JPH0647544Y2 - 圧力スウイング式混合ガス分離装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、水蒸気を含んだ圧縮空気から水蒸気を分離し
て乾燥した空気を取り出す場合のように、２種以上のガ
スが混合した混合ガスから１種または２種以上のガスを
分離する装置に関し、特に、分離剤を充填した２本の分
離筒でガスを分離する分離行程と分離済みのガスの一部
を利用して分離剤からガスを取り去る再生行程とを交互
に行うようにした圧力スウイング式混合ガス分離装置の
運転効率の向上に関する。

従来の技術及び考案が解決しようとする問題点 圧力スウイング式混合ガス分離装置は、一方の分離筒か
ら吐出される処理済みガスの一部を絞りを通して他方の
分離筒へ減圧して供給することによりその分離筒内の分
離剤を再生させるようになつているが、従来の装置にお
いては、最大負荷時に必要な再生用ガスを確保し得る大
きさの固定オリフイスを絞りとして用いていたため、負
荷が小さい時にも最大負荷時と同じ量の再生用ガスが消
費されて、処理済みガス、ひいては供給ガスを浪費する
こととなり、運転効率が低い欠点があつた。

問題点を解決するための手段 本考案はこのような問題点を解決するための手段とし
て、処理ガスの一部を再生行程の分離筒へ流す絞りを可
変絞り弁とするとともに、分離行程の分離筒に供給され
る未処理の混合ガスの圧力、温度及び流量に基づいてそ
の分離筒の分離剤の再生に必要とする最少限の処理済み
ガスの流量を算出してその分離筒の再生行程における絞
り弁の絞りを制御する制御装置を設けた構成とした。

考案の作用及び効果 本考案は上記構成になり、分離行程の分離筒に供給され
る混合ガスの圧力、温度及び流量、すなわち、その分離
筒に加えられる負荷に応じてその分離筒の分離剤の再生
に必要とする最少限の処理済みガスを流すように絞り弁
の絞り度を制御するようにしたから、再生に使用する処
理済みガスの量を必要最少限に抑えることができて、処
理済みガス、ひいては供給ガスの浪費がなくなり、効率
良く運転することができる効果がある。

実施例 以下、本考案を加圧空気の除湿装置に適用した一実施例
を添付図面に基づいて説明する。

第１図は本実施例の回路図を示し、流入口９から流入し
た高圧多湿の未処理空気は開閉弁1a,2aの開弁によりシ
リカゲル等の吸着剤10が充填された第１分離筒6a内を通
過する際に水蒸気が吸着剤10に吸着して分離され、乾燥
した空気はフイルタ5aを通ることによりろ過されて吐出
口８から吐出されるとともに、開閉弁4bの開弁により第
２の分離筒6bが排出口７から大気に連通していて、第１
分離筒6aから吐出された低湿度の空気の一部が絞り部13
を通つて急膨張することによりさらに低湿度となつて第
２分離筒6b内に流入し、前行程の吸着行程において吸着
した水分を吸着剤10から奪つて乾燥させることにより再
生させ、排出口７から排出される。一定時間が経過する
と開閉弁4bが閉じて開閉弁3bが開くことにより処理済み
の高圧空気が第２分離筒6b内に充填されて昇圧し、つい
で、開閉弁1a、2aが閉じて開閉弁4aが開くことにより第
１分離筒6a内に残留していた高圧空気が排出口７から排
出されるとともに、開閉弁1b、2bが開いて未処理の高圧
空気が第２分離筒6bに流入し、再生された吸着剤10に水
蒸気が吸着されて乾燥した空気がフイルタ5bを通つて吐
出口８から吐出され、乾燥空気の一部は絞り13を通つて
膨張することによりさらに乾燥して第１分離筒6a内に流
入し、その中の吸着剤10から水分を奪つて乾燥させ、再
生させる。このように、吸着と再生の行程を第１分離筒
6aと第２分離筒6bとにおいて交互に行うことにより多湿
の空気から水分を除去した乾燥空気を連続して得ること
ができる。

以上に説明したところは従来公知の圧力スウイング式除
湿装置であるが、本実施例においては絞り13が可変絞り
弁になつているとともに、未処理空気の流入口９に圧力
計15、温度計16及び流量計17が取り付けられていて、こ
れらの計測値が制御装置14に入力され、その出力により
可変絞り弁13の絞り度を制御するようになつている。

次に、本実施例の制御装置14の構成を第２図のフローチ
ヤートに基づいて説明すると、分離筒6a、6bの分離可能
な流入体積流量の最大値は吸着剤10の能力とその量によ
つて決まり、その値をQimaxとする。このQimaxの内何パ
ーセントかは再生のための空気として使用するためその
残りが吐出口８において取り出せる空気ということにな
るが、再生に何パーセント使用するかは目標とする乾燥
度、すなわち、目標大気圧露点とその時の入気温度及び
入気圧力によつて異なる。そこで、予め流入空気の条件
による再生体積化、すなわち、流入空気の体積に対する
再生に必要な空気の体積の比Rpをデータテーブルまたは
演算式として制御装置14内に記憶させておく。この再生
体積比Rpは流入空気の湿度が100％の場合には第３図の
グラフに示すようになり、目標大気圧露点が低い程、ま
た、流入空気の温度が高い程大となり再生に多量の空気
を必要とする。そして、圧力センサ15及び流量センサ17
の測定値Pin,Qinから流入体積流量Qiを求め、これを1/2
サイクル分積算した値をΣQiとするとともに、流入空気
の温度と目標大気圧露点から再生体積比Rpを求め、最大
流入体積流量を1/2サイクル分積算したΣQimaxに再生体
積比Rpを乗ずるとともに流入口圧力Pinで換算すること
により1/2サイクル分の最大再生積算体積流量ΣQpmax、
すなわち、流入体積流量が最大値ΣQimaxの場合にその
再生に必要な積算体積流量が求められる。一方、実際の
流入体積流量はΣQiであるので負荷率Rl＝ΣQi/ΣQimax
を求め、これをΣQpmaxに乗ずることにより再生に必要
な積算体積流量ΣQpが求められ、吸着行程にあつた分離
筒が再生行程に切り換えられると、ΣQpに相当する信号
が制御装置14から可変絞り弁13に入力されて、1/2サイ
クル中にΣQpが流れるように絞り度が制御される。上記
において、流量センサ17は吐出口８に取り付けても良
く、この場合は、ΣQi＝ΣQo＋ΣQpとなる。ここでΣQo
は、吐出口８の積算体積流量である。また、上記におい
ては流入空気の湿度を100％と仮定したが、それより低
い場合には流入口９に湿度センサを設けてその計測値の
比をΣQimaxに乗ずることによりさらに効率の良い制御
を行うことができる。

なお、可変絞り弁13は双方向に流量が変化する機器であ
れば何を用いても良いが、第４図に示す双方向減圧弁と
オリフイスを組み合わせたものが好適である。

第４図において、第１ポート20aは第１分離筒6aに、第
２ポート20bは第２分離筒6bに夫々接続されており、第
１分離筒6aが吸着行程にあり第２分離筒が再生行程にあ
る場合、第１ポート20aの圧力が第２ポート20bの圧力よ
り高いため、切換弁21のスプール22が押し下げられて第
２ポート20bの圧力がフイードバツクチヤンバ23に伝達
され、逆に第１分離筒6aが再生行程にあり、第２分離筒
が吸着行程にある場合には、第２ポート20bの圧力が第
１ポート20aの圧力より高いため切換弁21のスプール22
が押し上げられて第１ポート20aの圧力がフイードバツ
クチヤンバ23に伝達されるのであつて、第１ポート20a
と第２ポート20bの圧力の高低関係により自動的に圧力
の高い方から低い方への減圧制御に切り換えるようにな
つている。今、第１ポート20aの圧力が第２ポート20bの
圧力より高いとすると、コントローラ24は制御装置14か
らの入力信号と圧力センサ25からのフイードバツク信号
を比較して電圧素子フラツパ26に対する印加電圧を制御
し、フイードバツク信号（第２ポート20bの圧力信号）
に比べ入力信号が増加した場合には印加電圧が増加する
ため電圧素子フラツパ26の先端が下方へ変位し、ノズル
27を閉じようとする。ここで、パイロツト圧供給口28か
ら供給される圧縮空気がオリフイス29を通過してパイロ
ツト室30に流入するが、ノズル27が圧電素子フラツパ26
で閉じられているとパイロツト室30の圧力が上昇し、ダ
イヤフラム31が弁杆32とともに押し下げられて主弁33が
開かれることにより、第１ポート20aから第２ポート20b
へ給気され、第２ポート20bの圧力が上昇する。する
と、２枚のダイヤフラム31、34の間のフイードバツクチ
ヤンバ23の圧力が上昇し、圧力センサ25からのフイード
バツク信号が増加して入力信号との差が小さくなり、圧
電素子フラツパ26の変位が減少してノズル27が開きパイ
ロツト圧が減少するため、ダイヤフラム31が弁杆32とと
もに押し上げられて主弁33が閉じるのであつて、上記の
作動の繰り返しにより、二次側すなわち第２ポート20b
側の圧力が制御装置14からの入力信号に対応する略一定
の圧力に保たれ、オリフイス34bで一定流量に絞られて
流出する。第２ポート20b側が高圧となつた場合には切
換弁21の切り換えによつて上記と同様の作動が行われ、
制御装置14からの入力信号に対応する一定の流量がポー
ト20aから吐出される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の回路図、第２図はその作動
を示すフローチヤート、第３図は目標大気圧露点と温度
による再生体積比を示すグラフ、第４図は可変絞り弁13
の一例の断面図である。 1a、1b、2a、2b、3a、3b、4a、4b:開閉弁、6a、6b:分離
筒、7:排出口、8:吐出口、9:流入口、10:分離剤、13:可
変絞り弁、14:制御装置、15:圧力計、16:温度計、17:流
量計、20a、20b:ポート、21:切換弁、22:スプール、23:
フイードバツクチヤンバ、24:コントローラ、25:圧力セ
ンサ、26:圧電素子フラツパ、27:ノズル、28:パイロツ
ト圧供給口、29:オリフイス、30:パイロツト室、31、3
4:ダイヤフラム、33:主弁、34a、34b:オリフイス

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】吸着剤、吸収剤等の分離剤を充填した２本
   の分離筒を設け、未処理の混合ガスを一方の前記分離筒
   に高圧で供給して１種または２種以上のガスを前記分離
   剤に吸着また吸収させることにより分離した処理済みガ
   スを吐出口から吐出する分離行程と、他方の前記分離筒
   から吐出される処理済みガスの一部を絞りを通すことに
   より減圧して供給して前記分離剤に吸着または吸収され
   ていたガスを該分離剤から取り去つて排出口から排出す
   る再生行程とを、前記２本の分離筒において一定時間毎
   に交互に行うようにした圧力スウイング式混合ガス分離
   装置において、前記絞りを可変絞り弁とするとともに、
   前記一方の分離筒に供給される未処理の混合ガスの圧
   力、温度及び流量に基づいて該一方の分離筒の分離剤の
   再生に必要とする最少限の処理済みガスの流量を算出し
   て該一方の分離筒の再生行程における前記絞り弁の絞り
   度を制御する制御装置を設けたことを特徴とする圧力ス
   ウイング式混合ガス分離装置