance by sensing at a series of X points 76.2 cm (30 in) and a series of Y points 61 cm (24 in) from the outlet end of the bed. The moisture content of 37.8°C (100〓) to 21.1°C (70〓) is plotted against the time the gas is dried.
shows a series of curves for drying a humid gas with a relative humidity of 80% at a temperature of . These curves indicate that the air line pressure is 6.44Kg/cm 2
(92psig), surface flow velocity 19.9mpm (65.1fpm),
A bed 60 with a length of 1.52 m (60 in) and a diameter of 31.4 cm (123/8 in) is coated with silica gel as a desiccant agent.
For a device similar to that in Example 1 utilizing 80.4 Kg (177 lb). But the data
This is typically obtained using any desiccant under any adsorption conditions. The principle of the method of the invention is to detect a change in the slope S of the moisture front before it reaches the outlet and to stop the cycle, i.e. in FIG.
Approximately 2.4 hours before the cycle time for the curve,
About 3.3 hours before the cycle time for the curve,
Approximately 4.5 hours before the cycle time for the curve,
This is approximately 6.3 hours before the cycle time for the curve. The curve in Figure 1 shows that this is the point X on the adsorbent bed.
and Y by terminating the cycle while the moisture content does not exceed 2%. This moisture content is detectable by a conventional capacitor. When the condenser is placed at points X and Y in each drying cycle as shown in FIG. 1, the curve shows the moisture content of the adsorbent bed when the condenser is activated. In all cases, the curve,,
and, the capacitor X is at points A, C,
E and G are activated, capacitor Y is activated at points B, D, F and H, all tilted.
This is before the changes in S 2 , S 3 , and S 4 , and the moisture front is prevented from leaving the floor. The dryer shown in FIG. 3 consists of a pair of desiccant tanks 1 and 2. These tanks are arranged vertically. Each tank contains a desiccant bed 10, such as silica gel. The tanks 1, 2 are further provided with desiccant filling and discharging vents 9, 9 for filling and discharging the tanks with desiccant. Lines 3 and 4 connect the two tanks and introduce from line 6 the incoming gas with the moisture to be removed, and lines 7 and 8 introduce the dry incoming gas with the moisture to be removed after passing through the dryer. Check valves G and H for outflow gas.
It is adapted to be delivered to the outflow line 5 via. Inflow switch valves A, B, only one open at a time, direct the inflow gas flow into one of the inflow lines 3, 4 which introduce the inflow gas into the top of each tank. A desiccant screen support 11 of sintered stainless steel mesh is provided at the bottom of each tank to maintain the desiccant bed 10 within the tanks 1,2. The outflow lines 7, 8 from the bottoms of the tanks 1, 2 each lead to an outflow line 5. The pipe line 12 connects the pipe lines 7 and 8, and is provided with check valves E and F for controlling the purification flow for regeneration in one direction. Line 12 is connected to outlet line 5 by line 13 via a valve and orifice 14 . The check valves G and H allow flow in only one direction toward the outlet line 5 in the lines 7 and 8, and the check valves E and F allow flow from the outlet line 5 through the orifice 14 and the valve. A unidirectional flow is possible in the opposite direction to line 12 and further flowed in the opposite direction via the other of lines 7, 8 to the bottom of the tanks 1, 2 so that the desiccant 10
It is designed to purify and regenerate. The valve is utilized to control the delivery purge flow rate to the unflowed bed during regeneration. The conduit 13 is provided with a purified flow pressure gauge P. At a position above the support 11 inside each tank,
A pair of moisture sensitive capacitors 20, 21 are each arranged to measure (determine) the moisture content of the desiccant as a function of the capacitance of the capacitor, where the adsorbent is a dielectric and It's summery. A conduit 15 is pre-arranged in the conduits 3, 4 and discharge valves C, D are provided to control the flow rate from the tanks 1, 2 to the discharge conduit 16. During regeneration of the adsorbent beds 10 in tanks 1, 2, only one of the valves C, D is opened at a time. The capacitors 20, 21 are of plate type and are connected to a detector (not shown) set to respond to a capacitance corresponding to the moisture level to ensure that the moisture front does not leave the floor. . For example, if the maximum atmospheric exposure allowed for the effluent gas is -62°C (-80〓), the detector will
(−40〓) to −17.8°C (0〓) to respond to a capacitance corresponding to a dew point. The illustrated detector is of the LM2907N frequency-to-voltage conversion type, but any other type of detector may be utilized. Disposed at the inlet end of each bed 10 and extending substantially the entire length of the bed is a row of long heating elements 22, in this case ten heating elements. These heating elements are evenly spaced throughout the floor. However, depending on its heat capacity, more or fewer heating elements can be provided. The inlet end of the heating element is provided with an electrical connection 23, which connects the tanks 1, 2.
extending through the wall and connected to an electrical device such that the heating element is switched on when the floor is in a regeneration cycle and switched off at the end of a predetermined period of time sufficient for effective regeneration of the desiccant. , the predetermined time may be less than or equal to the drying cycle time, depending on the time required to activate the capacitors 20,21. Here, when tank 1 is in the drying cycle, tank 2 is in the regeneration cycle, and valves A and D are open and valves B and C are closed, the dryer operates as follows. Humid gas entering via line 6 at a line pressure of 1.75 to 24.5 Kg/cm 2 (25 to 350 psig) is connected to valve A,
B is delivered from pipe 3 to tank 1, and the floor 10
It flows downward through the condenser 20 and is sent to the outlet through the conduit 7 to the valve G.
and is sent to the outflow pipe 5. Valve E and H
prevent flow in conduits 12 and 8, respectively. A portion of the effluent flow controlled by the purge valve passes through line 13 and through orifice 14 where the pressure is reduced to approximately atmospheric pressure by open discharge valve D and then by check valve F (valve E is connected to line 14). 13) through conduit 1
2 and in a regeneration cycle state.
, flows upwardly through the bed 10 towards the inlet, through valve D, through line 15 and is discharged via purified discharge line 16 to the atmosphere. The row of heating elements 22 in the regenerating tank 2 is energized and the drying bed is baked while receiving a purge stream for the time necessary for the desiccant to be completely regenerated. This time is much less than the drying cycle time and is of course determined not by a fixed cycle time, but by the moisture level in the floor. As a result, the heating element 22
The heating element and timer are timed to be energized for a period of time necessary for complete regeneration of the desiccant, at which point the heating element and timer are automatically shut off. The flow of purge gas is continued for a sufficient period of time to cool the desiccant bed to room temperature, the temperature at which adsorption is more effective, and the flow is adapted to continue for a sufficient period of time to cool the desiccant bed to room temperature, the temperature at which adsorption is more effective, and the flow is adapted to continue at a temperature at which adsorption is more effective. Closing valve D provides an automatic shut-off, allowing the spent bed to be repressurized and ready for the next cycle. Typically, 30 minutes to 2 hours is sufficient for complete regeneration if the bed is heated by heating elements to a temperature of 100-250°C. However, it will be apparent that other temperatures and times may be used depending on the desiccant utilized. When the condenser 20 detects a predetermined moisture content in the floor 10 of the tank 1, a timer is activated and valves A, B, and C are switched to close valve A and open valve B to prevent inflow. Gas is pipe 4
The second tank 2 is diverted to the drying cycle state.
At the same time, the discharge valve C is opened. Therefore, the purified flow is pipe 13, orifice 1
4 and via line 12 and valve E to the bottom of tank 1, which is put into a regeneration cycle. When valve A is switched, heating element 22 of floor 10
The switch is turned on and the bed is heated to activate the desiccant. This cycle continues until condenser 21 senses a predetermined adsorbent moisture level in tank 2, then valve A,
B, C, D are switched again and the cycle repeats. In the dryer of FIG. 4, no heat is used to regenerate the spent desiccant, and condensers 50 and 51 are used to detect the progress of the desorption steam front during desorption. The dryer consists of two tanks 31, 32, with suitable line connections 33, 34 for delivering the humid inlet gas from line 36 via valves A, B, and lines 37, 38 from each tank. Connections for delivery to the outflow line 35 via check valves G, H and desiccant fill and discharge ports 47, 48 are provided. Desiccant 40 is supported on a screen support 49 within each tank. A cross conduit 42 is bridged to the outflow conduits 37, 38 and a conduit 4 extending to the outflow conduit 35.
3 are provided with two check valves E and F on each side. A pressure reducing orifice 44 is provided in the pipe line 43, and the pressure exceeding this is removed by a purification discharge valve C.
Alternatively, when D is open, the pressure is approximately atmospheric, and a purification adjustment valve I for measuring the flow rate passing through the pipe line 43 is disposed. Said valve I controls the purification flow rate taken from the effluent gas for regeneration of the spent tank and is read from the purification flow rate indicator P. Another conduit 45 extends between conduits 33 and 34 and is provided with purification discharge valves C and D, respectively, through which, when opened, the purification fluid is discharged into the atmosphere via a discharge conduit 46. . approximately 1/3 down the length of the floor of each tank.
A pair of capacitors 50, 51 are provided which sense the moisture level of the adsorbent bed by capacitance, as in FIG. Once completed, the operation of valves A, B, C, D and both pressure valves I is controlled in response to the moisture level. If tank 31 is in the drying cycle and tank 32 is in the regeneration cycle, with valves A and D open and valves B and C closed, the operation of the dryer is as follows: e.g. 7Kg / cm2 (100psig) pressure, 305s.cf
At a flow rate of m., humid inlet gas saturated at 26.7°C (80°) enters line 33 via inlet line 36, passes through valve A, flows into the top of the first tank, and then It flows through a desiccant bed 40, e.g. The gas flows into the gas outlet line 35. The effluent gas is delivered at a pressure of 6.35 Kg/cm 2 (95 psig) and a flow rate of 265 s.cfm, with a dew point of -100°C. Check valve H prevents drying gas from entering line 38. the remainder of the dry effluent gas,
In this example, 40s.cfm is at the outlet and pipe 3
5 through line 43, passed through valve I and orifice 44 to reduce the pressure to approximately atmospheric pressure, and then passed through line 42 through check valve F for regeneration. It is sent to the bottom of the second tank 32, which is in a cycling state. The clarified stream passes through desiccant bed 40 and exits into line 34 and then passes through clarified discharge valve D, from where it is discharged to the atmosphere via line 46. This cycle continues as the moisture front of wet vapor desorbed from desiccant 40 travels upwardly through bed 32 and past condenser 51 . Once the moisture front has passed, indicating that moisture has been desorbed from the floor below the condenser, a signal is given, valve D is closed, and tank 32
is repressurized and the purge flow is stopped. Each bed has a
Since the time in the drying cycle is usually longer than the time required to regenerate the spent bed, inlet valves A and B are activated after a period of time sufficient for complete regeneration and repressurization of the regenerated desiccant. It is timed as follows. Once this time has elapsed, valves A and B are automatically switched and the incoming gas flow is diverted to the regenerated bed. When condenser 51 senses a predetermined moisture level in tank 32, indicating completion of desorption, valve D is closed and bed 32 is repressurized. When a certain period of time for adsorption has elapsed in the tank 31, a timer closes the valve A and opens the valve B, so that the humid inflow gas flowing through the inlet 36 is transferred to the tank 32 via the pipe 34. and dry effluent gas is sent from tank 32 via line 38 to dry gas distribution line 35. The purge gas flow in cross conduit 42 is then reversed, and the purge flow flows in conduit 43 through valve I, orifice 44, to conduit 42, and through valve E.
through line 37 to tank 31 in the regeneration cycle and via bed 40 to line 33.
It flows through pipe 45, passes through valve C, is sent to pipe 46, and is discharged into the atmosphere. This cycle is determined by the condenser 50 and
The regeneration of tank 3 continues until the regeneration of tank 3 is completed, then the condenser closes the purification discharge valve C and
1 is repressurized. Tank 3 in drying cycle
Operation at 2 continues until the timer reverses valves A and B, then the cycle begins again. Usually the drying cycle is superatmospheric, i.e. 1.05~
It is carried out for gases at pressures on the order of 24.5 Kg/cm 2 (15-350 psig). The combination of orifice 44 in cross conduit 43 and purge exhaust valves C, D causes the regeneration cycle to occur at a pressure significantly lower than that at which the adsorption cycle occurs. This equipment contains safety devices and
A deactivation timer is provided to count the duration of the NEMA half cycle to prevent damage from occurring when the floor disassembles and fails to regenerate. If the moisture front for the desorbed wet vapor does not reach the condenser within the maximum possible time for a purification NEMA half cycle,
Valves C and D are closed anyway, repressurization takes place, and an alarm is issued. In any case
At the end of the NEMA half cycle, valve A is closed, valves B and C are opened, and valves E and
F, G, and H are operated to fluidize the unfluidized repressurized regeneration bed, causing incoming gas to flow downward, and depressurizing the fluidized bed to begin regeneration. This operation ensures that the maximum purification flow is only required for the required amount of time, rather than in a fixed and usually excessive number of cycles, resulting in purification at start-up of the heatless element dryer. A particular advantage is that gas consumption can be minimized. Other controls for non-heated element dryers include complex control circuits. A condenser located in the area of each bed through which a moisture front is allowed to pass during the adsorption half-cycle of the bed is utilized to determine when during the adsorption half-cycle the front passes through the condenser area. By appropriately choosing the location of the condenser, the time at which the moisture front passes through the condenser location will be a function of the rate of movement of the moisture front during the adsorption half cycle and the rate at which moisture is adsorbed. The moisture front then passes through the condenser location and accumulates until the floor enters the regeneration half cycle. This period is stored as voltage or converted into digital information. When the bed enters the regeneration half cycle, the accumulated time is utilized to calculate the time of purification flow required to effect the regeneration of the bed. When a dryer equipped with the aforementioned control configuration enters a cycle change phase, the controller uses the flow time of the clarified stream during the previous half-cycle to determine the flow time of the purge stream that should continue for complete regeneration of said bed. The accumulated elapsed time required for the front to pass is utilized.
If the required purge time exceeds the maximum purge time possible, the maximum purge flow is delivered and an alarm is sounded. Under normal operating conditions, after regeneration is complete, the exhaust valve is closed and the regenerated chamber is allowed to repressurize. The time that the moisture front travels through the condenser in a new bed is stored for subsequent use to calculate the purge flow time required to regenerate the bed when entering the regeneration half cycle. At the end of the illustrated NEMA half-cycle, valves are actuated to flow incoming gas through the regeneration bed, flow purge gas through the spent bed, depressurize the regeneration bed, and begin purification. This arrangement minimizes the maximum number of purge cycles required during dryer startup. The dryer shown in FIG. 5 utilizes this device. The dryer consists of two tanks 61, 62, with suitable piping connections for delivering moist inlet gas to each tank and dry effluent gas from each tank, and desiccant fill and discharge ports 63, 64. It is provided. Desiccant 60 is supported on a screen support 65 in each tank. The flow of humid inlet gas from inlet line 66 is controlled by valves A, B, and the inlet gas is directed into line 67 or line 68 and into tanks 61,62. Dry effluent gas is routed from the tank to line 69 or 70.
Both pipes 69 and 70 are connected to a drying gas outlet 74. Check valves G and H are installed in each pipe.
is provided. The crossing pipe 71 is the outflow pipe 6
Two check valves E, F are provided on each side of the parallel conduit 72 which is bridged at 9, 70 and extends to the outflow conduit 74. A pressure reducing orifice 73 is provided in the pipe line 72, and the pressure at a position beyond this is reduced to approximately atmospheric pressure or below when the purification discharge valve C or D is open. A purification regulating valve I is provided to meter the flow rate through line 72. This controls the purification flow rate taken from the effluent gas for regeneration of the used tank and is read by the purification flow rate indicator P. The conduit 75 extends between the conduits 67 and 68, and is provided with purification discharge valves C and D for controlling the purification flow rate discharged into the atmosphere via the conduit 76, respectively. A pair of condensers 80, 81 are provided approximately in the center of each tank, which provide a signal when the floor 60 reaches a predetermined moisture level and control a timer, the timer being adapted to control a valve. A, B, purification discharge valves C, D, and repressurization valve I are controlled. If tank 61 is on dry cycle and tank 62
is in the regeneration cycle, valves A and D are open,
When B and C are closed, the operation of the dryer is as follows: e.g. 1.75 Kg/cm 2 (25 psig)
At a pressure of 305 s.cfm, humid inlet gas at a flow rate of 305 s.cfm is passed through inlet 66 into line 67, passes through valve A and flows into the first tank 61, where it absorbs a desiccant, e.g., a silica gel bed. 60, through a condenser 80 to an outlet, through line 69, through check valve G, and into dry gas delivery line 74. Outflow gas is 1.4Kg/cm 2
(20psig) pressure and 267s.cfm flow rate. Check valve H prevents drying gas from entering line 70. the remainder of the dry effluent gas,
That is, in this example, gas at a flow rate of 38 s.cfm is removed from the outlet via line 72 and passed through valve I and orifice 73 such that the pressure is equal to It is depressurized to approximately atmospheric pressure and then passed through valve F via lines 70 and 71 to second tank 62, which is in a regeneration cycle. The purge stream flows through desiccant bed 60 into lines 68, 75 and then flows through purge discharge valve D into line 76 for exhaust to the atmosphere. After a predetermined time controlled by a timer, purification valve D is closed. Then, once repressurization is complete, a timer switches valves A and B to place tank 62 in a flowing state and tank 61 in a regenerating state. In the adsorption cycle, the condenser 80 is connected to the tank 6.
The process continues until a predetermined moisture level is detected in one adsorbent. Adsorbent bed 60 by condenser 80
When a predetermined moisture level is detected, a signal is generated and the time required to reach this level is stored in electronic storage. While the tank 62 is in the regeneration state, the purge flow continues until the time stored in the storage device has elapsed, and then draining is stopped by closing valve D and the tank 62
is repressurized. When the timer is reenergized and the floor of tank 62 is repressurized, valve D is closed and purge flow is shut off. Then tank 6
1 continues adsorption until a certain period of time has elapsed, then the timer closes valve A,
switching the flow from tank 61 to tank 62 via line 68 and then opening valve C;
Dry effluent gas is routed from dry gas delivery line 66 to tank 62 . The purge gas flow in cross conduit 72 is then reversed, and the purge flow passes through conduit 72 to valve I.
, via line 71 to valve E, to tank 61 in the regeneration cycle, through the floor via line 67 , via line 75 to open purge discharge valve C and via line 76 . and is emitted into the atmosphere. The cycle continues as before, then the valve is reversed and the cycle begins again. Typically, the drying cycle is carried out with gas at atmospheric pressure or higher, on the order of 1.05-24.5 Kg/cm 2 (15-350 p.sig). Owing to the orifice 73 in the cross conduit 72 and the discharge valves C and D, the regeneration cycle is carried out at substantially atmospheric pressure, which is considerably less than the pressure at which the adsorption cycle is carried out. The time allotted for the regeneration of a used bed to take place within the time for the regeneration cycle is:
Depending on the volume of desiccant and the pressure at which adsorption takes place,
Adjusted together with the flow rate of the purge stream. Non-heating element dryers operate at equilibrium, and equilibrium must be maintained under all conditions to which the dryer is subjected during its use. The use of capacitors is a particular application in gas fractionators that utilize electronic sequence timers with digital integrated circuits including oscillators and binary calculators. The condenser is operatively connected to a drive for a plurality of solenoid valves, said solenoid valves being movable between permissible positions and closing gas flow through the bed during adsorption and regeneration; Gas flow through the adsorber gas fractionator is controlled according to a cycle time defined in part by a timer and in part by the moisture content of the adsorbent. The electronic sequence timer consists of conventional commercially available electronic components, which do not form part of this invention, but which, in combination and in the circuit described below, determines the period of time required to operate the gas fractionator. can be stipulated. The heart of an electronic device is an oscillator that emits electronic impulses at selected times. A timer is effectively a self-exciting electronic circuit whose output voltage is a periodic function of time. The oscillator must be able to introduce a time delay between pulses so that the desired time can be selected; the short pulses provided by the timer or oscillator are the basic blocks, and the long times are collected in a binary calculator. . In theory, a timer emits a pulse at a selected time. These pulses are sent to a binary digital computer which counts these pulses and which consists of multiple stages or bits and stores information in the number of pulses at multiple time intervals. A plurality of logic gates located in the logic module are utilized to determine the output state of the computer, responsive to a selected output combination corresponding to a desired time interval, and actuate the solenoid drive accordingly. , thereby achieving the selected time interval for each stage. One type of timer oscillator utilizes a circuit that can trigger itself and free-run as a multivibrator. External capacitors are charged through one set of resistors and discharged through another set. Therefore, the timing interval can be varied within a desired range by changing the values of these two sets of resistors, and this can be easily done simply by selecting resistors with the required resistance values. An example of this type of oscillator is the 555. Other types available are flip-flop multivibrators, capacitive delay operational amplifiers (op-amps) with positive feedback, and capacitive connections.
There is a NOR gate. A binary digital computer receives the pulses from the timing oscillator and counts them. The calculator can contain the desired number of units required for the timing interval that needs to be determined. In the device shown, 14
Stage or bit type binary calculators are utilized because they are readily available and of a satisfactory type. In the computer shown, each counting stage is a stationary master-slave
It is a flip-flop, and the calculator is advanced by one count for each negative transition of the input pulse. but,
Other models are also available. This binary calculator has a series of stages, each having one input and one output. The output of each stage (o o ) is connected to the input of the next stage. The logic output of each stage is reversed when its input changes from a logic 1 to a logic 0. Therefore, a complete cycle of any stage requires two cycles of the previous stage. This results in a frequency reduction of 2 14 (or 16,384:1) in this 14 stage binary calculator. This reduction causes a 10 minute cycle to be driven by the 27.3Hz oscillator. Generally, oscillators are more accurate at higher frequencies. The stages are Q 1 −Q 14 . of this calculator
Q 14 , the final (or slowest) stage, divides the entire cycle into two halves. In the first half it is at logic 0 and in the second half it is at logic 1. Similarly, Q 13 takes 4 cycles
Q 12 is divided into 8 parts, and Q 11 is divided into 16 parts. By monitoring the outputs of these last four stages, the timer can
It can be determined whether it is in a uniform division or in a sequence. By selective placement of AND, NAND, OR, and NOR gates, these four outputs are interpreted and the appropriate output transistors are activated to operate the solenoid valves. The first ten stages of the binary calculator (not connected externally) have only the function of frequency reduction. However, they are utilized for more advanced cycle position analysis if required for more precise applications. The logic module includes a number of logic gates that are selectively arranged to combine to provide an output that operates a solenoid drive during a defined time interval for each valve function. AND,
The functions of NAND, OR, and NOR gates are well known, and the particular arrangement of these gates will of course depend on the time chosen and the timed oscillator and binary computing device utilized, so it is appropriate for a given circuit. Special arrangements that may be utilized will be apparent to those skilled in the art. The illustrated arrangement is exemplary of possible combinations. Minor modifications to the circuit provide greater accuracy and repeatability when required. This includes removing the oscillator and driving the binary calculator with an unfiltered connection to the secondary winding of the power supply transformer. This essentially uses wire frequency instead of an oscillator. Although the wire frequency is very accurate over long periods of time, it has the disadvantage that this frequency cannot be adjusted. This problem can be alleviated to some extent by providing "division by n computers". This is an integrated circuit adapted to provide one output pulse for each n input pulses, where n can be any integer from 3 to 9. By choosing the right n and the right number of binary calculator stages, different combinations are obtained and a wide range of cycle durations can be selected. The dryer of FIGS. 6-8 utilizes an electronic timer as described above and is comprised of a pair of desiccant tanks. These tanks are arranged vertically. Each tank contains a desiccant bed 71, such as silica gel or activated alumina. The tank is provided with desiccant filling and discharging ports 78 and 79 for filling and discharging desiccant. Only two lines are required to connect the two tanks at the top and bottom, respectively, to introduce the incoming gas containing the moisture to be removed and to pass through the dryer to remove the moisture. The removed dry effluent gas is to be delivered and valves A, B, C, and D are required to switch the flow to allow inlet and effluent gas to flow into and out of each tank. It is. Four valves A, B, C, D are pilot valves AD, BD, CD and operated by solenoids.
Pneumatically actuated by DD, said pilot valve is connected to and controlled by an electronic sequence timer T having the circuit shown in FIG. solenoid valve
Duration for AD, BD, CD and DD is 8th
As shown in the figure. As shown in Figure 7, 24V DC power is
36V center tap transformer T1 and rectifier D
1, D2 and is filtered by a 2200 Mfd electrolytic capacitor C1. Low voltage logic potentials are maintained by powering a 6.2V, 0.4W Zener diode D10 from a filtered 24V.DC supply through a power dissipating 470Ω resistor R1. This zener diode regulation adds the benefit of supply noise isolation for the reduced supply voltage function, but the initial filtered supply voltage and solenoid actuation voltage are within the logic IC's operating range (15V or less). In some cases, it is unnecessary. This low voltage is maintained by diodes D3 and D4.
The 250 Mfd capacitor C2 charge is available to maintain a small leakage current to the integrated circuit IC2 and maintain cycle position memory during short-term power failures. These two diodes are used to maintain the same supply voltage (Vcc: approximately 6V) for all integrated circuits. Timer IC1 of integrated circuit 555 is set to oscillate at 27.962 KHz for a 10 minute cycle by accurately selecting resistors R2, R3 and capacitor C3 utilized in the oscillator circuit. The 555 timer is a highly stable device that provides precise time delays or oscillations for normally on and normally off output timings with adjustable cycles from microseconds to hours, and is capable of providing non-stable and single oscillations. Can operate in stable mode. In the illustrated device, operated in an unsteady mode, the timer triggers itself and free-runs as a multivibrator. The external capacitor is charged via R2+R3, and R
Discharge through 3. Therefore, the duty cycle is set precisely by the ratio of these two resistors, and the resistors are
It can be changed as necessary. The capacitor charges and discharges between 1/3Vcc and 2/3Vcc. Charge and discharge times and frequencies are independent of supply voltage. The charge time is given by the following formula: t 1 = 0.693 (R2 + R3) C3 And the discharge time is given by the following formula: t 2 = 0.693 (R3) C3 Therefore, the total time is T = t 1 + t 2 = 0.693 (R2+2R3)C3. You can choose any time cycle,
IC1 is set accordingly. The output of the oscillator is a 14-bit type IC binary computer IC.
drive the first stage of 2. IC2 has the function of reducing the frequency of the output of IC1. From this comes two frequencies,
One is from pin 7 and drives pin 1 of LN2907, the other is from pin 1 and drives pin 1 of IC3.
Drive 0. IC3 is a CMOS 12-stage ripple-carry binary computer/
Divider, pulse input shaping circuit, reset/
Line drive circuit and 12 ripple carry 2
It consists of a hexadecimal computer stage. Buffer output is obtained externally by stages 1-12. The calculator is reset to an "all zero" state by bringing the reset inverter input line high. This reset is not utilized in this application. Each computer stage is a static master-slave flip-flop. The calculator is advanced one count for each negative transition of the input pulse. In this integrated circuit, each bit changes between a logic 0 and a logic 1 in a stage when triggered by a negative going pulse (from a logic 1 in the previous stage to a logic 0). Each stage therefore reverses the logic state at half the frequency of the previous stage, maintaining a 12-bit binary record of the unit's cycle position, as shown in FIG. During the final portion of the timing cycle, all 12 bits are in a logic 1 state. Due to the next negative oscillation of the oscillator,
All bits 2 are driven to a logic 0 state and the next cycle begins. The last four bits of this calculator, Q 9 , Q 10 , Q 11 and Q 12 contain the information necessary to divide the cycle into 16 uniform parts and to know which part the unit is in at any given time. are doing. These four bits are sent to a series of logic gates to determine the appropriate logic state combination that satisfies each of the four outputs being driven. This circuit consists of two NAND gates N1 and N2,
It includes two AND gates A4 and A5. One input of AND gate A4 is NAND gate N2
while the other is connected directly to Q 12 .
The third input is connected to the condenser output for the chambers controlled by valves A and B. The output of A4 is transmitted through a drive transistor (not shown).
Connected to solenoid valve AD. Solenoid A is energized only if all three inputs are 1. One input of AND gate A5 is NAND gate N2
one input is connected to a NAND gate N1. The third input is connected to the condenser output for the chambers controlled by valves C and D.
The output of A5 is a drive transistor (not shown)
Connected to solenoid valve DD via. Q 12 is connected to the solenoid valve BD via a drive transistor (not shown) without any intervening gate. It is activated when the output of Q12 is 1.
NAND gate N1 is connected to solenoid valve CD via a drive transistor (not shown), and AND gate A5 is likewise connected to solenoid valve DD. Both NAND gates are three-input type, and when all three inputs are 1, the output is 0. However, since all three inputs of N1 are connected to the same stage Q12 , this NAND gate is simply an inverter, and only when the output from Q12 is 0 is it connected to the solenoid CD through its output transistor. and nothing else. NAND gate N2 has stages Q 9 ,
It has three inputs connected to Q 10 , Q 11 and therefore produces an output of 1 unless all Q 9 , Q 10 , Q 11 are 1. The solenoid valve DD is energized by an AND gate A5 through its drive transistor, said AND gate A5 having three inputs, one from N1, one from N2, and one from N2. One is from the capacitive probe circuit. Therefore, only when both N1 and N2 produce an output 1, and the probe detects moisture, will an output 1 be sent from A5 to the solenoid valve DD drive transistor. NAND gate N1 is at 1 during W and X times and 0 during Y and Z times. NAND gate N2 is W and Y
Hour is 1, X and Z hours are 0. AND gate A
4 is 1 at Y time and 0 at W, X and Z times,
AND gate A5 is at 1 during W and 0 during X, Y and Z, where the appropriate capacitor probe has detected sufficient moisture to require a purge flow. Therefore, the time indicated by the timer and capacitor is shown in FIG. Solenoid valve CD is energized during W and X times, and solenoid valve DD is energized during W times. Solenoid valve BD is energized during Y and Z times and solenoid valve AD is energized during Y time. The power output of these gates is provided by solenoid drives or drive transistors Q 1 , Q 2 , Q 3 and Q 4
(not shown), current limiting resistors R4, R5, R
6 and R7 (not shown) to switch on and off. These transistors are connected to solenoid valves AD, BD, and
In addition to driving CD and DD, diodes D5 and D
6, D7 and D8 (not shown) provide protection from induced fly-back. The W+X and Y+Z times correspond to the tank and drying cycle times, respectively. The W and Y times correspond to the tank and regeneration stages, respectively, and the X and Z times correspond to the repressurization stage when regeneration is complete. The condenser operates valves A and D to control the regeneration flow and stop the chamber outflow flow when regeneration is complete;
Repressurization occurs while the timer activates valves B and C, diverting incoming fluid from one chamber to the other. Conduit 72 directs humid incoming gas to valves A, B,
The four components including C and D are sent to the inflow switch valve 74. One of the valves C, B directs the incoming gas flow to one of the two inlet lines 75, 76;
One of the pipes 75 and 76 always introduces the inflow gas to the top of each tank, and the other pipe 75 and 76 sends the purified flow of the regenerated outflow gas to the pipe 81 through valves A and D.
It is then sent to the exhaust section via the muffler 82 and discharged into the atmosphere. Within each desiccant bed 71, capacitors 90, 91 are provided at the bottom and connected to AND gates A4 and A5 as described above. A desiccant support consisting of a perforated metal cylinder is provided at the bottom of each tank to maintain the desiccant bed 71 in and within the tank. Outlet lines 83 and 84 from the bottom of the tank lead to a pair of ball check valves 85 and 86, respectively. Valve 74 is actuated by an electronic sequence timer via a solenoid actuated pilot valve, while valves 85 and 86 are pressure actuated. The ball in the flowing tank and the outflow line from the
The fluidization switch in the pipes 83, 84 is moved at the time of start-up, but the other of the balls 85', 86' is moved to the valve seat at the time of said switch, and the pipe 83, which leads to the regeneration chamber under reduced pressure, 84 is closed, thus delivering the main effluent stream via outflow line 87. A filter screen is disposed in each outlet line 83, 84, which is movable and made of sintered stainless steel mesh. This is floor 7
The outlet valve 8 retains desiccant particles that may be transferred from the desiccant support 77 through the desiccant support 77.
5, 86 and the rest of the device from becoming contaminated with said particles. Dry effluent gas distribution line 8 from valves 85 and 86
7 extends and is adapted to deliver the drying effluent gas from the dryer to the equipment to be supplied. The conduit 87 can be provided with an outflow pressure gauge P5 and a humidity gauge H, but these are optional and can be omitted. A transverse conduit 89 having a narrow passage is connected to the outflow conduit 8
3 and 84, the valve 8
When 5 and 86 are closed, these valves are bypassed and the purge flow is routed to lines 83 and 84 for delivery to the non-flowing tank. The pipe line 89 has a pressure reducing function due to its small diameter, and the pressure on the downstream side thereof is reduced to approximately atmospheric pressure when one of the purification valves A and D is open, and is also used for the regeneration of the used tank. Valves 85 and 86 meter the purification flow rate removed from the effluent gas. Purification discharge valves A and D are connected to pipe line 7 by a signal from an electronic sequence device.
5, 76, said sequencing device is adapted to open and close said valves at appropriate times via appropriate solenoid operated pilot valves. Another restricted line solenoid valve E is actuated during repressurization to cause the dryer to perform this process at a faster cycle time. This is optional depending on the size and speed of the dryer. If the left tank is in the dry cycle and the right tank is in the regeneration cycle, then valve 74B
and D are open, 74C and A are closed, and the operation of the dryer is as follows: e.g. 7Kg/cm 2
(100psig) pressure, 305s.cfm flow rate, and 26.7
The humid inflow gas saturated at ℃ (80〓) flows into the inflow pipe 7.
2, through valve 74B (valve C is closed) into the top of the first tank, and downwardly through the interior desiccant bed 1, for example made of silica gel or activated alumina. and flows to the bottom of the tank, then through support 77 and line 83, valve 85, and dry gas outlet line 87.
sent to. The effluent gas is delivered at a pressure of 6.65 kg/cm 2 (95 psig), a flow rate of 265 s.cfm, and a dew point of -73.3°C (-100〓). Ball 86' prevents drying gas from entering line 84 other than through line 89. The remainder of this dry effluent gas, i.e. 40 s.c.
The fm is removed via line 89, where the pressure is reduced to approximately atmospheric pressure, and then sent via line 84 to the bottom of the second tank in the regeneration cycle. The purge stream passes upwardly through desiccant bed 71 and enters line 76 from the top and into valve 4D.
, passes through a pipe 81 and a muffler 82, and is discharged from there into the atmosphere. This cycle continues until regeneration is complete as sensed by capacitor 91, at which time capacitor 91 emits a signal and pilot valve DD
By stopping the operation of the purification discharge valve D
will be closed. Line 89 therefore repressurizes the slack tank. Operation of the system with the tank in the dry cycle continues until a fixed cycle time W+X has elapsed, at which time the electronic sequence timer reverses valves 74C,B and the cycle is restarted for the opposite chamber. Ru. The time each bed is in the drying cycle W+X (and Y
+Z is the time W required to regenerate the used floor
(and Y) by time X (and Z). When the regeneration time has elapsed, as detected by condenser 91, valve D (or valve A, if detected by condenser 90) is shut off and the regeneration tank is automatically and slowly refilled via line 89. be pressured. This repressurization is accelerated by opening optional valve E. After a certain cycle time W+X has elapsed, an electronic sequence timer switches valves 74C and B to cause the humid inlet gas entering via inlet line 72 to be delivered via line 76 to the top of the tank. , and the check valve 86 moves,
Line 84 is opened and check valve 85 is moved to close line 83 so that dry effluent gas is routed from the bottom of the tank to dry gas delivery line 87 and line 83 is closed and traversed. The flow is reversed, with the exception of the purge gas flow which bypasses valve 85 via line 89. The clarified stream is sent via line 83 to the bottom of the tank in the regeneration cycle, then flows up the bed into line 75, through valve 74A, line 81, and muffler 82.
From there it is emitted into the atmosphere. Normally, the drying cycle is 1.05~24.5Kg/ cm2 (15~24.5Kg/cm2
It is carried out at superatmospheric pressures on the order of 350 psig). Due to the combination of the orifice in cross conduit 89 and the purge exhaust valves A and D, the regeneration cycle is conducted at a significantly reduced pressure than the pressure at which the adsorption cycle is conducted. The drying apparatus of this invention can utilize any type of adsorbent that adsorbs moisture from gas. Activated carbon, alumina, silica gel, magnesia, various metal oxides, clays, clay, bone char, and Mobilbeads, and similar hygroscopic compositions can be utilized as desiccants. Molecular sieves can also be used as they often have dehumidifying properties. This type of material contains natural and synthetic zeolite, the pore size of which varies from a few angstroms to 12-15 Å or even more. Chabasite and analcite are typical natural zeolites that can be used. Available synthetic zeolites are described in U.S. Patent No.
Including those disclosed in 2442191 and 2306610. All these materials are well known as desiccant agents and the reader is referred to the literature for a detailed description. All of the illustrated and described dryers are applicable to clarified stream regeneration where the clarified stream flows in a counter-direction to the humid inlet gas. As is well known, this
This is the most effective method when using a desiccant bed. Since the humid gas passes through the desiccant bed in one direction, the moisture content of the desiccant bed gradually decreases, and typically the least amount of moisture will be adsorbed at the outlet end of the bed. Therefore, it is practical to introduce the regeneration purge gas at the outlet end in order to avoid moving moisture from the wet to the dry parts of the bed, thus increasing the required time of the regeneration cycle. It is. When the purge stream is introduced into the outlet end, a small amount of moisture present therein is removed by the purge stream and carried towards the moist end of the bed. The bed is thus regenerated sequentially from the outflow end and all moisture is transported the minimum possible distance through the bed before being released from the inflow end. However, for some purposes it may be desirable to have the purge stream flow in the same direction as the inlet stream. In this invention, it is possible to maintain the moisture content of the desiccant at a much higher level than normally possible, which allows flow to be interrupted at more precisely metered moisture levels than previously possible. This is due to the protective effect of the humidity detection element. As a result, in many cases, when the bed is nearly saturated throughout, there is little difference between when the purge stream enters at the inlet end or the outlet end, and the present invention Both types of operation (forward and reverse flow) are contemplated, although of course reverse flow regeneration is preferred in most cases. Each of the illustrated dryers utilizes one condenser per tank. However, it is also possible to utilize two, three or more such capacitors per tank. In this case, operation of the device is guaranteed even if one or more capacitors become defective in a group. Condensers are placed at different levels within the desiccant bed,
It may be possible to follow the successive passage of moisture fronts onto the floor. As previously mentioned, during the continuation of the drying cycle, the moisture front moves from the inlet end toward the outlet end of the bed. Therefore, due to the passage of the moisture front, condensers farther from the outlet end are activated sooner than condensers closer to the outlet end. Two mutually spaced capacitors are operated at different times and this fact can be utilized to operate different stages of the cycle, such as regeneration and repressurization, at different times. Therefore, one condenser can be placed at a point a considerable distance from the outflow end of the bed, e.g. at a mid-point in the bed, to detect the moisture front at time A of the cycle and turn on the heating elements of the regenerating bed. shut off, e.g., before the bed is placed in a drying cycle.
The heating element can be utilized to shut off early to allow sufficient cooling during the regeneration cycle. A second intermediate condenser is available to close the purge exhaust valve and repressurize the regeneration bed. A third condenser off the edge of the bed is available to switch on the cycle and end the drying cycle. In this case, a timer is unnecessary and the playback time is determined by the capacitor rather than the timer. The incoming gas stream may sometimes be contaminated with gases and liquids other than the substance to be adsorbed, such as water, in which case when adsorbed on the adsorbent,
The dielectric constant changes in a state different from that of the intended adsorbent,
Desiccant is adversely affected. Such contaminants reduce the adsorption capacity to adsorb water, or coadsorb with water, thereby altering the response of the capacitor by displacing water with a higher dielectric constant and lower or It is replaced by a contaminant with a higher dielectric constant. These responses will result in a spurious moisture content indication at a given level of the adsorbent bed. False responses are corrected by placing two condensers in each bed, one at a selected control point and another away from the inlet end of the bed. The control capacitor is affected by the aforementioned contaminants before the second capacitor. By considering the effect of bed position changes on the capacitor output in the absence of contaminants, the effect of the aforementioned contaminants on the capacitor response can be determined by comparing the outputs of the two capacitors, either continuously or intermittently, A contamination condition is detected when it produces a higher output than the control capacitor. The above comparison reveals whether the adsorption capacity of the control capacitor location has been impaired by contaminants or the dielectric constant has changed due to contaminants, and whether the control capacitor is in a faulty state. The desiccant bed condenser can be placed at any depth within the diameter of the bed, but the distance from the outlet depends on the gas velocity and temperature, which affects the moisture front and flow rate in the bed. Other factors previously discussed are the moisture content of the incoming gas and the moisture content and level at which the condenser is operated. Depending on the moisture content of the adsorbent, condensers can be positioned to detect desired moisture levels in the effluent gas even at very low dew points or relative humidity, but typically at dew points of approximately −34.4°C (−30°C) ) can detect a higher range of moisture content. The moisture level of the drying effluent gas from the desiccant bed is typically around -90°C (-130°C) at the outlet end of the bed.
and no less. The exact location of the condenser within the bed depends on two factors: the length of time to regenerate the bed;
and prevention of breakthrough of the dew point of the effluent gas. Clearly, the condenser must be positioned and adjusted to detect high moisture levels in the adsorbent bed under the most unfavorable conditions of inlet gas velocity, humidity and temperature, before the outlet gas dew point becomes excessive. Must be. This is done as shown in FIG. However, the condenser must be positioned such that the amount of water required to saturate the bed sufficiently to operate the condenser can be desorbed during a given regeneration cycle time. Therefore, in dryers where the regeneration time increases disproportionately to the increasing moisture content, for example in beds with unheated elements, the condenser is moved closer to the inlet and the bed is lower than the heated bed. It is considered to be used at total moisture content. As mentioned above, considering the aforementioned factors, for any given adsorption condition, the appropriate location of the condenser for sensing the moisture front at the appropriate time to determine the drying cycle can be determined empirically; As shown in FIG. 1 of US Pat. No. 3,448,561, hourly dew point or hourly relative humidity data and graphs are obtained for the dryer. A preliminary test on the change in the dielectric constant of the desiccant with respect to the change in the amount of water adsorbed on the desiccant was conducted using 704.7.
cm 2 (109.25in 2 ) and 1.9cm
(0.75 in.) using a test device consisting of two metal plates spaced apart. The space between these plates is filled with a dried or saturated sample of alumina or silica gel desiccant. The measured capacitance values are as follows. Dry Moisture Dry/Moisture Ratio Alumina 94.3pF 591pF 6.3 Silica Gel 97.0pF 331pF 3.4 A test to determine the effect of oil on the capacitance of a desiccant also measures the capacitance of a sample of dried alumina in the apparatus and This was done by removing the sample, mixing it with excess oil, returning the alumina-oil mixture to the test equipment, and measuring the capacitance again. Dry alumina provides a capacitance of 97.5 pF and the alumina-oil mixture provides a capacitance of 102.0 pF, so the effect of normal levels of oil contaminants on the aforementioned capacitors is considered negligible. The following example, in the view of the inventors, shows a preferred method of operation of the drying device according to the invention. Example 1 A two-bed heat regenerable dryer of the type shown in Figure 3, with two desiccant beds of 1.52 m
(60in.) length, 31.4cm (12 3/8in.) diameter, and
A dryer with 80.4Kg (177lb) of silica gel is
80% relative humidity, 6.44Kg/ cm2 (92psig) inlet pressure, and 350scfm flow rate, and 37.8℃ (100〓)~
It was used to dry air at 21.1℃ (70〓). The surface velocity of air is 37.8℃ (100〓) per minute
It was 19.9m (65.1ft). Two condensers, X, Y, operable at approximately 3% relative humidity corresponding to a 2% sorbent moisture content are placed in the bed, with X located 76.2 cm (30 in.) from the outlet end of the bed. and Y was located at 61 cm (24 in.). The table below shows the results obtained using this device under the conditions described above.
Data from a drying cycle, in each case the drying cycle ended when condenser Y was signaled:

【表】 これらのデータから明らかなように、コンデン
サーX,Yはそれぞれ、流出ガスが安全な含湿レ
ベルにある時に、乾燥サイクルを終了させる時に
警報を発している。また異なるサイクル時間から
明らかなように、コンデンサーはサイクル時間の
長さを、流入空気の含湿量レベルの変動に適合さ
せることができ、従つて再生回数を実質的に減じ
て乾燥剤の寿命を保持している。適切な含湿量レ
ベルの流出ガスを配送するためには、37.8℃
(100〓)で突破することを防止するため、サイク
ル時間を2.4時間より少なく、例えば2.2時間にセ
ツトされなければならず、それはその状態を越え
て運転されると、流出ガスの含湿量レベルが要求
値を越える可能性があるからである。サイクル時
間は、空気が21.1℃(70〓)でそれにより含湿量
の少ない空気が導入される場合は、6.2時間まで
延ばすことができる。明らかなように、流入ガス
の含湿量が更に減少すれば、それに従つてサイク
ル時間も延ばされる。もし流量または流入温度が
減少されれば更に長い時間が可能なる。 例 2 第4図に示される2床型無加熱要素乾燥器であ
つて、乾燥剤床が1.35m(53in.)の長さ、20.3cm
(8in.)の径、床あたり38.6Kg(85lb)のアルミナ
を含有している乾燥器が、50%の相対湿度、21.1
℃(70〓)、及び流入圧力が4.76Kg/cm2(68psig)
の空気を乾燥するために利用された。流量は
125scfmで、毎分17.7m(58ft)の表面速度に等
しい。表2に示すように15.2cm(6in.)の距離に
隔置されて、21/2〜16%の吸着水を検知する8
つのコンデンサーA〜Hが床内に配置された。こ
れらのコンデンサーは各位置における吸着剤アル
ミナの含湿量を測定することにより、床の流入側
から流出側までの濃度勾配を検知するために利用
される。
[Table] As is clear from these data, capacitors X and Y each provide an alarm at the end of the drying cycle when the effluent gas is at a safe moisture level. Also, as evidenced by the different cycle times, the condenser allows the length of the cycle time to be adapted to variations in the moisture content level of the incoming air, thus substantially reducing the number of regenerations and extending the life of the desiccant. keeping. 37.8°C to deliver the effluent gas at the appropriate moisture content level.
(100〓), the cycle time must be set to less than 2.4 hours, e.g. 2.2 hours, and when operated above that condition, the moisture content level of the effluent gas This is because there is a possibility that the value exceeds the required value. The cycle time can be extended to 6.2 hours if the air is at 21.1°C (70°) and therefore less moisture content air is introduced. Obviously, if the moisture content of the incoming gas is further reduced, the cycle time will be lengthened accordingly. Longer times are possible if the flow rate or inlet temperature is reduced. Example 2 A two-bed unheated element dryer as shown in Figure 4 with a desiccant bed 1.35 m (53 in.) long and 20.3 cm long.
(8in.) diameter, containing 38.6Kg (85lb) of alumina per bed, at 50% relative humidity, 21.1
℃ (70〓) and inlet pressure 4.76Kg/cm 2 (68psig)
was used to dry the air. The flow rate is
125 scfm equals a surface velocity of 17.7 m (58 ft) per minute. As shown in Table 2, the eight sensors are spaced apart at a distance of 15.2 cm (6 in.) to detect 21/2 to 16% adsorbed water.
Two condensers A-H were placed in the bed. These condensers are used to detect the concentration gradient from the inlet to the outlet side of the bed by measuring the moisture content of the adsorbent alumina at each location.

【表】 吸着剤床の含湿量が第2図に示すように、時間
に対してグラフが描かれた。上方の線は床の流動
状態にある半サイクルの終了時の、前記床の吸着
湿気プロフイルに対応している。下方の線は再生
半サイクルの終了時の、床の吸着湿気プロフイル
に対応している。床の流出側端部1.36m
(53.5in.)における吸着水量は、流出空気と平衡
状態であることを仮定して計算される。従つて、
サイクル時間は適切な含湿量レベルの流出ガスを
配送するための要求に従つて、任意の点で終了さ
せることができる。 この発明を主として乾燥剤による乾燥器及びガ
スの乾燥に関して説明してきたが、この装置は吸
着剤を適切に選択することにより、ガス混合物か
ら一種またはそれ以上のガス成分を分離するため
にも利用できる。その場合、吸着成分は熱の適
用、更に随意的に減圧することにより、再生時に
吸着剤から除去される。従つて、この方法は、石
油炭化水素流及び同一成分を含有する他のガス混
合物から水素を分離すること、窒素から酸素を分
離すること、飽和炭化水素からオレフインを分離
すること等に利用できる。これらの目的に利用で
きる吸着剤は明らかであろう。 多くの場合、空気から湿気が除去するのに有用
な吸着剤、例えば活性化炭素、グラスウール、吸
着綿、金属酸化物、及び粘土、例えばアタプルジ
ヤイト(attapulgite)及びベントナイト、白土、
骨炭、及び天然及び合成沸石は、一種またはそれ
以上のガス成分をその混合物から吸着する場合に
も利用できる。沸石は、窒素、水素及びオレフイ
ン、例えばエチレンまたはプロピレンを、プロパ
ン及び高パラフイン炭化水素、またはブテンまた
は高オレフイン混合物から除去する場合に、特に
有効である。沸石の選択性は材料の孔寸法に依
る。入手できる沸石の選択吸着性が文献に示され
ているから、特別の材料に対する材料の選択は簡
単であり、またこの発明の一部をなすものでもな
い。 場合により、一回の通過で複数の材料を分離す
るために吸着剤を利用することができる。例えば
活性化アルミナは、モービルビーズ
(Mobilbeads)が水蒸気だけしか吸着しないのに
対して、水蒸気と二酸化炭素を吸着できる。 この目的のために利用される装置は、第3〜8
図に示され説明されたものと同一であり、分離さ
れる成分の割合、作動圧力及び温度、及び吸着剤
の体積に従つて適切に修正される。 しかし、この方法はガスの乾燥における特別に
適用例であり、この発明の好ましい実施例である
ことは明らかであろう。
TABLE The moisture content of the adsorbent bed was plotted against time as shown in FIG. The upper line corresponds to the adsorbed moisture profile of the bed at the end of the half cycle when the bed is in the flow state. The lower line corresponds to the adsorbed moisture profile of the bed at the end of the regeneration half cycle. Floor outflow end 1.36m
The amount of adsorbed water at (53.5 in.) is calculated assuming that it is in equilibrium with the outflow air. Therefore,
The cycle time can be terminated at any point as required to deliver the effluent gas at the appropriate moisture content level. Although the invention has been described primarily in terms of a desiccant dryer and the drying of gases, the device can also be used to separate one or more gaseous components from a gas mixture by appropriate selection of adsorbents. . In that case, the adsorbed components are removed from the adsorbent during regeneration by application of heat and optionally reduced pressure. Accordingly, this process can be used to separate hydrogen from petroleum hydrocarbon streams and other gas mixtures containing the same components, to separate oxygen from nitrogen, to separate olefins from saturated hydrocarbons, etc. Adsorbents that can be used for these purposes will be obvious. Adsorbents often useful for removing moisture from the air, such as activated carbon, glass wool, adsorbent cotton, metal oxides, and clays such as attapulgite and bentonite, white clay,
Bone char and natural and synthetic zeolite can also be used to adsorb one or more gaseous components from the mixture. Zeolites are particularly effective in removing nitrogen, hydrogen and olefins such as ethylene or propylene from propane and high paraffin hydrocarbons, or butenes or high olefin mixtures. The selectivity of zeolite depends on the pore size of the material. Since the selective adsorption properties of the available zeolites have been shown in the literature, material selection for a particular material is straightforward and does not form part of this invention. In some cases, adsorbents can be utilized to separate multiple materials in a single pass. For example, activated alumina can adsorb water vapor and carbon dioxide, whereas Mobilbeads only adsorb water vapor. The equipment used for this purpose is
It is the same as shown and described in the figures, with appropriate modifications according to the proportions of the components to be separated, the operating pressure and temperature, and the volume of adsorbent. However, it will be clear that this method has particular application in the drying of gases and is the preferred embodiment of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はガス乾燥時間に対する吸着剤床の含湿
量を示すグラフ、第2図は例2において、時間に
対する静電容量の関数として決定された吸着剤床
の含湿量のグラフ、第3図はこの発明の2床型加
熱再生乾燥剤による乾燥器の概略図、第4図はこ
の発明の2床型無加熱要素乾燥剤による乾燥器の
概略図、第5図はこの発明の別の型式の2床型無
加熱要素乾燥剤による乾燥器の概略図、第6図は
この発明の電子タイマーで制御される2床型加熱
再生乾燥剤による乾燥器の概略図、第7図は乾燥
器の電子シーケンス・タイマーの詳細回路図、第
8図は第7図のタイマー回路の時間シーケンスを
示すタイミング図である。 1,2……容器、3,4,6……流入ガス配送
管路、5,7,8……流出ガス配送管路、20,
21……コンデンサー。
1 is a graph showing the moisture content of the adsorbent bed as a function of gas drying time; FIG. 2 is a graph of the moisture content of the adsorbent bed determined in Example 2 as a function of capacitance versus time; FIG. The figure is a schematic diagram of a dryer using a two-bed type heated regenerated desiccant according to the present invention, FIG. 4 is a schematic diagram of a dryer using a two-bed type non-heating element desiccant according to the present invention, and FIG. FIG. 6 is a schematic diagram of a two-bed dryer using a heated regenerated desiccant controlled by an electronic timer according to the present invention; FIG. 8 is a timing diagram showing the time sequence of the timer circuit of FIG. 7. 1, 2... Container, 3, 4, 6... Inflow gas distribution pipe, 5, 7, 8... Outflow gas delivery pipe, 20,
21... Capacitor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 第1ガスと第2ガスとの混合物の第1ガス濃
度を、限界最大濃度以下に減少させる方法であつ
て、前記混合物を前記第1ガスに対して優先的に
親和力を有する吸着剤床に対して、その一端から
他端へ接触状態で流動させ、前記床に第1ガスを
吸着させると共に、前記最大値より低い濃度を有
する流出ガスを形成し、且つ吸着の継続中に前記
床内に、前記一端から他端へ向けて次第に減少す
る第1ガス濃度勾配を形成すると共に、吸着剤の
吸着能力の減少につれて、第2ガス内の第1ガス
の濃度上昇により、前記床内にその一端から他端
へ次第に前進する濃度前線を画定させ、前記床内
の前記第1ガス前線の進行を、コンデンサーの静
電容量の関数として、前記吸着剤の第1ガス含有
量の変化を決定することにより検知するにあた
り、前記吸着剤は誘電体とし、且つ前記コンデン
サーは前記床の端部から十分に離れた位置に配置
して、限界最大第1ガス濃度を有する流出ガスが
前記床から流出することを防止して、前記流出ガ
スが前記床から流出する前に、そして前記第2ガ
ス中の前記第1ガス濃度が前記限界最大濃度を越
える前に、前記ガス混合物を前記床に接触した状
態で流動させることを停止させるようにすると共
に、前記床から前記第1ガスを脱着させる脱着サ
イクルの脱着時間を濃度前線を検知するコンデン
サーの出力信号に基づき制御するようにした方
法。 2 前記第1ガスが水蒸気である、特許請求の範
囲第1項に記載の方法。 3 前記第1ガス濃度の低い浄化ガス流を、前記
床に接触した状態で流動させることにより、前記
床から第1ガスを脱着させ、吸着及び脱着サイク
ルを順次繰返すようにした、特許請求の範囲第1
項に記載の方法。 4 前記第1ガスを脱着するのに十分な高温状態
で、前記床から第1ガスを脱着するようにした、
特許請求の範囲第1項に記載の方法。 5 吸着が行なわれる圧力により低圧において、
前記床から第1ガスを脱着するようにした、特許
請求の範囲第1項に記載の方法。 6 大気圧より低圧で前記床から第1ガスを脱着
するようにした、特許請求の範囲第1項に記載の
方法。 7 前記濃度前線が前記床を所定距離前進した時
に、前記ガス混合物を前記床と接触した状態で流
動させることを自動的に停止するようにした、特
許請求の範囲第1項に記載の方法。 8 2つの吸着剤床を利用すると共に、その一方
は第1ガス吸着サイクルに、そして他方を第1床
からの流出流からなる浄化流により、第1ガスを
脱着するサイクルにあるようにした、特許請求の
範囲第1項に記載の方法。 9 脱着サイクルにある前記床が室温浄化流を受
けるようにした、特許請求の範囲第8項に記載の
方法。 10 脱着サイクルにある前記床が、前記第1ガ
スの脱着を助けるのに十分な昇温状態の浄化流を
受けるようにした、特許請求の範囲第8項に記載
の方法。 11 脱着サイクルにある前記床が、吸着サイク
ルにおけるより低圧の浄化流を受けるようにし
た、特許請求の範囲第9又は10項に記載の方
法。 12 第1ガスと第2ガスとの混合物の第1ガス
濃度を、限界最大濃度以下に減少させる方法であ
つて、前記混合物を前記第1ガスに対して優先的
に親和力を有する吸着剤床に対して、その一端か
ら他端へ接触状態で流動させ、前記床に第1ガス
を吸着すると共に、吸着の継続中に、前記床内に
その一端から他端へ次第に減少する、第1ガス濃
度勾配を有する流出ガスを形成し、前記第2ガス
中の第1ガス濃度の増大により、吸着剤の吸着能
力の減少と共に、前記床内にその一端から他端へ
次第に進行する濃度勾配を画定し、前記床内の前
記勾配の前進を、前記床の第1ガス含有量の変
化、従つて吸着剤を誘電体としたコンデンサーの
静電容量の変化の関数として検知し、限界最大第
1ガス含有量の流出ガスが前記床から流出する前
に、前記ガス混合物を前記床に接触した状態で流
動させることを停止させるようにすると共に、前
記床から前記第1ガスを脱着させる脱着サイクル
の脱着時間を濃度勾配を検知するコンデンサーの
出力信号に基づき制御するようにした方法。 13 前記第1ガスが水蒸気である、特許請求の
範囲第12項に記載の方法。 14 第1ガスと第2ガスとの混合物の第1ガス
濃度を、限界最大濃度以下に減少させる装置であ
つて、容器、前記容器内に設けられて、前記第1
ガスに対して優先的に親和力を有する吸着剤床の
ための室、前記床の流入側端部に流入ガスを配送
する官路、前記床の流出側端部から流出ガスを配
送する官路、選定された表面積を有する2つの導
体を備えたコンデンサーであつて、前記導体は誘
電体として吸着剤を収容する空間を画定すべく、
相互に十分な距離で隔置されており、前記吸着剤
の第1ガス含有量の変化を誘電率の関数として検
知して、静電容量が変化されるようにしたコンデ
ンサー、選定された第1ガス含有量を表示する選
定された静電容量に到達または越えた時、前記静
電容量の変化に応答して信号を発する装置、前記
信号に応じて前記流入ガスの流動を遮断する装
置、及び前記第1ガスを脱着させる脱着サイクル
の脱着時間を濃度前線を検知するコンデンサーの
出力信号に基づき制御する装置、を備えた装置。 15 前記コンデンサーが前記床の中央部分で、
前記床の流出側端部から、前記床の長さの1/50〜
2/3の位置に配置されている、特許請求の範囲第
14項に記載の装置。 16 一対の容器が配置され、各容器がその内部
に吸着剤床のための室を備えると共に、流入ガス
を配送し、且つ流出ガスを配送する官路を備えて
いる、特許請求の範囲第14項に記載の装置。 17 前記床から吸着第1ガスを脱着すべく、流
出ガスの一部を前記一方の容器から他方の容器へ
転向させる装置を備える、特許請求の範囲第16
項に記載の装置。 18 前記床に吸着された第1ガスの脱着を助け
るのに十分な高温状態まで、前記容器内の吸着剤
床を加熱する装置を備える、特許請求の範囲第1
4項に記載の装置。 19 脱着時に、吸着時の圧力より低く減圧させ
る装置を備える、特許請求の範囲第14項に記載
の装置。 20 前記容器が加熱要素を備えていない、特許
請求の範囲第14項に記載の装置。 21 再生サイクル時に前記コンデンサーにより
作動されて、吸着剤の再生の完了後に吸着剤床を
遮断して、再生サイクルを停止させる装置を備え
る、特許請求の範囲第14項に記載の装置。 22 吸着されるガスの限界最大濃度を越える流
出ガスが、前記床から流出する前に、サイクルを
終了させることができるように、前記床の流出端
から十分な距離の位置に、前記床の第1ガス含有
量を検知する複数のコンデンサーを配置した、特
許請求の範囲第14項に記載の装置。
[Scope of Claims] 1. A method for reducing the concentration of a first gas in a mixture of a first gas and a second gas to below a maximum concentration limit, the method comprising: flowing in contact with an adsorbent bed from one end of the adsorbent bed to the other, causing said bed to adsorb a first gas and forming an effluent gas having a concentration lower than said maximum value, and continuing the adsorption. forming a first gas concentration gradient in the bed from the one end to the other end, and increasing the concentration of the first gas in the second gas as the adsorption capacity of the adsorbent decreases; defining a progressively advancing concentration front in the bed from one end thereof to the other; and determining the progression of the first gas front in the bed as a function of the capacitance of the condenser to the first gas content of the adsorbent. in which the adsorbent is dielectric and the capacitor is located sufficiently far from the edge of the bed that an effluent gas having a critical maximum first gas concentration is detected by determining a change in the gas concentration. The gas mixture is prevented from escaping from the bed, before the effluent gas exits the bed, and before the concentration of the first gas in the second gas exceeds the limit maximum concentration. A method in which the flow is stopped in contact with a bed, and the desorption time of a desorption cycle for desorbing the first gas from the bed is controlled based on an output signal of a condenser that detects a concentration front. . 2. The method of claim 1, wherein the first gas is water vapor. 3. The first gas is desorbed from the bed by flowing a purified gas stream having a low concentration of the first gas in contact with the bed, and the adsorption and desorption cycle is sequentially repeated. 1st
The method described in section. 4. The first gas is desorbed from the bed in a high temperature state sufficient to desorb the first gas.
A method according to claim 1. 5 At low pressure due to the pressure at which adsorption takes place,
A method as claimed in claim 1, characterized in that a first gas is desorbed from the bed. 6. The method of claim 1, wherein the first gas is desorbed from the bed at a pressure lower than atmospheric pressure. 7. The method of claim 1, wherein flowing the gas mixture in contact with the bed is automatically stopped when the concentration front has advanced a predetermined distance through the bed. 8 Utilizing two adsorbent beds, one in the first gas adsorption cycle and the other in the cycle of desorbing the first gas with a purge stream consisting of the effluent from the first bed. A method according to claim 1. 9. The method of claim 8, wherein said bed in a desorption cycle receives a room temperature purge stream. 10. The method of claim 8, wherein said bed in a desorption cycle receives a purge stream at an elevated temperature sufficient to assist in desorption of said first gas. 11. The method of claim 9 or 10, wherein the bed in the desorption cycle receives a lower pressure purge stream in the adsorption cycle. 12 A method for reducing a first gas concentration of a mixture of a first gas and a second gas below a critical maximum concentration, the method comprising: placing the mixture on an adsorbent bed having a preferential affinity for the first gas; the first gas is flowed in contact from one end to the other to adsorb a first gas in the bed, and the concentration of the first gas in the bed gradually decreases from one end to the other during the continuation of the adsorption. forming a gradient effluent gas, whereby an increase in the concentration of the first gas in the second gas defines a concentration gradient in the bed that progressively progresses from one end to the other with a decrease in the adsorption capacity of the adsorbent; , detecting the advancement of the gradient in the bed as a function of a change in the first gas content of the bed and thus a change in the capacitance of a capacitor with the adsorbent as the dielectric; a desorption time of a desorption cycle in which the flow of the gas mixture in contact with the bed is stopped and the first gas is desorbed from the bed before a quantity of effluent gas exits the bed; A method in which the concentration gradient is controlled based on the output signal of a capacitor that detects the concentration gradient. 13. The method of claim 12, wherein the first gas is water vapor. 14 A device for reducing a first gas concentration of a mixture of a first gas and a second gas to a critical maximum concentration or less, the device comprising: a container; provided in the container;
a chamber for a bed of adsorbent having a preferential affinity for the gas, a channel for delivering the inflow gas to the inflow end of said bed, a channel for delivering the outflow gas from the outflow end of said bed; A capacitor comprising two conductors having selected surface areas, said conductors as a dielectric to define a space for containing an adsorbent;
a selected first capacitor spaced a sufficient distance from each other such that the capacitance is varied by sensing a change in the first gas content of the adsorbent as a function of dielectric constant; a device for generating a signal in response to a change in capacitance when a selected capacitance indicative of gas content is reached or exceeded; a device for interrupting the flow of the incoming gas in response to the signal; A device for controlling a desorption time of a desorption cycle for desorbing the first gas based on an output signal of a condenser that detects a concentration front. 15 the condenser is located in the center of the floor;
From the outflow side end of the bed to 1/50 of the length of the bed
15. The device according to claim 14, arranged in the 2/3 position. 16. Claim 14, wherein a pair of containers are arranged, each container having a chamber therein for a bed of adsorbent and a passageway for delivering the incoming gas and for delivering the outgoing gas. The equipment described in section. 17. Claim 16 comprising a device for diverting a portion of the effluent gas from said one vessel to the other vessel for desorbing adsorbed first gas from said bed.
The equipment described in section. 18. Claim 1 comprising a device for heating a bed of adsorbent within said vessel to a sufficiently high temperature condition to assist in desorption of a first gas adsorbed on said bed.
The device according to item 4. 19. The apparatus according to claim 14, comprising a device that reduces the pressure during desorption to a level lower than the pressure during adsorption. 20. The apparatus of claim 14, wherein the container is not equipped with a heating element. 21. The apparatus of claim 14, comprising a device activated by the condenser during a regeneration cycle to shut off the adsorbent bed and stop the regeneration cycle after completion of regeneration of the adsorbent. 22. The first stage of the bed is located at a sufficient distance from the outlet end of the bed so that the effluent gas exceeding the critical maximum concentration of gas to be adsorbed can terminate the cycle before exiting the bed. 15. The device according to claim 14, wherein a plurality of condensers are arranged to detect the content of one gas.
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