JPH0683776B2 - ガス乾燥装置及び方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はガス乾燥装置及び方法に係り、特に二塔式ガス
乾燥装置に関する。

従来の技術及び発明が解決しようとする問題点 ガス中に水分が存在していると多くの産業分野及び事業
分野において面倒な問題が生じる。すなわち、わずかな
温度降下でパイプラインやガスタンク内に水分の凝結が
生じ、その結果腐蝕や着きあか、あるいは凍結や塵の付
着などが生じる。これらは計器や制御装置に損傷を与え
また空気ラインを閉塞し、過大な圧力降下を生じ、機器
の使用不能時間を長くしまたその寿命を短くする。同様
に、化学，食品及び金属加工分野においても空気あるい
はガス中に水分が含まれていると望ましくない酸化作用
が生じてしまう。また産業用ロボットの分野では空気圧
系統を動作させるのに非常に乾燥した空気を必要とする
ことが知られている。

非常に乾燥した空気すなわち露点が−54.2℃（−40°
Ｆ）以下の空気を得るためには吸着乾燥システムが使わ
れる。典型的な吸着乾燥システムでは乾燥は乾燥剤を充
填された２本の塔によって行なわれる。かかる二塔式吸
着乾燥法では一方の塔に水分を含んだ空気が供給され、
また他方の塔に乾燥空気を通すことによりその塔中の乾
燥剤が再生される。従来この再生過程では、乾燥サイク
ルに使われる塔から得られる乾燥された空気の一部を他
方の塔に通すことによりこの塔中に充填された乾燥剤中
が含んでいる水分を乾燥空気に吸収させて乾燥剤を再生
することがなされている。典型的には乾燥サイクルに使
われる塔より得られる乾燥された空気の15％を使って他
方の塔中の乾燥剤が再生される。明らかに、この方法は
得られた乾燥空気の15％を本来の目的ではなく他の塔中
の乾燥剤の再生に振り向ける点で問題点を有する。

塔中の乾燥剤の再生に要する乾燥空気の量を15％より大
幅に低下できるガス乾燥装置が要望されている。

問題点を解決するための手段 要約すると、本発明は乾燥剤を含む２基の乾燥塔を有
し、塔中に乾燥させたい水分で飽和した空気と、かかる
水分で飽和した空気を乾燥させる際に該空気中の水分を
吸収して湿った乾燥剤を再生させるべく乾燥した空気と
を交互に供給される二塔式ガス乾燥装置であって、乾燥
剤の再生に使用された空気を放出するためのパージ弁
と、再生過程の間パージ弁を開閉して乾燥剤の再生が行
なわれるている塔を交互に加圧及び減圧し、パージ弁を
通って放出される空気の量を得られる乾燥空気の露点を
上昇させることなく制限するパージ弁制御装置とを備え
たことを特徴とするガス乾燥装置を提供する。

本発明は２基の乾燥塔よりなる二塔式ガス乾燥装置であ
って、水分で飽和した加圧飽和空気を導入する入口弁を
各々の塔に設けられ、また前記入口弁を開閉して乾燥サ
イクル中一方の塔にのみ飽和空気を供給する制御手段を
備え、各々の塔には乾燥させたい飽和空気と、先の乾燥
過程で飽和空気中の水分を吸収することにより湿ってい
る乾燥剤を再生させるための乾燥空気とが交互に供給さ
れる構成のガス乾燥装置を提供する。

本発明の別の実施例によれば、ガス乾燥装置は各々の塔
に対応して再生サイクル中塔内に乾燥空気を導入する再
生弁が設けられ、乾燥空気による乾燥剤から水分を除去
することにより乾燥剤の再生を行なう。ガス乾燥装置は
さらに再生弁を交互に開閉する手段をも含み、再生サイ
クル中一方の塔にのみ乾燥空気が供給される。

本発明のさらに別の実施例によれば、各々の塔は乾燥剤
の再生に使われた空気を大気中に放出するパージ弁を有
し、また再生サイクル中パージ弁を開閉して再生の際塔
を交互に加減圧し該パージ弁を通って放出される空気の
量を制限する制御手段が設けられる。

作用 本発明によるガス乾燥装置によれば、塔中の乾燥剤の再
生に必要な空気の量を少なく制限でき、乾燥塔よりプラ
ント動作のため供給される空気の比率を大きくすること
が可能になる。

実施例 以下、本発明を最も好ましい実施例について図面を参照
しながら説明するが、以下説明する実施例は本発明の思
想及び要旨内においてその細部について様々な変形・変
更が可能であることが明らかであろう。

第１図を参照するに、ガス乾燥装置10は一対の塔12及び
14を有する。これらの塔は塩化カルシウムで被覆された
活性アルミナの如き乾燥剤を含んでいる。かかる二塔式
装置では一方の塔を空気の乾燥に使うと同時に他方の塔
で乾燥剤を再生することができる。

各々の塔にはそれぞれ入口弁16及び18が設けられ、これ
らの弁を開成することにより入口20より飽和した空気が
塔中に導入される。塔中に入った空気は上方へ向って移
動し、塔中に充填された乾燥剤中を通る際含んでいる水
分を乾燥剤により除去される。

弁16及び18、及び装置中のその他の弁の開閉はコントロ
ールボックス22中に設けられたカム式タイマを回すこと
により制御される。このカム式タイマではカムが回動し
て特定の位置に達しまたその位置から外れる際にスイッ
チが開閉され、ソレノイドを介して装置中の種々の弁が
開閉される。カムにより動作される弁の開閉タイミング
を第２図に示し、後程これを詳細に説明する。勿論、か
かる弁のシーケンス動作は本明細書で説明するような機
械的手段の外に電子的あるいは空気圧タイミング装置に
よっても可能である。

乾燥された空気は塔12の上部より排出された後、管24及
び逆止弁26を通って出口28に達する。同様に、塔14が乾
燥サイクルにある場合は乾燥空気は管30を通って塔14の
頂部より排出され逆止弁32を通った後出口28に達する。

出口28に達した乾燥空気の一部はパージ調節弁（図示せ
ず）により管34へ分岐される。管34を通る乾燥空気の量
はメータ36によりモニタされ、パージ調節弁は望ましい
量の乾燥空気が管34中に分流するように調節される。管
34中へ分岐した乾燥空気は継手38中のオリフィスを通っ
た後再生弁40又は42の一方を通される。再生弁40及び42
は逆止弁でありそれぞれ継手38から管44及び46へ向う流
れのみを通過させる。そこで、塔12が乾燥サイクルに使
用され管24へ加圧乾燥空気が供給されている状態では管
44に空気圧が加えられ逆止弁40が閉弁状態に付勢され管
44から継手38へ向う流れが阻止される。この状態で、塔
14は塔12が乾燥サイクルにあるのに対応して再生サイク
ルになっている。そこで逆止弁42に管46より弁を閉弁さ
せる付勢力が加わることはなく、管34及び継手38中の乾
燥空気の圧力により再生弁42が開弁された乾燥空気が継
手38から管46へ流れる。弁32の左手側の圧力は右側の圧
力よりも大きいため、管46中の乾燥空気は管30を経て塔
14中を下方へ向って流れ塔14中の乾燥剤を乾燥させる。
各塔にはまたパージ弁48及び50がそれぞれ設けられてい
る。これらのパージ弁が開くと再生用の空気は消音され
た開口部52及び54を通って放出される。

ガス乾燥装置10にはまた再加圧弁56が設けられる。再生
サイクルの終りにこの再加圧弁56が開くと加圧された乾
燥空気が管58を経て継手38に供給されさらに継手38から
塔の一方へ送られる。加圧弁56は乾燥サイクルの開始に
先立って加圧空気を塔中に送ることにより乾燥サイクル
の始めに塔底部に加圧され飽和空気が送り込まれても塔
中の乾燥剤が乱されないようにするためのものである。

以下のガス乾燥装置10の動作説明においては最初塔12が
乾燥サイクルにまた塔14が再生サイクルにあるものと仮
定する。第２図は入口弁及びパージ弁の開閉を制御する
種々のカムスイッチの動作シーケンスを示す図である。
第２図中、「1TC」は入口弁16及び18を作動させる第１
のタイマカムスイッチをあらわす。また、「2TC」はパ
ージ弁48を動作させる第２のタイマカムスイッチ、「3T
C」はパージ弁50を動作させる第３のタイマカムをあら
わす。また、「4TC」は再加圧弁56を作動させる第４の
タイマカムスイッチをあらわす。第２図中斜線を付した
領域はスイッチ接点が閉じている状態をあらわし空白領
域はスイッチ接点が開いている状態をあらわす。

典型的な乾燥及び再生サイクルの長さは10分間であり、
従って第２図中に示す50％線が全サイクル中の５分経過
時点をあらわす。すなわち、５分間が経過すると乾燥サ
イクルと再生サイクルが入れかわり、乾燥サイクルを行
なっていた塔12が再生サイクルに切換わり再生サイクル
を行なっていた塔14が乾燥サイクルに切換わる。

塔12が乾燥サイクルを行なっている状態では第１のタイ
マカムスイッチ「1TC」が弁16を開弁すると共に弁18を
閉弁し、これにより入口20を通って装置中に供給される
飽和空気が弁16を通って塔12の底部に供給される。ま
た、弁16が第１のタイマカムスイッチにより開弁される
と同時にパージ弁48が第３のタイマカムスイッチ「3T
C」によって閉弁される。このため、弁16を通る空気は
全て塔12の底部に供給される。入口20へ供給される空気
の圧力は約686kPa（100psig）あり、その温度は約37.8
℃（100°Ｆ）である。空気が塔12中を上方へ通って流
れる際塔中の乾燥剤が飽和空気中の水分を吸収し、その
結果露点が約−54.2℃（−40°Ｆ）の乾燥した空気が管
24中に得られる。

管24中の加圧された乾燥空気は逆止弁26を開弁させると
共に逆止弁40に作用してこれを閉弁させる。空気が出口
28を通る際乾燥空気の一部は管34へ分岐され継手38を経
て逆止弁42を開弁させる。この乾燥空気は次いで管46を
経て管30に達し、さらに塔14中を下方に送られる。この
再生サイクルにおいては第２のタイマカムスイッチ「2T
C」がくりかえし開閉され、その結果パージ弁50が断続
的に換言すればくりかえして開閉される。これに対し、
従来の乾燥装置で再生サイクルの間パージ弁50は開いた
ままの状態にあった。そこで、この場合は再生サイクル
を行なっている塔中に分岐された空気は全て一定の割合
で大気中に放出される。

本発明ではパージ弁50をくりかえし開閉することにより
塔14は加圧及び減圧をくりかえし加えられ、その結果塔
14中を通過する乾燥空気はより少ないパージ流量でより
多くの水分を吸収できるようになる。またパージ弁50を
開閉することにより放出される乾燥空気の流れが断続さ
れ、その結果塔中の乾燥剤を再生するのに必要な乾燥空
気の量を大幅に減少させることができる。その結果、従
来の方法では乾燥サイクルを行なっている塔中で形成さ
れた乾燥空気の約15％を再生サイクルに必要としていた
のに対し、本発明では乾燥塔中で形成された乾燥空気の
うち約６％しかこの目的に必要としない。

第２図に示すように、各塔が再生サイクルから乾燥サイ
クルに切換えられる直前に第４のタイマカムスイッチが
弁29を作動させ、通常ならば出口28より送り出される乾
燥空気の一部がこの再生サイクルから乾燥サイクルへ切
換えられようとしている塔内へ流される。この場合、こ
の塔と協働するパージ弁は閉じられており、従って塔は
加圧を受ける。この加圧は塔と協働する入口弁が開かれ
る直前に生じるので塔内の圧力は塔底部より導入される
飽和空気の圧力と略等しくなる。このため入口弁が開い
ても塔内の乾燥剤が水分を含んだ空気の急激な導入によ
って乱されることはない。

以上に説明した実施例は無加熱形の二塔式ガス乾燥装置
に関するものであったが、本発明は加熱形の同様なガス
乾燥装置についても同様に適用可能である。

本発明の思想及び要旨で内様々な実施態様が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるガス乾燥装置の正面図、第２図は
第１図装置中の様々な弁を作動させるカムスイッチの動
作シーケンスを示すタイミングチャート、第３図は第１
図装置の平面図である。 10…ガス乾燥装置、12,14…乾燥塔、16,18…入口弁、20
…入口、22…コントロールボックス、24,30,34,44,46,5
8…管、26,32…逆止弁、28…出口、29…弁、36…メー
タ、38…継手、40,42…再生弁、48,50…パージ弁、52,5
4…開口部、56…再加圧弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンソニー アール ロッシ アメリカ合衆国 ウィスコンシン 53005 ブルックフィールド プロビデンス レ ーン 14090番地 (56)参考文献 特開 昭62−273034（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−20935（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭57−18933（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】乾燥剤を収めた少なくとも２基の塔を有
   し、塔中に乾燥させたい水分で飽和した空気と乾燥した
   空気とを交互に供給され、乾燥剤により前記水分で飽和
   した空気を乾燥させると共に飽和した空気中に含まれて
   いる水分を吸収したことにより湿っている乾燥剤を乾燥
   した空気により再生するガス乾燥装置であって； 各々の塔に設けられて加圧された飽和空気を塔に導入
   し、導入された飽和空気を乾燥剤中を通って送り塔出口
   より乾燥した空気を得るための入口弁と； 該入口弁を交互に開閉し、該水分で飽和した空気を乾燥
   させる乾燥サイクルの間一方の塔にのみ飽和した空気を
   供給する入口弁制御手段と； 各々の塔に設けられて乾燥した空気を塔に導入し、導入
   された乾燥空気を吸湿している乾燥剤中を通って送り乾
   燥空気により乾燥剤から水分を除去して乾燥剤を再生す
   るための再生弁と； 該再生弁を交互に開閉し、該乾燥剤を再生する再生サイ
   クルの間一方の塔にのみ乾燥空気を供給する再生弁制御
   手段と； 各々の塔に設けられて乾燥剤の再生に使われた空気を再
   生サイクルが行なわれた塔より放出するパージ弁と； 再生サイクルの間該パージ弁を開閉して乾燥剤の再生が
   行なわれる塔を再生サイクルの間交互に加減圧すると共
   に該パージ弁を通って放出される空気の量を制限するパ
   ージ弁制御手段とよりなることを特徴とするガス乾燥装
   置。
2. 【請求項２】乾燥サイクル中に第１の塔より得られる乾
   燥した空気の一部を分岐させ該分岐された乾燥空気部分
   を再生サイクルを行なっている第２の塔に供給する弁手
   段をさらに有することを特徴とする請求項１記載のガス
   乾燥装置。
3. 【請求項３】さらに、乾燥サイクルの終りに第１の塔よ
   り得られる加圧された乾燥空気の一部を分岐させ該分岐
   された加圧乾燥空気部分を再生サイクルを終ろうとして
   いる第２の塔に供給すると共に第２の塔と協働するパー
   ジ弁を閉弁し該第２の塔を乾燥サイクルの開始に先立っ
   て加圧する再加圧弁を有することを特徴とする請求項１
   記載のガス乾燥装置。
4. 【請求項４】乾燥剤を収めた少なくとも２基の塔を有
   し、塔中に乾燥させたい水分で飽和した空気と乾燥した
   空気とを交互に供給され、乾燥剤により前記水分で飽和
   した空気を乾燥させると共に飽和した空気中に含まれて
   いる水分を吸収したことにより湿っている乾燥剤を乾燥
   した空気により再生するガス乾燥装置であって； 各々の塔に設けられて加圧された飽和空気を塔に導入
   し、導入された飽和空気を乾燥剤中を通って送り塔出口
   より乾燥した空気を得るための入口弁と； 該入口弁を交互に開閉し、該水分で飽和した空気を乾燥
   させる乾燥サイクルの間一方の塔にのみ飽和した空気を
   供給する入口弁制御手段と； 乾燥サイクル中第１の塔より得られる乾燥空気の一部を
   分岐させ該乾燥空気の一部を再生サイクルを行なってい
   る第２の塔へ供給する弁手段と； 各々の塔に設けられて乾燥した空気を塔に導入し、導入
   された乾燥空気を吸湿している乾燥剤中を通って送り乾
   燥空気により乾燥剤から水分を除去して乾燥剤を再生す
   るための再生弁と； 該再生弁を交互に開閉し、該乾燥剤を再生する再生サイ
   クルの間一方の塔にのみ乾燥空気を供給する再生弁制御
   手段と； 各々の塔に設けられて乾燥剤の再生に使われた空気を再
   生サイクルが行なわれた塔より放出するパージ弁と； 再生サイクルの間該パージ弁を開閉して乾燥剤の再生が
   行なわれる塔を再生サイクルの間交互に加減圧すると共
   に該パージ弁を通って放出される空気の量を制限するパ
   ージ弁制御手段とよりなることを特徴とするガス乾燥装
   置。
5. 【請求項５】乾燥剤を収めた少なくとも２基の塔を有
   し、塔中に乾燥させたい水分で飽和した空気と乾燥した
   空気とを交互にそれぞれ乾燥段階及び再生段階に対応し
   て供給され、乾燥段階においては前記水分で飽和した空
   気を乾燥剤により乾燥させると共に再生段階においては
   飽和した空気中に含まれている水分を吸収したことによ
   り湿っている乾燥剤を貫通した空気により再生するガス
   乾燥装置を使用したガスの乾燥方法であって； 乾燥段階にある一の塔に飽和した空気を導入し、該導入
   された飽和した空気を乾燥剤中を通して塔出口より乾燥
   した空気を得； 該一の塔より得られる乾燥した空気の一部を再生段階に
   ある他の塔へ導入し、該乾燥した空気を乾燥段階におい
   て水分を吸収したことにより湿っている乾燥剤中を通
   し、乾燥剤中の水分を乾燥した空気により吸収させるこ
   とにより乾燥剤を再生し、再生段階にある該他の塔を交
   互に加圧及び減圧して該他の塔中の空気を周期的に膨張
   させ、該乾燥剤からより多くの水分を該乾燥した空気中
   に吸収させる段階よりなることを特徴とする乾燥方法。
6. 【請求項６】該ガス乾燥装置は再生段階において使われ
   た空気を放出するためのパージ弁を有し、該加圧及び減
   圧を行なう段階は該他の塔から空気を放出する該パージ
   弁を開閉することによってなされ、これにより該他の塔
   より放出される空気の量が減少することを特徴とする請
   求項５記載の方法。
7. 【請求項７】該他の塔へ導入される乾燥空気は該第１の
   塔より得られる乾燥空気の総量の10％よりも少ないこと
   を特徴とする請求項６記載の方法。