JPH04265112A - 圧力スウィング式混合ガス分離方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、水分吸着剤等の分離
剤を充填した一対の分離筒のうちの一方の内部に水分等
の不要成分を含有する未処理ガスを高圧で供給し、前記
分離剤に不要成分を吸着または吸収させて同ガスから不
要成分を分離処理し、その処理済みガスを送出する分離
行程と、前記一方の分離筒から送出された処理済みガス
の一部を絞り弁により減圧してパージエアとして他方の
分離筒内に供給し、そのパージエアにより他方の分離筒
内の分離剤から不要成分を取り除いて、同分離剤を再生
させる再生行程とを同時に行い、その両行程を両分離筒
に対して交互に行うようにした圧力スウィング式分離方
法及びその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の装置は、例えば米国特許第３４
４８５６１号において公知である。この米国特許の装置
においては、水分吸着剤を内蔵した一対の分離筒内にそ
れぞれセンサが設けられて、同センサにより吸着剤の水
分含有量が検出される。そして、吸着剤の水分含有量が
多くなると、スウィングサイクルが切り換えられて分離
行程と再生行程とが逆転される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記装
置においては両センサの精度のばらつきがそのまま検出
誤差となって現れる。つまり、スウィングサイクル切り
替えによって両吸着筒の吸着・再生制御が行われるので
あるが、検出誤差のために両吸着筒に対する吸着・再生
制御がばらつき、効率のよい分離と再生を行い得ないお
それがあった。

【０００４】すなわち、水分が吸着されて除湿されたエ
アの一部が再生用のパージエアとして利用されるのであ
るが、当然このパージエアは必要最小限でよく、必要量
以上であると、エネルギーロスが生じ、運転効率が悪く
なり、ランニングコストが高くなる。逆にパージエアが
少なすぎる場合は再生が充分行われないことになる。ま
た、前記センサはその周囲の水分含有量しか検出できな
い。ところが、吸着剤には水分含有量分布が存在して位
置が異なることによって、各位置の水分量が異なり、セ
ンサの検出値が吸着剤全体の水分量を示すことは少ない
。さらに、前記センサによって検出される水分含有量と
出口に供給される圧縮空気の乾燥度（露点）との関係は
完全な比例関係になく、負荷状態によっては比例関係が
大きくくずれて、安定した乾燥度を得られない。つまり
、分離筒内を通るエアの流速によってセンサの応答性が
変動したり、吸着剤の温度によってその吸着剤の吸着及
び再生特性が変化して、吸着剤全体が同じ量の水分を吸
着しているのにもかかわらずセンサが異なった検出値を
示したりするものであった。従って、この点からも効率
のよい分離と再生の制御を行うことが難しい。

【０００５】この発明は以上のような課題を解決するた
めになされたものであって、その目的は、簡単な構成で
、かつ最少のパージ量で効率のよい分離を行うことがで
きる圧力スウィング方法及びその装置を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めにこの発明においては、絞り弁として可変絞り弁を使
用し、不要成分を分離処理した分離剤の負荷を検出し、
その負荷値に対応したデータを順序規則を持って分類し
た複数の負荷値データ群と、前記可変絞り弁の弁開度に
対応した弁開度制御データを順序規則を持って分類した
複数の弁開度制御データ群とを対応させて、前記負荷値
に対応した分だけ前記可変絞り弁の開度を調整してパー
ジエア量を調節するようにした。

【０００７】また、この発明においては、未処理ガスの
圧力及び温度と未処理ガスまたは処理済みガスの流量を
検出して負荷を検出するようにした。さらに、この発明
においては、処理済みガスの露点を検出して負荷を検出
するようにした。加えて、この発明においては、不要成
分を分離処理した分離剤の負荷を検出し、その負荷値に
対応したデータを順序規則を持って分類した複数の負荷
値データ群と、前記スウィングのサイクル時間に対応し
たサイクル時間データを順序規則を持って分類した複数
のサイクル時間データ群とを対応させて、前記負荷値に
対応してサイクル時間を設定するようにした。

【０００８】

【作用】この発明においては、サイクルスウィングにと
もない、分離に使用された分離剤の負荷が検出され、負
荷値データ群と、弁開度制御データ群との対応により、
次のサイクルにおける弁開度、すなわちパージ量が決定
される。前記負荷は、未処理ガスまたは処理済みガスの
状態から得られる。また、この発明においては、負荷の
検出に基づいて、サイクル時間が長短調節され、パージ
量が調整される。

【０００９】

【第１実施例】以下、この発明を具体化した第１実施例
を図１〜図１０に基づいて説明する。図１に示すように
、１、２はそれぞれ分離剤としての吸着剤３、４が充填
された分離筒としての吸着筒、５、６はそれぞれ吸着筒
１、２の一端に接続された供給管、７、８はそれぞれ吸
着筒１、２の他端に接続された吐出管である。　　前記
両供給管５、６間には第１、第２の連結管９、１０が接
続されている。第１の連結管９には一対のバルブ１１、
１２が接続されると共に、両バルブ１１、１２間にはサ
イレンサ１３を有する排出管１４が接続されている。第
２の連結管１０には一対のバルブ１５、１６が接続され
ると共に、両バルブ１５、１６間には導入管１７が接続
されている。

【００１０】前記両吐出管７、８間には第３、第４、第
５の連結管２１、２２、２３が接続されている。第３の
連結管２１には可変絞り弁２４が接続されている。第４
の連結管２２には一対のバルブ２５、２６が接続されて
いる。第５の連結管２３には一対のバルブ２７、２８が
接続され、両バルブ２７、２８には送給管２９が接続さ
れている。第４、第５の連結管２２、２３の各バルブ２
５、２６及び２７、２８間において、両連結管２２、２
３間には連通管３０が接続され、そこには固定絞り弁３
１が接続されている。第３、第４の連結管２２、２３間
において両吐出管７、８にはフィルタ３２、３３が接続
されている。

【００１１】前記導入管１７には圧力センサ４１及び温
度センサ４２が設けられ、前記送給管２９には流量セン
サ４３が設けられている。これらのセンサ４１、４２、
４３は検出手段を構成している。弁開度決定手段を構成
する制御装置４４には前記各センサ４１、４２、４３か
らの検出出力が入力されるとともに、制御装置４４は後
述の制御回路６４を動作させて前記可変絞り弁２４の開
度を制御する。

【００１２】そして、バルブ１１、１６、２８、２５、
２６が閉じられると共に、バルブ１２、１５、２７が開
かれた状態で、図示しないコンプレッサの作用により実
線矢印で示すように不要成分としての水分を多く含有し
た高圧の未処理のエアが導入管１７から導入されて、第
２連結管１０及び供給管５を通って一方の吸着筒１内に
送り込まれる。その吸着筒１内に送り込まれた未処理多
湿エアの水分は、同筒１内の吸着剤３により吸着され、
除湿されて乾燥状態となる。この除湿エアは高圧状態を
維持する。高圧の除湿エアは吐出管７及び第５連結管２
３を通って送給管２９から図示しない所要位置に送給さ
れる。また、吸着筒から吐出された除湿エアの一部は可
変絞り弁２４を通って減圧され、パージエアとして他方
の吸着筒２内に導入される。そして、その減圧されたパ
ージエアにより吸着筒２内の吸着剤４の水分が取り除か
れて吸着剤が再生され、供給管６、第１連結管９を通っ
て排出管１４から排出される。

【００１３】一定時間が経過して、一方の吸着筒１内の
吸着剤３が水分を充分吸着した状態になるとともに、他
方の吸着筒２内の吸着剤４が充分な再生状態になると、
バルブ１２、１５、２７、２５、２６が閉じられるとと
もに、バルブ１１、１６、２８が開かれる。この状態で
点線矢印で示すように未処理多湿エアが導入管１７、第
２の連結管１０を経て吸着筒２内導入され、同筒２内の
吸着剤４により水分が吸着されて、エアの除湿乾燥が行
われる。除湿されたエアは吐出管８、第５の連結管２３
を経て、所要位置に送給される。また除湿エアの一部が
可変絞り弁２４を経て、パージエアとして吸着筒１内に
導入されて同筒内の吸着剤３を乾燥させ、供給管５、第
１の連結管９、排出管１４から排出される。

【００１４】このようにして、一方の吸着剤により除湿
エアをつくり出す分離行程と除湿エアの一部により他方
の吸着剤を乾燥状態に再生する再生行程とが同時に行わ
れ、一定時間が経過すると前記行程が切り換えられて、
圧力スウィングが行われる。なお、圧力スウィングが行
われる直前には、第３の連結管２１上の閉じられている
バルブ２５または２６が開放されて、除湿エアが固定絞
り弁３１を通って減圧状態の吸着筒１または２内に送り
込まれて、充填される。このため、吸着筒１または２に
対して予備加圧が行われ、圧力スウィングにともなう２
次側の急激な圧力変動を防止して、バルブ等に対する悪
影響が阻止される。

【００１５】そして、除湿エアの供給時には前記圧力セ
ンサ４１、温度センサ４２は導入される未処理多湿エア
の圧力及び温度を検出し、流量センサ４３は所要位置に
供給される除湿エアの流量を検出する。制御装置４４は
この検出結果に応じて、水分吸着を行った吸着剤３、４
の負荷量を判断し、次のサイクルにおいて吸着剤の再生
に使用されるパージエアを適正な量に調整するために可
変絞り弁２４の開度を調節する。

【００１６】そこで、前記可変絞り弁２４の構成及び構
成を図２に基づいて説明する。なお、この可変絞り弁２
４についての詳細は、この出願と同一の出願人による特
願平１ー２９１６５５号に記載されているので、それを
参照されたい。第１ポート６１は一方の吸着筒１の吐出
側に、第２ポート６２は他方の吸着筒２の吐出側にそれ
ぞれ接続されている。一方の吸着筒１が吸着行程にあり
、他方の吸着筒２が再生行程にあるときに、前記制御装
置４４により切り替え弁７６が作動されて、第２圧力室
７９の圧力がフィードバックチャンバ６３に伝達される
。逆に、吸着筒１が再生行程にあり、吸着筒２が吸着行
程にあるときには、制御装置４４により切り替え弁７７
が作動されて、第１圧力室７８の圧力がフィードバック
チャンバ６３に伝達される。このフィードバックチャン
バ６３の圧力は圧力センサ６５により検出される。

【００１７】制御回路６４は制御装置４４からの弁開度
制御信号と圧力センサ６５からのフィードバック信号と
を比較して、所要量のパージエアが得られるように弁開
度を制御する。すなわち、制御回路６４は圧電素子フラ
ッパ６６に対する印加電圧の高低を制御し、フラッパ６
６の下方への変位量を調節する。このため、ノズル６７
の開閉量が調整される。ここで、第３の連結管２１に接
続されたパイロット圧供給口６８から供給される圧縮エ
アの圧力がオリフィス６９を通過して、パイロット室７
０に作用するが、ノズル６７が圧電素子フラッパ６６に
よりほとんど閉じられていると、パイロット室７０の圧
力が上昇し、ダイヤフラム７１が弁棒７２とともに押し
下げられようにして、主弁７３が開かれることにより吸
着筒が２が再生行程にある時は第１圧力室７８から第２
圧力室７９へ給気され、第２圧力室７９の圧力が上昇す
る。

【００１８】すると、２枚のダイヤフラム７１間のフィ
ードバックチャンバ６３の圧力が上昇し、圧力センサ６
５からのフィードバック信号が増加して入力信号との差
が小さくなり、圧電素子フラッパ６６の変位量が減少し
、ノズル６７が開いてパイロット圧が減少するため、ダ
イヤフラム７１が弁棒７２とともに押し上げられて主弁
７３が閉じられる方向へ移動しようとするのであって、
二次側の圧力が入力信号に対応した圧力になる点で圧電
素子フラッパは停止し、主弁７３の開度はそれに応じた
開度となり、二次側すなわち第２圧力室７９側の圧力が
制御装置４４からの信号に対応するほぼ一定の圧力に保
持され、オリフィス７４で一定量に絞られて、第２ポー
ト６２からパージエアとして流出する。

【００１９】第２ポート６２側が高圧となった場合には
切り替え弁４６を作動させることにより上記と同様の作
動が行われ、制御装置４４からの入力信号に対応する一
定の量が第１ポート６１からパージエアとして流出され
る。前記制御装置４４には、図４〜図６、図８及び図９
に示すデータ群、図７及び図１０に示すルールのデータ
群と、それらのデータ群を演算使用するプログラムとが
格納されている。図４、図５、図８が負荷値に対応した
データを順序規則をもって分類した複数の負荷値データ
群を示し、図６、図９が可変絞り弁２４の弁開度に対応
した弁開度制御データを順序規則をもって分類した弁開
度制御データ群を示す。

【００２０】すなわち、図４には、目標露点ｄｘ（ｄ０
〜ｄ６）に関連する複数の関数Ｄ０〜Ｄ６が示されてい
る。図５には、前記温度センサ４２の検出による入口温
度ｔｘ（ｔ０〜ｔ６）に関連する複数の関数Ｔ０〜Ｔ６
が示されている。図６には、基本パージ流量ｐｘ（ｐ０
〜ｐ６）に関連する複数の関数Ｐ０〜Ｐ６が示されてい
る。図８には、入口流量ｉ０〜ｉ３に関連する複数の関
数Ｉ０〜Ｉ３が示されている。なお、入口流量は出口の
流量センサ４３により検出された出口流量に基づいて算
出され、これについては後述する。図９には、パージ係
数ｒ０〜ｒ３に関連する複数の関数Ｒ０〜Ｒ３が示され
ている。また、図７には前記目標露点に関する関数Ｄ０
〜Ｄ６と、入口温度に関する関数Ｔ０〜Ｔ６とから基本
パージ量に関する関数Ｐ０〜Ｐ６を選択するためのルー
ルが示されている。図１０には前記入口流量に関する関
数Ｉ０〜Ｉ３からパージ係数に関する関数Ｒ０〜Ｒ３を
選択するためのルールが示されている。

【００２１】次に、前記可変絞り弁２４の開度制御、つ
まりパージ量の制御について説明する。この制御は制御
装置４４の作用に基づいて概略的には図３に示す通りに
行われ、この実施例では湿度１００パーセントの未処理
エアに対する除湿が行われる。すなわち、図３に示すよ
うに、まず、除湿エアの目標露点の設定が行われる。こ
の露点設定は、例えば、図示しないダイヤルにより手動
で設定される。除湿装置が運転され、スウィングサイク
ルが切り換えられると、導入管１７の温度センサ４２に
より未処理エアの温度が検出される。それによって、未
処理エアの水分含有量、つまり飽和水蒸気量に対応した
基本パージ量が算出されて、その量が設定記憶される。 次いで、入口の圧力センサ４１により未処理エアの圧力
が検出されて、基本パージ量をもとに入口の圧力に対応
した定格パージ量が演算により設定される。次いで、送
給管２９の流量センサ４３により出口の除湿エアの流量
が検出される。そして、この出口流量にサイクル切り替
え前のパージ流量が加算されて、入口より流入した流量
の総量が検出され、負荷が検出される。次いで、切り替
え後のサイクルにおけるパージ量の割合を０〜１で表す
パージ係数が算出されて、設定記憶される。そして、前
記定格パージ量に対してパージ係数が乗算されて、次の
サイクルの実際のパージ量、すなわち弁開度が決定され
る。つまり、入口温度、入口圧力、出口流量及びパージ
流量により負荷が検出され、それに基づいて弁開度が決
定される。

【００２２】なお、パージ量が決定されるまでの順序は
、必ずしも図３の通りである必要はない。例えば入口温
度、入口圧力及び出口流量のすべてを検出して、その後
に基本パージ量、定格パージ量及びパージ係数を算出し
てもよい。以下に、実際のパージ量の決定、すなわち可
変絞り弁２４の開度の決定処理について図４〜図１０を
参照して詳細に説明する。この処理は、制御装置４４の
制御のもとに、図７及び図１０に示すルールに基づいて
実行される。

【００２３】まず、前記設定ダイヤルにより目標露点ｄ
ｘが入力された状態で、温度センサ４２により入口温度
ｔｘが検出されると、図４及び図５に示すように、その
目標露点ｄｘ及び入口温度ｔｘにそれぞれ対応する関数
Ｄ２、Ｄ３及びＴ１、Ｔ２が選択される。次いで図７に
示すルールにより前記関数Ｄ２，Ｄ３及び関数Ｔ１、Ｔ
２を条件として関数Ｐ１，Ｐ２が選択される。例えば、
図４の条件関数がＤ２で図５の条件関数がＴ１の場合は
、図６において関数Ｐ１が選択され（ｉｆ　　ｄｘ＝Ｄ
２　　＆　　ｔｘ＝Ｔ１　　ｔｈｅｎ　　Ｐ１）、両条
件関数Ｄ２，Ｔ１のグレードｇ２（ｄｘ）、ｇ１（ｔｘ
）が求められ、それらの内の小さい方の値ｇ１（ｔｘ）
が得られて、その論理積ｇ１（ｔｘ）に対応して関数Ｐ
１の頭切りが行われる。以上のようにして、図６に示す
ように、残りの条件関数の３つの組合せに対応した関数
Ｐ２の頭切りが行われる。そして、頭切りされた関数Ｐ
１，Ｐ２を合成した面積の重心Ｇが求められ、その重心
Ｇに対応する基本パージ量ｐｘが確定される。

【００２４】次いで、前述したように、圧力センサ４１
により未処理エアの圧力が検出され、その検出値と前記
基本パージ量ｐｘとが演算されて、前記定格パージ量が
設定される。次に、流量センサ４３により除湿エアの出
口流量が検出され、その値に切り替え前のサイクルで使
用したパージ量が加算されて、入口流量ｉｘが算出され
ると、図８に示すようにその値ｉｘに対応する関数Ｉ１
，Ｉ２が条件関数として選択され、図９０に示すルール
から図９において前記関数Ｉ１、Ｉ２を条件関数として
関数Ｒ１、Ｒ２が選択される。次いで、条件関数Ｉ１の
グレードｇ１（ｉｘ）が求められ、図１０において、グ
レードｇ１（ｉｘ）に対応して関数Ｒ１の頭切りが行わ
れる。同様に条件関数Ｉ２のグレードｇ２（ｉｘ）が求
められ、そのグレードｇ２（ｉｘ）に対応して関数Ｒ２
の頭切りが行われる。そして、頭切りされた関数Ｒ１、
Ｒ２を合成した面積の重心Ｇが求められて、その重心Ｇ
に対応するパージ係数ｒｘが確定される。

【００２５】以上のようにして、切り替え前のサイクル
の負荷に応じて最適のパージ総量が求められ、それに応
じて可変絞り弁２４の開度が最適になるように制御され
る。そして、この実施例の分離装置においては、制御装
置４４は前述した説明から明かなように複数の関数デー
タやルールデータを持てばよく、温度、圧力、流量等の
各入力要素ごとの多数のレベルに対応するデータや、そ
れらの各データ間の関係を示す多数のデータ等の膨大な
量のデータを持つ必要がない。従って、的確できめの細
かい制御が可能であるにもかかわらず、構成をきわめて
簡単にすることができる。

【００２６】また、この実施例の分離装置においては、
エアの状態を検出することにより吸着剤に加えられた負
荷を検出し、その負荷に応じてパージ量を決定している
。従って、従来の分離装置とは異なり、吸着剤の湿度分
布等に左右されることなく、最適で、必要最少量のパー
ジエアを算出して、確実な再生を行うことができ、エネ
ルギーロスを防止して、効率的な除湿が可能となる。

【００２７】加えて、この実施例の分離装置ではパージ
エア量の調節を１サイクル時間の長短調節ではなく可変
絞り弁２４の開度調整により行われ、しかも、サイクル
切り替え時にのみ可変絞り弁２４が開度調節されるので
、各サイクル期間中にはパージ量が変動することはなく
、除湿エアの安定供給が可能である。なお、分離装置の
稼働停止時には、最終サイクル時の負荷が記憶装置に記
憶され、稼働再開時には記憶された負荷に基づいてパー
ジ量の制御が行われる。また、この第１実施例では湿度
１００パーセントの未処理エアの除湿を行うようになっ
ているため、湿度センサが不要であったが、湿度１００
パーセント未満の未処理エアを除湿する場合は、未処理
エアの流路に湿度センサを設けて、水分の含有比率を検
出する必要がある。

【００２８】

【第２実施例】次に、この発明の第２実施例を図１１〜
図１６に基づいて説明する。この第２実施例では送給管
２９に露点センサ５１が設けられ、制御装置４４はこの
露点センサ５１の出力のみに応じて可変絞り弁２４を制
御する。圧力センサ４１、温度センサ４２、流量センサ
４３は設けられていない。

【００２９】また、制御装置４４には図１３〜図１５に
示すデータ群と、図１６に示すルールのデータ群と、そ
れらのデータ群を使用して実行されるプログラムとが格
納されている。図１３、１４はそれぞれ露点誤差、露点
変化速度に対応したデータを順序規則をもって分類した
複数のデータ群を示し、図１５は弁開度変更量に対応し
た弁開度変更量データを順序規則を持って分類した複数
の弁開度変更量制御データ群を示す。

【００３０】すなわち、図１３には、露点誤差ｓー３〜
ｓ３に関連する複数の関数Ｓー３〜Ｓ３がを示されてい
る。図１４には、露点変化速度ｄ０〜ｄ３に関連する複
数の関数Ｄ１〜Ｄ３がを示されている。図１５には、パ
ージエア操作量ｑー３〜ｑ３に関連する複数の関数Ｑー
３〜Ｑ３が示されている。また、図１６には前記露点誤
差に関する関数Ｓー３〜Ｓ３と、露点変化速度に関する
関数Ｄ０〜Ｄ３とから弁開度変更量に関する関数Ｑー３
〜Ｑ３を選択するためのルールが示されている。

【００３１】その他の構成は前記第１実施例と同様であ
る。この第２実施例の分離装置は以下のように作用する
。稼働時には、図１２に示すように露点センサ５１によ
り除湿エアの露点検出が継続して行われ、これに基づき
露点変化速度ｄｘが検出されて、その変化速度データｄ
ｘが制御装置４４の記憶部に格納されるとともに、１サ
イクル終了時の露点データが前記記憶部に最終露点デー
タとして格納される。これに基づいてサイクル切り替え
前の負荷が検出される。なお、検出される露点は必ずし
も負荷変動と比例関係にないため、負荷変動をきめこま
かく検出するために、この露点変化速度の検出が行われ
る。

【００３２】１サイクルの稼働が終了すると、露点セン
サ５１により検出された最終露点と目標露点との差、つ
まり露点誤差ｓｘが演算される。そして、図１３及び図
１４に示すように、露点誤差ｓｘ及び露点変化速度ｄｘ
対応する関数Ｓ０、Ｓ１及びＤ１、Ｄ２が選択される。 次いで、図１６に示すルールにより図１５に示すように
、前記関数Ｓ０、Ｓ１及び関数Ｄ１、Ｄ２を条件として
関数Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３が選択される。例えば、図１３の
条件関数がＳ０で、図１４の条件関数がＤ１の場合は、
図１５において関数Ｑ１が選択される（ｉｆ　　ｓｘ＝
Ｓ０　　＆　　ｄｘ＝Ｄ１　　ｔｈｅｎ　　Ｑ１）。そ
して、両条件関数Ｓ０，Ｄ１のグレードｇ０（ｓｘ）、
ｇ１（ｄｘ）が求められ、それらの内の小さい方の値ｇ
０（ｓｘ）が得られて、その論理積ｇ０（ｓｘ）に対応
して関数Ｑ１の頭切りが行われる。以上のようにして、
図１５に示すように、残りの条件関数の３つの組合せに
より選択された関数Ｑ２、Ｑ３の頭切りが行われる。そ
して、頭切りされた関数Ｑ１，Ｑ２、Ｑ３を合成した面
積の重心Ｇが求められる。これにより、この重心Ｇに対
応する弁開度変更量ｑｘが確定され、これに応じて次の
サイクルの可変絞り弁２４の開度が決定されて、サイク
ル切り替え前の負荷に応じたパージエア量が決定される
。

【００３３】従って、この第２実施例においても前記第
１実施例と同様な作用を得ることができる。特に、この
第２実施例においては、出口露点のみを検出して負荷を
算出するので、湿度センサを設けなくても未処理エアの
湿度の高低に関わりなく負荷検出が可能であり、如何な
るレベルの未処理エアに対しても除湿を有効に行うこと
ができる。また、この第２実施例ではセンサとして露点
センサが設けられているだけであるので、負荷に関する
データも露点についてのみ持てばよく、構成が簡単で、
制御も容易になる。

【００３４】

【第３実施例】次に、この発明の第３実施例を図１７に
基づいて説明する。この第３実施例においては、第３の
連結管２１上に前記両吸着筒１、２より小さな容積の第
１、第２の再生促進筒９１、９２が連結されている。こ
の第１、第２の再生促進筒９１、９２内には吸着筒１、
２内の吸着剤３、４と同じ吸着剤が充填されている。そ
の他の構成は前記第１実施例または第２実施例と同様で
ある。従って、パージエアが両再生促進筒９１、９２内
を通過することになる。なお、この発明においてはこの
第３実施例のように、吸着剤を内蔵した筒が再生側及び
吸着側（左右）にそれぞれ複数個ずつ設けられていても
、各側１個としてみなす。従って、左右に分離筒１、２
が複数個ずつ設けられていても、それらは一対の分離筒
とみなす。

【００３５】この第３実施例においては、再生促進筒９
１、９２の作用により吸着筒１、２内の吸着剤３、４の
再生がより効率的に行われるものである。すなわち、パ
ージエアは一対の再生促進筒９１、９２内を通過するこ
とにより、いっそう乾燥され、それが再生に使用される
ことにより、吸着筒１、２の再生がきわめて効率的に行
われる。

【００３６】例えば、第１の吸着筒１から除湿エアが送
給される場合において、第１の吸着筒１から吐出される
高圧の除湿エアの総体積を「１００」とし、そこから分
離される高圧のパージエアの体積を「１０」とし、可変
絞り弁２４で減圧された後のパージエアの体積を「１０
０」とする。従って、前段の第１再生促進筒９１では体
積「１０」のパージエアに除湿が施され、いっそう乾燥
する。このパージエアはサイクルの初期においては後段
の第２再生促進筒２内の吸着剤の再生に用いられる。一
方、第２再生促進筒９２内の吸着剤は、前回のサイクル
で体積「１０」で、かつもともと乾燥度の高いパージエ
アから水分を奪っただけなので、水分含有量は多くない
。このため、第２再生促進筒９２内の吸着剤は可変絞り
弁２４により１０倍の体積に膨張したパージエアにより
瞬時に再生される。再生後の第２再生促進筒９２はパー
ジエアの除湿用として機能する。従って、パージエアは
２箇所の再生促進筒９１、９２においてほとんど完全に
除湿され、それが吸着筒２の再生に使用される。このこ
とによって、再生がきわめて有効に行われ、結果として
少ないパージ量で高効率除湿が可能となる。当然、第１
吸着筒１が再生される場合も同じことである。

【００３７】以上のように、この第３実施例の作用は第
１、第２実施例とほとんど同様であるが、さらに少ない
パージ量で効率の良い分離を行うことができる。

【００３８】

【別の実施例】なお、この発明は前記第１、第２の実施
例に限定されるものではなく、以下のような態様で具体
化してもよい。 （イ）前記第１実施例において、送給管２９の部分に露
点センサを設けること。この場合には温度、圧力、流量
の他に露点データが加えられるので、一層正確な負荷検
出が可能である。 （ロ）前記第１、第２実施例においては可変絞り弁２４
の開度調節によりパージ量が制御されるが、サイクル時
間の長短調節によりパージ量を制御するように構成する
こと。この場合には、当然のことながら、可変絞り弁２
４は不要で、その代わりに固定絞り弁が用いられる。ま
た、この別例では制御装置４４がサイクル時間決定手段
を構成し、制御装置４４はスウィングのサイクル時間に
対応した複数のサイクル時間データ群を持ち、第１、第
２実施例と同様に制御を行う。 （ハ）第１、第２実施例では、この発明を除湿装置に具
体化したが、除湿装置以外の装置、例えば不要成分混合
エアから窒素ガス等の不要成分を分離する他の分離装置
に具体化すること。 （ニ）第２実施例においては目標露点と検出露点との誤
差に基づいてパージ量を決定したが、当回サイクル終了
時の露点と前回サイクル終了時の露点との差に基づいて
パージ量を決定すること。 （ホ）第１実施例において、流量センサ４３を未処理エ
アの入口側に設けること。 （ヘ）第２実施例においては、加圧露点が検出されたが
、除湿エアの一部を大気圧まで減圧して所定位置に導き
、そこで露点を検出すること。 （ト）第２実施例において、分離装置の周囲の温度を検
出する周囲温度検出センサを設けて、設定露点が周囲温
度と連動して変化するように構成すること。例えば、設
定露点が周囲温度と常に同一差を維持するように制御す
る機構を設けたり、あるいは周囲温度が高い場合には設
定露点との差が小さく、周囲温度が低い場合には設定露
点との差が大きくなるように制御する機構を設けたりす
ること。 （チ）パージエアの量を調節すると共に、パージエアを
減圧する可変絞り弁として他の構造のものを使用するこ
と。例えば、絞り量の調節をモータによって行う電動弁
や開度をデューティ比制御する電磁弁等を使用すること
。

【００３９】

【発明の効果】以上、実施例で例示したように、この発
明においては、以下に述べるように幾多の効果を奏する
。 （１）分離剤の負荷を正確に検出して、パージ量を正確
に設定でき、エネルギーロスのない効率的な運転が可能
となる。 （２）パージを制御する制御装置として膨大なデータを
有する必要がなく、構成が簡単である。 （３）パージ量を調節するために可変絞り弁を使用した
場合には除湿エアの供給が変動することなく安定状態を
維持する。 （４）露点検出により負荷を検出するようにした場合に
は、センサが露点センサのみでよく、構成が簡単である
。 （５）同じく露点検出により負荷を検出するようにした
場合には、入力が露点データのみなので、制御が容易で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の分離装置の全体図である。

【図２】同じく可変絞り弁の断面図である。

【図３】同じくフローチャート図である。

【図４】目標露点に関するデータ群を示す説明図である
。

【図５】入口温度に関するデータ群を示す説明図である
。

【図６】基本パージ量に関するデータ群を示す説明図で
ある。

【図７】基本パージ量に関するデータ群を選択するため
のルールを示すマトリクス図である。

【図８】入口流量に関するデータ群を示す説明図である
。

【図９】パージ係数に関するデータ群を示す説明図であ
る。

【図１０】パージ係数に関するデータ群を選択するため
のルールを示す図である。

【図１１】第２実施例の分離装置の全体図である。

【図１２】各サイクルの経過を示す線図である。

【図１３】露点誤差に関するデータ群を示す説明図であ
る。

【図１４】露点変化速度に関するデータ群を示す説明図
である。

【図１５】弁開度変更量に関するデータ群を示す説明図
である。

【図１６】弁開度変更量に関するデータ群を選択するた
めのルールを示すマトリクス図である。

【図１７】第３実施例の分離装置を示す全体図である。

【符号の説明】

１、２　　　　吸着筒 ３、４　　　　吸着剤 ２４　　　　可変絞り弁 ４１　　　　圧力センサ ４２　　　　温度センサ ４３　　　　流量センサ ４４　　　　制御装置 ５１　　　　露点センサ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　水分吸着剤等の分離剤を充填した一対
   の分離筒のうちの一方の内部に水分等の不要成分を含有
   する未処理ガスを高圧で供給し、前記分離剤に不要成分
   を吸着または吸収させて同ガスから不要成分を分離処理
   した後に、その処理済みガスを送出する分離行程と、前
   記一方の分離筒から送出された処理済みガスの一部を絞
   り弁により減圧してパージエアとして他方の分離筒内に
   供給し、そのパージエアにより他方の分離筒内の分離剤
   から不要成分を取り除いて、同分離剤を再生させる再生
   行程とを同時に行い、その両行程を両分離筒に対して交
   互に行うようにした圧力スウィング式分離方法において
   、前記絞り弁として可変絞り弁を使用し、不要成分を分
   離処理した分離剤の負荷を検出し、その負荷値に対応し
   たデータを順序規則を持って分類した複数の負荷値デー
   タ群と、前記可変絞り弁の弁開度に対応した弁開度制御
   データを順序規則を持って分類した複数の弁開度制御デ
   ータ群とを対応させて、前記負荷値に対応した分だけ前
   記可変絞り弁の開度を調整してパージエア量を調節する
   ことを特徴とした圧力スウィング式分離方法。
2. 【請求項２】　　未処理ガスの圧力及び温度と未処理ガ
   スまたは処理済みガスの流量とを検出して負荷を検出す
   る請求項１に記載の圧力スウィング式分離方法。
3. 【請求項３】　　処理済みガスの露点を検出して負荷を
   検出する請求項１に記載の圧力スウィング式分離方法。
4. 【請求項４】　　水分吸着剤等の分離剤を充填した一対
   の分離筒のうちの一方の内部に水分等の不要成分を含有
   する未処理ガスを高圧で供給し、前記分離剤に不要成分
   を吸着または吸収させて同ガスから不要成分を分離処理
   した後に、その処理済みガスを送出する分離行程と、前
   記一方の分離筒から送出された処理済みガスの一部を絞
   り弁により減圧してパージエアとして他方の分離筒内に
   供給し、そのパージエアにより他方の分離筒内の分離剤
   から不要成分を取り除いて、同分離剤を再生させる再生
   行程とを同時に行い、その両行程を両分離筒に対して交
   互に行ってスウィングを行うようにした圧力スウィング
   式分離方法において、不要成分を分離処理した分離剤の
   負荷を検出し、その負荷値に対応したデータを順序規則
   を持って分類した複数の負荷値データ群と、前記スウィ
   ングのサイクル時間に対応したサイクル時間データを順
   序規則を持って分類した複数のサイクル時間データ群と
   を対応させて、前記負荷値に対応してサイクル時間を設
   定することを特徴とした圧力スウィング式分離方法。
5. 【請求項５】　　未処理ガスの圧力及び温度と未処理ガ
   スまたは処理済みガスの流量とを検出して負荷を検出す
   る請求項４に記載の圧力スウィング式分離方法。
6. 【請求項６】　　処理済みガスの露点を検出して負荷を
   検出する請求項４に記載の圧力スウィング式分離方法。
7. 【請求項７】　　水分吸着剤等の分離剤を充填した一対
   の分離筒のうちの一方の内部に水分等の不要成分を含有
   する未処理ガスを高圧で供給し、前記分離剤に不要成分
   を吸着または吸収させて同ガスから不要成分を分離処理
   した後に、その処理済みガスを送出する分離行程と、前
   記一方の分離筒から送出された処理済みガスの一部を絞
   り弁により減圧してパージエアとして他方の分離筒内に
   供給し、そのパージエアにより他方の分離筒内の分離剤
   から不要成分を取り除いて、同分離剤を再生させる再生
   行程とを同時に行い、その両行程を両分離筒に対して交
   互に行うようにした圧力スウィング式分離装置において
   、前記絞り弁を構成する可変絞り弁と、不要成分を分離
   処理した分離剤の負荷を検出するための検出手段と、そ
   の検出手段による検出に対応して可変絞り弁の弁開度を
   決定する弁開度決定手段とを備え、その弁開度決定手段
   は、負荷量の検出値に対応したデータを順序規則を持っ
   て分類した複数の負荷値データ群と、前記可変絞り弁の
   弁開度に対応した弁開度制御データを順序規則を持って
   分類した複数の弁開度制御データ群とを対応させて、前
   記負荷値に対応した分だけ前記可変絞り弁の開度を調整
   してパージエア量を調節するように構成したことを特徴
   とした圧力スウィング式分離装置。
8. 【請求項８】　　検出手段は、未処理ガスの圧力及び温
   度と未処理ガスまたは処理済みガスの流量とを検出して
   負荷を検出する請求項７に記載の圧力スウィング式分離
   装置。
9. 【請求項９】　　検出手段は、処理済みガスの露点を検
   出して負荷を検出する請求項７に記載の圧力スウィング
   式分離装置。
10. 【請求項１０】　　水分吸着剤等の分離剤を充填した一
    対の分離筒のうちの一方の内部に水分等の不要成分を含
    有する未処理ガスを高圧で供給し、前記分離剤に不要成
    分を吸着または吸収させて同ガスから不要成分を分離処
    理した後に、その処理済みガスを送出する分離行程と、
    前記一方の分離筒から送出された処理済みガスの一部を
    絞り弁により減圧してパージエアとして他方の分離筒内
    に供給し、そのパージエアにより他方の分離筒内の分離
    剤から不要成分を取り除いて、同分離剤を再生させる再
    生行程とを同時に行い、その両行程を両分離筒に対して
    交互に行ってスウィングを行うようにした圧力スウィン
    グ式分離装置において、不要成分を分離処理した分離剤
    の負荷を検出するための検出手段と、その検出手段によ
    る検出に対応してスウィングサイクルの時間を決定する
    サイクル時間決定手段と、そのサイクル時間決定手段は
    負荷値に対応したデータを順序規則を持って分類した複
    数の負荷値データ群と、前記スウィングのサイクル時間
    に対応したサイクルデータ時間を順序規則を持って分類
    した複数のサイクルデータ時間群とを対応させて、前記
    負荷値に対応してスウィングサイクル時間を設定するよ
    うに構成したことを特徴とした圧力スウィング式分離装
    置。
11. 【請求項１１】　　検出手段は、未処理ガスの圧力及び
    温度と未処理ガスまたは処理済みガスの流量とを検出し
    て負荷を検出する請求項１０に記載の圧力スウィング式
    分離装置。
12. 【請求項１２】　　検出手段は、処理済みガスの露点を
    検出して負荷を検出する請求項１０に記載の圧力スウィ
    ング式分離装置。