JPS58196824A - 気体分留装置 - Google Patents

気体分留装置

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JPS58196824A
JPS58196824A JP57234895A JP23489582A JPS58196824A JP S58196824 A JPS58196824 A JP S58196824A JP 57234895 A JP57234895 A JP 57234895A JP 23489582 A JP23489582 A JP 23489582A JP S58196824 A JPS58196824 A JP S58196824A
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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】 本発明は気体分留装置に関する。乾燥剤ｔ−便用する乾
燥装置は多年販売され、世界中で広く使用されている。
普通の形は、一つが再生さｔする一方、他が［燥サイク
ルに１りる２個の乾燥剤ベッドによって作られる。乾燥
すべき気体は乾燥サイクルにおいて一方向に一つの乾燥
剤ベッドを通され、次に所定の時間をおいて、流出気体
の必要な低い水分の量が満たされない危険が存在する＃
３ど多量の水分を乾燥剤が吸着したと思われるとき、流
入気体は他のベッドに切り替えられ、使い切ったベッド
は加ＭＶこより、快気により、また通常逆流においてパ
ージ流出気体をそのベッドに通すことにより再生される
。
今日販売されている乾燥剤使用の屹謙餉ｆ１１ｖこは二
つの一般形式、すなわち乾燥サイクルが終ると使い切っ
た乾燥剤を再生させるために熱か加えられる加熱再生撤
、および乾燥サイクルが終ると使い切った乾燥剤を再生
させるために熱が加えられず、乾燥気体のパージ流、す
なわち通常使い切ったベッドの再生を助けるために吸着
の熱を保謙する急速な循環によって、使い切ったベッド
により低い圧力で通される乾燥サイクルのベッドからの
流出気体の使用に応答する非加熱乾燥機型がある。しか
し、乾燥される気体のライン圧力より低い圧力で再生す
るためにパージ気体を使用するのは非加熱乾燥機に限定
されず、非加熱型が出現するまでは長年の間加熱再生重
乾燥剤乾燥機で使用された。
いずれの型の乾燥機も、吸着から再生そしてまた吸着へ
戻るベッドの周期サイクルを要求する。サイクル時間は
使用システムによシ固定で本可変でもよい。ある乾燥機
は、通常持続時間の等しい固定時間の乾燥サイクルと再
生サイクルで作動するが、サイクルの兼さは入手できる
乾燥剤の量および流入空気の水分含有量により定められ
る。サイクルの時間は、流出気体の水分含有量が常にシ
ステムの要求に合致することを保証するために、杵容時
間よ＃）／Ｉ′ｉるかに短い時間に常に固定される。乾
燥サイクルが進むにつれて、乾燥剤ベッドは入口端から
出口潮に向って次第に多く飽和され、流入気体によって
そこに運ばれる水分の吸着能力が次第に低下するようＫ
なる。流入気体からの水分除去は、気体の流量、および
吸着剤の水分吸着速度と水分含有量、ならびにベッド内
の気体の温度と圧力に左右される。乾燥剤による吸着の
速度は、乾燥剤に負担がかかるにつれて減少することが
ある。
流入気体の水分含有量はほとんど一定でないので、乾燥
剤ベッドに対する強い要求は、あるときはむしろ速やか
に、を九あるときはむし７ろ広い制限範囲内で変わるこ
とがある。従って、固定時間乾燥サイクルは流入気体の
最大水分ざ有量で水分除去の安全な余裕を与えるだけ常
に蝮くなければならず、とれは固定時間サイクルがしば
しばむしろ短く、もちろんベッドの利用できる残りの水
分容量があるレベルよシずつと低くなる前に終わらなけ
ればならないことを意味する。もちろんこれは、平均サ
イクルにおいて、ベッドの水分容量が十分利用されない
ことを意味する。
再生する次めに加熱される乾燥剤の寿命は、再生の一度
に大幅に左右される。乾燥剤ベッドが一定数の再生には
良好で、それ以上は駄目であるというのは経験的な見方
である。明らかに。
そのときベッドの有効寿命は、各乾燥サイクル中に水分
容量が有効に利用されないときはいつも不必要に短縮さ
れる。さらに、加熱再生盤および非加熱型のいずれの乾
燥機でも、各乾燥サイクル中に有効なベッド容量の完全
な利用が得られないことは、乾燥サイクルの固定時間中
に流入気体の水分を大量ではあるが時々吸着するのに会
費な予備容量を得るために、会費以上に大きな容量の乾
燥剤ベッドにしなければならないことを意味する。
また水分容量の利用が十分でないと、各サイクルでのパ
ージ気体が着しく浪費される。・（−ジ気体は使い切っ
たベッドを再生する目的で、流出気体から常時抽出され
、それに応じて流出量が減少される。ベッドが乾燥サイ
クルからｈ生すイクルに移るたびに、ベッド容器の開容
積に等しい容積のパージ気体が必ずダンプきれ、失われ
る。短いサイクルは、長いサイクルよりもダンプ損失が
大きくなることを示す。
こうした損失は、サイクル数をはるかに多く必要とする
非加熱転ｆｋ機の場合に特ν（噛し７い。
実際、加熱丹生城と非加熱緘の乾燥績を選択する場合、
必要な丹儂塙の１数によっ−Ｃ次めら１＋ることか多い
。１９６０年７月１２Ｈ句の米国％許！２９４４６２７
号においでスカルストロームは、１シｂ７年７月２５日
付の９イ／クープの米−％軒第２８００１９７号および
英国特許第６５５１５７号ならびに第６７７１り０号で
何年か前に説明されたものの改良７表わ丁意味の非加熱
型乾燥機の一撞を説明している。スカルストローム＃′
ｉ、そｎぞれのゾーンにおける吸着と脱着との間の極め
て高速な儂環によって。
脱着サイクルは使い切った乾燥剤の再生のために吸着の
熱を有効に利用し得ることを示した。
従ってスカルストロームは、使用する吸着サイクルの時
間が２〜５分を越えず、なるべく１分未満、できれば２
０秒未満がよいと考えた。このようなサイクル時間はも
ちろん、同特許の第２図のグラフに示されるとおり５０
分以上のワインクープのそれよシ短く、または英国特許
第６５５１５７′に！ｆの５分〜３０分のサイクル時間
よりも翅い。英国特許第６７７１５０号は、吸着及び脱
着サイクルが必ずしも等しい必ｌ！はないことを明らか
にした。
しかしスカルストロームの装置の欠点は、各サイクルで
失われるパージ気体の量が極めて多いことであり、この
損失は英国特許の５〜５０分、およびワインクープの３
０分以上に比べて、例えば１０秒のサイクル時間で、は
るかに大きい。もちろんスカルストロームのサイクルで
は、乾燥剤ベッドの容量はほとんど利用されず、乾燥剤
の再生を生じるように熱が加えられない場合は、吸着サ
イクルで一定の蝦小値を越える吸着剤の水分含有量１ｉ
ｌ−運ぶことは重要でなくなシ、すなわち再生サイクル
で吸着剤を再生することが現に不可能となるであろう。
流出気体の露点を測定するために、乾燥ａＦ！流出ライ
う内に水分検出器を備えている。しかしその応答速度が
遅く、低い露点に対する相対ｇｆが悪いために、かかる
装置は露点または相対ｍ度の低い流出物が所望されると
さ、検出器が流出物中の水分を検出するときまで前線が
ベッドを通過してしまうので、乾燥機のサイクル動作を
定めるのに使用されていないし、まｆｃ使用することが
できない０ １９６９年６月１０日付の７−パートおよびヴアーラン
ドの米国４１軒第５４４８５６１号は、ベッドの水分負
荷が要求するときのみ乾燥剤の豊生を与えることによっ
て乾燥剤ベッドの水分容量をより良く利用し、その結果
最適の使用効率を得る気体分留および特に再生中に熱を
加えた９加えないで気体を乾燥する方法ならびに装置を
与えている。各吸着サイクル中、吸着剤ベッドは、熱を
加えたり加えなかったり、また減圧を適用したりしなか
ったりする利用できる再生条件により再生が行われる制
限水分容量にされる。これは、乾燥される気体の水分含
有量によって立証されるベッド内の水分前線の前進を検
出し、前線がベッドから出ないベッド内の所定点に達し
たときいつも乾燥サイクルを停止することによって可能
となる。これは、乾燥される気体の水分含有量を検出す
る装置、および乾燥される気体の所定の水分含有量がそ
の点に達するときいつも乾燥サイクルを停止させる水分
含有ＪｉＫムロ動する皺ｆ１１を、乾燥剤ベッドに備え
ることによって自動的に行わｎる。
流量、人口および出口の温度と圧力、ならびに再往圧力
を含む作動条件を検出して、このように検出された作動
条件から吸着剤ベッドを再生するパージｔｉｔＯ仇＊蓋
を計算し、サイクル時間を制御し、そして各ティクル時
間の終わりに吸着剤ベッドを切り替えるようにプログラ
ムされたマイクログロセソ？を乾１＃！機と組み合わせ
て、非加熱型乾燥機の使用に伴う困ｍを回避することか
最近提案された。
そのｕＸ塩は、サイクルの操業状態部分の間に吸着剤ベ
ッドの消耗の程度に合うように非操業状態の吸着剤ベッ
ドのパージ流および再生時間を調節することである。次
に操業状態ザイクル時間は支障なく固定される。外生中
のパージ流の浪費がないので、ベッドがしはしばプ・イ
クルされても支障はない。
サイクル時間の固■ｈベッドの互換４を実際に行う仕事
に比べて小さな間亀でるる。各乾燥機ベッドの人［］と
出口における気体のｉ　ｒＬ　ｉ、、Ｉ、再生中の流れ
が鉄層から通常反対方間におるので、水分のようなａ層
される気体によって再生中に下流吸着剤が不安に荷重さ
れるの′４ｒ避けるように、逆転したり交換されねばな
らない。恐しく次＜さんな弁のアレイが切り替えられね
ばならず、ま７’ｊ１個の弁の、故障ｔよ乾燥装置全体
の機能不良を招くことがある。電動式の弁が使用され、
また非加熱式乾燥機のようにサイクルが椀繁である篤と
、エネルギのコストも高く、電気的故障を九Ｆｉ動力の
故障あるいは低圧による機能不良が考えられる。
サイクルが生じるたびに、ベッドは大気への排気によっ
て減圧されるが、これは騒々しいことがある。
壕九それは吸着剤ベッドの攪囲し、および吸着剤ベッド
粒子の崩壊と微粒化さえ４生じることがある。排気出口
弁に消音または吸音装置を追加しても、システムが高い
吸着圧力で操作されるとき、プラストを許容レベルまで
減少することに成功しなかった。
本発明の装置の特徴は、再生する前に吸着剤ベッドから
の排気流を調整したシ制限したりして、騒音を減少させ
るだけではなく、減圧の際にダンプ流量および吸着剤ベ
ッドの攪（ロ）しならびに摩耗を減少させる、ダンプ弁
すなわち排気制御弁である。
この弁は、排気弁を介して二つの吸着剤ベッド室の一つ
において気体圧力を受ける圧力受面を持ち、反応側に大
気圧を受ける圧力受面金持つコイルばね弁と、弁が閉じ
られるとき弁を通して気体を抽気し、それによって室か
らの排気流を調整し九り制限“する臨界オリフィスを含
む０排気弁が大気圧に対して開くとき、室は作動圧力か
ら大気圧まで圧力を減少しながら再生状態になるので、
合成圧力差を受けるコイルばねは圧縮されて閉じられる
が、流れは臨界オリスイスを介して進むことができる。
圧力差は、ベッドを損傷する圧力より低くなるまで減少
する。
ばねは徐々に開いて、圧力差が減少するにつれてコイル
に流れを与える。
ダンプ制御弁の下流に消音器があり、流れが大気圧入る
前にそれを拡散させる。またそれには吸音材料が含まれ
、それによって騒音が誠試される。吸音材料は入手でき
る任意なかかる材料でよい。
本発明ｏｉｉ＊の好Ｊ実施例が付図について以下に詳し
くａ明される。
第１図の乾燥機は１対の乾燥タンクｌおよび１［を含ん
で構成される。これらのタンクは秦直に配置される。各
タンクにＦｉ、、シリカゲルまたは活性アルミナのよう
な乾燥剤のベッド１がある。オ九タンクｌおよびＩには
、タンクに乾燥剤を出し入れする乾燥剤充填口８と乾燥
剤排出口９がある。
各タンクの上部と下部には、タンクＩおよびＩＫある乾
燥剤のベッド１を保持する、多孔金属円筒製の取υ外し
可能な乾燥剤支持スクリーン２５がある。これはベッド
１から乾燥剤支持スクリーン２５を通って運び出されよ
うとするいかなるＩｌＬ燥剤粒剤粒子保持する働きをし
、それによって出口弁１３．１４および装置の残り部分
にこのような粒子が存在しないように保たれる。
入口ライン６は、タンク１および星に対する流入気体の
流れを調節する大口弁１０．１１を含む分配マニホルド
７に、取り除くべき水分を含有する流入気体を導く０ま
たマニホルド７には排ｆｉ弁１７，１８、ダンプ弁１９
およびパージ流を大気圧排出する消音器２０が含まれる
。
ライン２．３および４．５は２個のタンクを上部と下部
でそれぞれ接続して、流入気体を入れ、タンクｔ−逃し
てから水分のない転像流山気体を、各タンクに出入する
パージ流および流出流ＩｐＨ１４Ｉ節する出口弁１３，
１４とノ＜−／ｌ＆升１５゜１６１に含む出口マニホル
ド１２に送るＯ出ロマニホルド１２から、乾燥気体流出
退りライン２６が出て、乾燥流山気体がその供給を受け
る装置に送られる。ライン２６Ｖｃは、出口圧力針およ
び湿度検出器が置かれるが、これらは随意であり、省略
することができる。
弁１０．１１の片方（他方は閉）＃′１２本の入口ライ
ン２および５０片方に流入気体の流れｔ向け、ライン２
，３の中の片方は常に谷タンクｌ、■の上部ｔｃ６を入
気体を尋き、ま九排気弁１７．１８により（他の排気弁
が閉じられる）ライン２．５の中の他方は再生流出気体
のノく−ジＫｔ−人気に出すためダンプ１９と消音器２
０に導く０鉄着　、サイクルの気体は各タンクを通る下
降流によって進行する。
ライン４．５の中の片方は常圧各タンク１１にの下部か
ら流出気体を導き、またライン４゜５の中の他方は弁１
０．１１の位置により常に各タンク１％　■の下部Ｋｐ
％生のため流出気体のパージ流を導く。出口弁１５．１
４は、ライン４゜５と出口ライン２６との間にある差圧
力によって開く板ばね負荷の逆止め弁である。弁１５．
１６は在来型の玉逆止め弁である０弁１０，１１．１７
および１８はタイマー制御（転）によって作動されるが
、弁１５，１４，１５．１６は圧力作動され、板はね負
荷され九円板または玉はライン４，５にある操業用順方
向の流れの切替えおよび始動に開かれたり位置を変えら
れ、板ばね弁１５．１４の他方および玉弁１５，１６は
そのようなスイッチング時間でその弁座の方に移動し、
弁１５ｔたは１４は減圧で再生を受ける室に至るライン
を閉じ、従って主な流出流は出口ライン２６に向けられ
る一方、パージ流は玉逆止め弁１５．１６を通って進み
、その結果ライン４ま九は５を介して′１１１１または
Ｉに進み、結局は逆方向すなわち上昇流になる。
乾燥機には４個のタイマ作動弁、すなわち大口弁１０．
１１と排出弁１７．１８があるだけで、すべて入口マニ
ホルド７にある。他のすべての弁は装置の差圧力によシ
作動され、そして入口マニホルド７を通シ、弁１０，１
１，１７．１８を介して得られる気体ｆＩＬＫより自動
的に作動される０各入口弁１０．１１は、正常な流れ方
向における入口空気圧力差がタイマー組立体により作動
されるソレノイド弁５１．５！Ｓの開閉位置に従ってそ
れぞれライン２１．２２から加えられるタイマー制御さ
れた気体圧力がない場合に弁を開く点で、半自動ポジテ
ィブ・フロー製もある。各排気弁１７．１８は、正常な
流れ方向の入口空気圧の差がタイマー組立体によシ作動
されるソレノイド弁５２，５４の開閉位置に従ってそれ
ぞれライン２５．２４から加えられるタイマー制御され
た気体圧力がない場合に弁を閉位置に保つ点で反対の半
自動製である。このようにして、ライン２１．２２，２
５．２４における気体圧力の排気は、弁１０．１１を開
かせかつ弁１７．１８を閉じる。
従って、パージ流のため弁１０．１１を閉じ、弁１７．
１８を開くのはタイマーが作動している時だけである。
しかし、弁１０．１１の中の一つだけ、および弁１７．
１８の中の一つだけが任意の与えられた時間に開く。
第２図と無５図に最もよく見られるダンプ弁は、菖２図
に示されるとおり上端で通じ、他端で入口マニホルド７
から消音器１０２に通じている通し通路１０１を備えた
管状ノ・ウジング１００を持つ。消音器１０２には、管
１００の熾とつなが９それと同心罠なっている中央通し
管１０５からボウル１０ｓの底にわたる入り組んだ通路
１０４を持つボウル部分１０３があ夛、従ってそれは曲
がって、ボウル１０５の上壁、管１００の外壁、および
一端で管１００に取シ付すられて外方に延びる・（ツフ
ル１０７の間に定められ、次にシールド１０８としてボ
ウル１０６の上部に途中まで達するように曲げられる排
気室１０６まで環状通路１０９として続く。管１０５％
ボウル１０５、および）くンフル１０７の蝋は例えば鉱
質ウールまたはガラス・ファイバの非織物マット、ある
いはポリウレタンやポリスチレン・フオームのようなプ
ラスチック・フオーム材料のような防音材料１１０で巖
打される。
管１０５の上端と管１００の下端とのｒ＆！１Ｗこは、
−えば溶接、ろう付けまたははんだ付けｒｃよって通路
１０１と１０４につながる中央開口１１２と共にそれに
取り付けられる保持板１１１がある。−口１１２の周囲
における＆１１１の上面は、円銀コイル押しばね１１５
の一端の支持として鋤＜　４１１１１！Ｓを構成する。
ばねは管１００の長さの半分を少し越えるように、通路
１０１ｔ−過って同心にわたる０ばねの最終コイルはオ
リフイス叡１１６ｔ−支持し、コイルは叡の円周凹部１
１７に捕えられる０オリフイス１１８は板を通って伸び
ている。
コイルばねおよびオリフィス板は共に可変遮断弁を構成
するが、これは通路１０１と通路１０４との間で弁に加
わる圧力差によって完全に伸びた開位置゛と完全に圧縮
され圧閉位置との間で無限数の位置をとる。ばね１１５
の上の通路１０１内の圧力が大気圧より大きいとき、あ
る最小の圧力差で、通路１０４はシールド１０８とボウ
ル１０５との閏の出力通路１１１で大気に開くので、コ
イルばね１１５はそれに加わる圧力差の大きさ次第で、
多かれ少なかれ圧縮され始める。圧力差が所定の最小値
を越えると、ばねは完全に圧縮され、ばねを通る気体の
流れに対する唯一の開口はオリフィス１１８である。従
ってオリフィス１１Ｂは、弁が閉位置の場合でも、いつ
も小さな抽気Ｒ１−許す。これは通路１０１内の圧力を
感じる。
オリフィス１１８からの気体の除去により圧力差が減少
するにつれて、押しばね１１５は徐々に上方に伸び、そ
うするにつれて、そのコイル間隔が開き、これも通路１
０１と通路１０４との間の気体の流れを許し、従って弁
の上流側からの流量を増加するとともに気体のドレンを
増加し、ま九気体圧力の減少速度を増すとともに弁に加
わる圧力差を減少する。従って弁は速ｊ［を増加しなが
ら開き続け、結局第２図に示される完全開位置に達する
。
【図面の簡単な説明】
ＪＩ１１図は固定サイクル・タイマーによってサイクル
が制御される本発明による２ベッド下降流非加熱式乾燥
剤乾燥機の一つの実施例の概略図であり、第２図は第１
図の乾燥機のダンプ弁組立体の縦断面の詳細図であり、
第５図は第２図の線５−３に沿って取られた第２図のダ
ンプ弁組立体の詳細な横断面図である。 １・・・・・・ベッド １、ＩＩ・・・・容器（タンク） １０．１１．１！Ｓ、１４．Ｉｓ、１７．Ｈｌ、１９・
・・・・流れ制御弁５１．５５・・・・・・サイクル互
換制軸餉置出願人代珈人　古　谷　　　　− 図面の浄Ｆ！：（内容に変更なし） 第１図 第２図 第３１圀 手続補正書（方式） 昭和５８年６に１日 特ト庁長官若杉和夫　殿 １、事件の表示 ％ｊｌｌｌｌ＠５７−２５４８９５号 ２　発明の名称 気体分留装置 五　補正をする者 事件との関係　特許出願人 ボール・コーポレーション ］ Ｓ、　補正命令の日付 昭和５８年５月５１日（発送日） 本　掃正の対象 図面及び代理権を証明する書面 ７、補正の内容 （１）別紙の如き適正な図面６更なし）を提出する （１）委任状を提出する ８、　添附書類の０鍮

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 第２気体と一以上の第１気体との混合気体から、第１気
    体の濃度ｔｊｌＥ２気体中の第１気体の最大限定濃度以
    下に減少するｉｃ　ＩＩ　Ｌ　ｓ第１気体に優先的な親
    和力のある吸着剤の二つのベッドの中の一つＫその一端
    から他端に逃葉半瘤坤噂ベッドｌＩｃ１１！触して混 合気体を通過し、第１気体をベッドに吸着し、前記最大
    濃度以下の第１気体を有する気体流出物を作シ、かつ吸
    着が続くＫつれて一端から他端まで次ｊＩＫ減少するベ
    ッドのＪＩ１１気体の＃１度こう配と、吸着剤能力が減
    少するにつれて一端から他端までベッド内を次ＫＫ進む
    鎖直前線を定めるベッド内の第１気体の増加する濃度と
    を作る一方、ベッド上Ｋａ着された第１気体を脱着する
    とともにベッド内の第１気体の製置前線の進行を逆にす
    るためＩｆＣｇ着剤の二つの他方に流出する気体のパー
    ジｆｉを通し、吸着のもう一つのサイクル用に他のベッ
    ド１ｋＳ生し、そしてさらに交互に一つのベッドがサイ
    クルの再生部分にあり他のベッドが吸着部分にあるよう
    にベッドを周期的に互換する気体外［４２置であって、
    コイルの側部によって定められる側部を持つ中央開通路
    を含み、通路内に臨界オリフィスが置かれる円錐らせん
    コイル状ワイヤはねの形をした弁素子にして―ばねコイ
    ルの間を気体が流れ得る伸びた開位置と相互折りた７’
    （まれで接触するコイルによシ圧縮された閉位置との間
    で排気圧力を受けて移動することができ、通路の側部を
    閉じてその通路を通って臨界オリフィスにすべての流れ
    を通させる前記弁素子を含む排気流制御弁を有し、それ
    によって減圧の開始時にオリフィスを介して気体を徐々
    に排出し、排気圧力の減少と共にばねを徐々に完全開位
    置に伸ばしコイルの間を通る流れを増加させて、排気流
    ｋａ１１１節し、限定し、減圧中の騒音、排気流量、吸
    着剤ベットの撹乱及び摩砕を減することを特黴とする前
    記気体分留装置。
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