JPH09299737A - 水分除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガス中に水分が飽和水蒸気として、あるいは
ミスト状としてなど様々な状態で含まれても、万全にか
つ効率的に吸着除去し得る水分除去装置を提供する。 【解決手段】 複数段接続された圧縮機によってガスを
昇圧するガス昇圧供給装置の昇圧経路に、前段に吸水能
力が大きい疎水性膜４５を有した第１水分除去部４１
を、後段に水分吸着剤１６を有した第２水分除去部４２
を配し、予想を越える水分浸入があっても疎水性膜４５
にて吸収し、除去能力を高めた水分除去装置を実現す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、天然ガスなどのガ
ス中に飽和水蒸気として存在する水分や、あるいはガス
管の損壊等により予測しないほどに多量に侵入した水を
も除去するに好適な水分除去装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】天然ガスに限らず、一般にガス（気体）
中の水分を取り除く手段、また装置として、水分を吸着
する吸着剤を利用した吸着方式と、冷却装置により凝縮
液化して除去する冷凍方式とがある。

【０００３】しかし、前者の吸着剤方式は、ガス中に含
まれる水分量で寿命が決定され、予想を超えるほどの水
分量となると吸着不十分となり、対応しきれないという
不具合がある。一方後者の冷凍方式は、動力例えば電気
を使用するので、経済性が劣るとともに、可燃性ガスの
場合は危険度が高まるという不具合があり、一長一短が
ある。

【０００４】ところで、燃料として使用される可燃性ガ
ス、例えば天然ガスなどは、ガス会社で水分を除去され
ているが、配管の破損などによって水分が侵入する場合
がある。この侵入した水分を吸着方式による脱水装置で
取り除くことが考えられるが、脱水装置をガスの輸送配
管の経路中に配すと、その抵抗増でガス供給能力の低下
が懸念される。

【０００５】また、生活用として一般消費者に送給され
る天然ガス（都市ガス）の場合は、その需要口末端では
供給圧力が０．０１ｋｇ／平方センチメートル〜０．０
３ｋｇ／平方センチメートルと低いので、このような低
圧部に脱水装置を取り付けるには、脱水装置自体が非常
に配管抵抗を微小とした装置でないと使用できず、また
実際にそのような脱水装置そのものの構成が困難であ
る。さらに燃料用ガスの場合は、ガス中に少々の水分が
含まれていたとしても、燃焼自体には支障無く使用する
ことができるので、脱水対策を必須とするほどでもな
い。

【０００６】しかるに、最近開発が進み公害、環境問題
の解決の期待が高い、天然ガスを動力燃料とするガソリ
ンエンジンに換わる天然ガスエンジンを搭載したタクシ
ーなど天然ガス自動車の場合に、燃料補給はタクシーな
どに搭載したガスボンベに天然ガスを充填して行うが、
その充填の際には、通常複数段の圧縮機から成るガス昇
圧供給装置により天然ガスを昇圧して供給している。

【０００７】ここで、ガス昇圧供給装置によって天然ガ
スを圧縮して冷却すると、天然ガス中の水分量が飽和蒸
気圧以上となって凝結する。この結果ガス昇圧供給装置
内の導管路中に水が溜り、導管路の腐食を引き起こす問
題や、腐食により更に侵入した水分およびこのガス昇圧
供給装置に至るまでの輸送配管中に溜った水分が、天然
ガスに含まれてガスエンジンに入るとエンジン効率を落
し、また入った水でエンジンが故障するなどの問題があ
るため、従来よりこの種ガス昇圧供給装置には、装置内
圧が比較的高いので、吸着剤により天然ガス中の水分を
吸着して除去する吸着方式の水分除去装置が設けられて
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、水分が飽和水
蒸気としてガス中に存在する場合は、この水分吸着剤で
吸着除去できるが、水分は飽和水蒸気として含まれるば
かりでなく、ミスト状の水分（水滴）として存在するケ
ースもある。このように水分量としては多い水滴状態や
あるいはガス配管が災害、事故等で破損などして大量の
水が侵入するような事態が発生して、予想を超える量の
水がガスと共に流れ来る場合は、前記水分吸着剤だけで
は吸着し切れないという問題がある。

【０００９】本発明は上記の実情に鑑み成されたもので
あって、ガス中に水またはミスト状の水分として含まれ
るような状況にあっても、これら水をも確実に補集し、
飽和水蒸気の水分吸着と併せて、一切ガス中に含まれる
水分は効果的に除去できるように図った水分除去装置を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、複数段接続された圧縮機によってガスを
昇圧するガス昇圧供給装置に設けられ、前記ガス中の水
分を除去する水分除去装置において、この水分除去装置
は、内部に疎水性膜を有した第１水分除去部と、水分吸
着剤が封入された第２水分除去部とより成ると共に、第
１水分除去部、第２水分除去部の順序で一段目の前記圧
縮機直後の導管路に介設されているものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態を詳述する。図１は本発明の水分除去装置１の構成
図を示し、同水分除去装置１は、例えば天然ガスを圧縮
昇圧して天然ガスエンジンを搭載したタクシーのガスボ
ンベに供給する図示しない天然ガス昇圧装置に取り付け
られ、供給する天然ガス中の水分を吸着除去するもので
ある。

【００１２】前記天然ガス昇圧供給装置は、例えば各気
筒が圧縮機と成る四気筒の圧縮機から構成されており、
各気筒が直列に接続されて多段（この場合は四段）圧縮
工程を構成している。そして、２００Ｋｇ／平方センチ
メートル程度の圧力まで昇圧された天然ガスは、最終段
の気筒（圧縮機）から前記ガスボンベに充填される。

【００１３】水分除去装置１は、係る天然ガス昇圧供給
装置の一段目の気筒（圧縮機）の直後、すなわち、一段
目の気筒の吐出口４３と二段目の気筒の吸込口４４との
間を連絡する導管路２に介設されている。そしてガスの
流れる流路の上流側に配設した第１水分除去部４１と、
その下流側に配設した第２水分除去部４２とから成る。

【００１４】先ず、後段の第２水分除去部４２について
説明する。第２水分除去部４２は、導管路２内に介設さ
れた筒状の吸着部３と、この吸着部３の周囲に設けら
れ、吸着部３を加熱することにより吸着水分を蒸発させ
てその吸着力を再生させるためのヒータ４と、水分除去
装置１の前後（天然ガスの上流側と下流側）の導管路２
に設けられた遮断弁６、７と、所定の容積を有するガス
溜めタンク８、空気ポンプ９、減圧部１１及び開閉弁１
２、１３、１４などから構成されている。

【００１５】ここで、吸着部３ではガス中に含まれる水
分のうち特に飽和水蒸気に対しての吸収作用が良好に発
揮されるように、それに適した水分吸着剤１６を充填し
た構成となっている。

【００１６】すなわち、前記吸着部３内には、図２に示
す如くメタンガスなどを吸着しないゼオライトオ系の水
分吸着剤、例えばモリキュラシーブスから成る吸着剤１
６が所定量封入されている。よって、第１圧縮機から出
たガスが第２圧縮機に流入するように通過する際に、吸
着部３に充填したモリキュラシーブスは、ガス中に含ま
れる飽和水蒸気を効果的に吸着することとなるので、こ
の第２水分除去部４２はこれら飽和水蒸気水分の除去に
好適な水分除去部となっている。

【００１７】また吸着部３内には、吸着部３の内壁に当
接して中心部に延在する断面放射状の熱伝導板１７が内
蔵されていて、この熱伝導板１７によりヒータ４からの
熱を吸着部３の中心部まで満遍なく行き渡らせて、水分
蒸発が良好に行われるようにしている。

【００１８】減圧部１１はタンク状の外管２１と、この
外管２１の一端に形成された排気口２１Ａに連通接続さ
れて外部に開口した排気管２２と、この排気管２２の先
端に取り付けられた傘２３とから成る。そして、前記空
気ポンプ９に接続された吐出管２４は外管２１の他端か
ら外管２１内に引き込まれ、その先端は排気口２１Ａと
離間し、それに対向して開口している。これら空気ポン
プ９及び減圧部１１によってガス吸引排出装置２６が構
成される。

【００１９】前記吸着部３の開閉弁７側からはガス排出
用の配管３１が引き出され、前記減圧部１１の外管２１
の側壁に接続されて連通していると共に、このガス排出
用の配管３１の途中に前記開閉弁１３が介設されてい
る。また、配管３１の開閉弁１３と吸着部３との間に部
分には配管３２が分岐接続されており、この配管３２は
前記ガス溜めタンク８の一端に連通接続されている。そ
して、この配管３２中に前記開閉弁１２が介設されてい
る。従って、前記ガス吸引排出装置２６が作動して、ガ
スが配管３１を介して排出される時に、吸着部３から蒸
発した水分はこの排出ガスに混入して一緒に系路外に排
出されるようになっている。

【００２０】なお、ガス溜めタンク８の他端は配管３３
により図示しないブローダウンタンクに接続され、この
配管３３中に前記開閉弁１４が介設されている。

【００２１】一方、上述した第２水分除去部４２より上
流側に位置する前記第１水分除去部４１は、筒状の本体
ケース部５０内にガスの流れる方向に複数枚の疎水性膜
４５を並行させて収納したフィルター体の如き構造とな
っていて、ガスが通過する際にこの疎水性膜４５によ
り、ガス中にミスト状にあるいは水滴として、更に浸入
水として含まれる水分を急速にしみこませて系外に排出
できるようにしている。よってこの第１水分除去部４１
は、多量の水分を補集するのに優れた水分除去部となっ
ている。

【００２２】これによって、第２水分除去部４２では吸
収しきれないほどの量の水分が導管路２に存在するよう
な場合でも、第２水分除去部４２に至る前に、充分な排
出能力のある第１水分除去部４１によって確実に除去す
ることを可能としている。

【００２３】この場合、第１水分除去部４１は、一定以
上の排出能力を定常的に確保できるように、疎水性膜４
５で除去した水分を排出する必要がある。そこで、本体
ケース部５０に、ユニット外に水を排出する排水弁５１
を設け、この排水弁５１を定期的に開放することで、排
水管５２から水は確実に系外に排出され、定常の排出機
能を確保することができるようにしている。

【００２４】また、上述の第１水分除去部４１は、第２
水分除去部４２で吸着除去できる通常量以上の量の水分
がガス中に含まれるような事態に対処できるように安全
策を見込んで設けてあるものなので、第２水分除去部４
２しか有していない既設のガス昇圧供給装置に対して
も、必要とあらば、第１水分除去部４１の追加装備が可
能であるような構造であるとより望ましい。

【００２５】以上の構成で、次に動作を説明する。天然
ガス昇圧供給装置の運転中、前記遮閉弁６及び７は開放
されており、開閉弁１２、１３、１４は閉じられてい
る。また、空気ポンプ９は停止しており、ヒータ４も発
熱していない。そして、一段目の気筒（圧縮機）により
昇圧された天然ガスは図中黒矢印の如く導管路２（右
側）に流入し、遮断弁６、第１水分除去部４１と第２水
分除去部４２、及び遮断弁７を経て二段目の気筒に流入
する。そして、後段の気筒（圧縮機）にて昇圧された
後、最終段からガスボンベに充填される。

【００２６】そして、遮断弁６を出た天然ガスは、先ず
最初に第１水分除去部４１に流入する。すると第１水分
除去部４１内の疎水性膜４５中を通過する過程で、ガス
内部に飽和水蒸気としてではなく別の存在相として、す
なわちミスト状水分や水滴あるいは水として含まれてい
るような場合には、それらの水分が疎水性膜４５にしみ
るようにして効果的に排出される。これによって、天然
ガス中の多量の水分は脱水されるので、後段に設置され
ている第２水分除去部４２で効果的に水分離が行われ
る。

【００２７】そして、第１水分除去部４１を通過した２
天然ガスが次に第２水分除去部４２に入ると、その吸着
部３を通過する過程で、今度は飽和水蒸気として内部に
含まれている水分が吸着剤１６により効果的に吸着され
るようになる。

【００２８】こうした第１段目の水分除去部４１を構成
する疎水膜４５により、量的に多い水分の脱水をさせ、
第２段目の水分除去部４２を構成する水分吸着材１６に
より飽和水蒸気として含まれる水分の脱水というよう
に、水分の状態相に適した高い吸収性が発揮される方法
で吸収するようにしたので、ガス内に含まれる一切の水
分を、常温にて確実にかつ効率的に脱水することができ
る。よって、天然ガスを天然ガスエンジン搭載の自動車
などのガスボンベに圧縮して充填する際に、ガス中の水
分が冷却されることで生じる結露による腐食などの事故
は未然に回避される。

【００２９】また、こうしてガスボンベには水分を除去
したガスが充填されるので、このガスを利用する天然ガ
スエンジンにも、水分が浸入するようなことはなく、ガ
スエンジンに故障が生じる恐れもなく、エンジンが順調
に運転されるようになる。

【００３０】係る天然ガスの昇圧供給が終了したら、吸
収した水分の系外への排出行程を行う。この場合に第１
水分除去部４１の疎水性膜４５は吸水能力量が大で、相
当に長い期間、継続使用可能であるが、第２水分除去部
４２の方の水分吸着剤１６は、その吸水能力量が小さい
ので、吸着水分を加熱蒸発して放出させその吸水能力を
回復させることが必要になる。

【００３１】そのために先ず、遮蔽弁６及び７を閉じ
る。次に、開閉弁１２を開くと、吸着部３とガス溜めタ
ンク８とが連通されるので、高圧力の吸着部３内に残留
している天然ガスは配管３２を通って吸着部３より低圧
のガス溜めタンク８に流入して行く。この流入は吸着部
３とガス溜めタンク８内の圧力が均衡するまで継続され
る。尚、このガス溜めタンク８内の天然ガスは、後に開
閉弁１４を開くことによって前記ブロークダウンタンク
内に回収される。

【００３２】このように圧力が均衡した段階で開閉弁１
２並びに遮断弁６、７を閉じる。次に、ヒータ４に通電
して発熱させ、吸着部３内の吸着剤１６を加熱する。こ
の加熱によって、吸着剤１６に吸着された水分は蒸発
し、吸着剤１６から出ていく。この状態で、空気ポンプ
９を運転すると、外管２１内において吐出管２４から圧
縮空気が排気口２１Ａに向けて吐出され、排気管２２か
ら外部に吐出される。また、係る圧縮空気の吐出によっ
て外管２１内は減圧される。

【００３３】この状態で、或いは、空気ポンプ９の運転
と同時に開閉弁１３を開くと、キャブレータの原理によ
り吸着部３内で蒸発した水分と残留天然ガスが吸引さ
れ、配管３１を通って外管２１内に流入した後、吐出管
２４からの圧縮空気と共に、排気管２２より外部に排気
される（図中白抜き矢印）。

【００３４】一方、第１水分除去部４１で排除した水分
は、排水弁５１を開放して排水管５２より、ユニット外
に排出させる。

【００３５】このように、水分はガス中に飽和水蒸気と
して含まれたり、ミスト状としてあるいは水滴さらに配
管内の溜り水として存在し、しかもその分布量もバラツ
イているのが実態であるが、その水分除去に当たり、本
発明では、ミスト状水分を吸収するのに適した疎水性膜
４５を有した第１水分除去部４１を前段に、そしてその
後段に飽和水蒸気を吸着するのに適したモリキュラシー
ブなどの水分吸着剤１６を充填した第２水分除去部４２
を設けた水分除去装置１としたので、ガス中に含まれて
いるどのような状態の水分も、これらの水分除去部４
１、４２を順次通過する過程で、確実にかつ効率的に除
去される。

【００３６】こうして、全体の水分除去能力が高められ
ているので、第２水分除去部４２の除去水分量を越える
ほどの水分の浸入があっても、その手前の第１水分除去
部４１で吸着し確実に阻止することができるようになる
ため、ガス充填効率が低下することなく、順調にガス昇
圧供給装置が運転されるものとなる。

【００３７】また、第１水分除去部４１の疎水性膜４５
によって、除去した水分は、排水弁５１を開くことで、
容易に外部に排出処理でき、水分を放出し水分分離機能
の回復した疎水性膜４５により、引き続き水分除去が行
えるものとなる。

【００３８】そして、第１の水分除去部４１は、第２水
分除去部４２だけを備えさせている既設の水分除去装置
１にも、大掛りな布設作業を伴なわずして、比較的に容
易に新設できるので、ニーズに応じたシステムの拡充化
が、コストを抑えて実現することができる。

【００３９】尚、実施例では天然ガスの昇圧供給装置に
本発明の水分除去装置を適用したが、他の可燃性ガスの
昇圧供給装置にも有効であることは言うまでもない。

【００４０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、天然ガス
昇圧供給装置の第１段目の圧縮機から出て、第２段目の
圧縮機にガスが入るそのガス流路に、第１段目に疎水性
膜を有した水分除去部を設け、第２段目に水分吸着剤を
封入した水分除去部を設けたので、ガス中のミスト状水
分や水滴などは第１段目の疎水性膜により水分を多量に
吸い取り除去でき、またミスト状水分以外の飽和水蒸気
などは第２段目の水分吸着剤により確実に除去できる。
これによって、配管破損等で通常量以上の多量の水分が
浸入するような事態が発生しても、水分排除が効果的に
かつ万全に行えることとなり、、ガスエンジンの故障や
エンジン効率の低下をさせることなく、天然ガス昇圧供
給装置を順調に運転できるようになる。

【００４１】また、２段階の水分除去部を設けること
で、水分排出能力が増大するので、配管破損などで、予
想を越えるほどの量の浸入水が起き突発的事故があって
も、水分の除去が行え、ガスエンジンを故障させるよう
な水分の混じったガス供給を防止できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水分除去装置の構成図である。

【図２】本発明の水分除去装置における第２水分除去部
の断面図である。

【符号の説明】

１ 水分除去装置 ２ 導管路 ３ 吸着部 ４ ヒーター（加熱装置） ６、７ 遮断弁 ９ 空気ポンプ １１ 減圧部 １６ 水分吸着剤 ２６ ガス吸引排出装置 ４１ 第１水分除去部 ４２ 第２水分除去部 ４５ 疎水性膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数段接続された圧縮機によってガスを
   昇圧するガス昇圧供給装置に設けられ、前記ガス中の水
   分を除去する水分除去装置において、 この水分除去装置は、内部に疎水性膜を有した第１水分
   除去部と、水分吸着剤が封入された第２水分除去部とよ
   り成ると共に、第１水分除去部、第２水分除去部の順序
   で一段目の前記圧縮機直後の導管路に介設されているこ
   とを特徴とする水分除去装置。