JPS6316029A - 圧縮気体の除湿方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、圧縮気体の除湿乾燥を行う方法に関するもの
である。

従来技術 この種の装置としては、第４図に示すように、空気圧縮
機４０からの吐出空気を、冷却器４１で冷却除湿したの
ち、切換弁４２を介して冷却器４１に、相互に並列に接
続した二基の、内部にシリカゲル、活性アルミナ、ゼオ
ライトなどの吸着剤を充填してなる吸着塔４３．４４の
一方に通して除湿乾燥し、これを空気機器などへの供給
空気とする乾燥工程と、前段における乾燥工程により、
吸着剤の吸着活性が低下したもう一方の吸着塔には、吸
着剤の吸着能再生用気体として加熱ヒータにより加熱し
た高温空気を導入するか、若しくは、圧縮機において断
熱圧縮されて高温になった圧縮空気を導入する方法、或
は、第４図のように乾燥工程側の吸着塔４３を出た乾燥
空気の一部分を、流量制限手段４５を有する分流路４６
によって、再生工程側の吸着塔４４に導入して吸着剤の
脱湿再生を行い、この再生により吸湿した空気は、切換
弁４２から大気中に放出されるように構成されており、
この乾燥工程と再生工程とを、両吸着塔４３．４４の間
で交互に繰り返すことにより連続的に圧縮空気の除湿を
行う方法及び装置が知られている。

問題点 このような圧縮空気の除湿方法は、乾燥工程にある吸着
塔の吸着能が低下する前に、再生工程側の吸着塔の再生
が終了していることが必要とされ、再生工程において、
吸着剤に含まれた湿分を、乾燥工程から得られる乾燥空
気の一部を分流して脱湿させて再生するには、かなりの
量の乾燥空気を再生側に分流して供給しなければならず
、したがって空気機器等への供給能力に比べて、装置が
大型化する欠点があった。このことは、又、乾燥処理し
た空気のうち、かなりの量を大気中に放出することを意
味し、ランニングコストを大きいものにしていた。

発明の構成 本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、その要旨は、気体圧縮機から吐出される高温圧縮気
体を、切換弁を通して、該切換弁に互いに並列に接続す
る二基の吸着塔のうち、吸着活性を有する一方の吸着塔
に導いて吸着除湿する乾燥工程と、前段における乾燥工
程で、水分を吸着して吸着活性の低下したもう一方の吸
着塔には、乾燥工程を経た乾燥圧縮気体の一部を分流し
て、再生用気体として通過させ、吸着活性の再生を行う
再生工程とを、同時に並行して行うと共に、切換弁によ
って圧縮気体流路を切り換えることにより、乾燥工程と
再生工程とを、前記両吸着塔の間で交互に交替させて連
続的に圧縮気体を乾燥して供給する圧縮気体の除湿方法
において、前記両吸着塔中に充填されている吸着剤層に
、冷凍サイクルの冷媒導管が吸着剤層と該冷媒導管を流
れる冷媒との間で熱交換可能な状態に配設されて成る熱
交換器を設けておき、乾燥工程にある吸着塔中の熱交換
器には、前記冷凍サイクルの膨張器を通過して減圧され
た液冷媒を通すことにより、冷却器として作動させて、
吸着剤層の温度上昇を防ぎつつ乾燥工程を行う一方、再
生工程にある吸着塔中の熱交換器には、先ず、前記冷凍
サイクルの圧縮機から吐出される高温冷媒ガスを通すこ
とにより加熱器として作動させて吸着剤の加熱による脱
湿を行ったのち、前記液冷媒を分流して通すことにより
冷却器として作動させて吸着剤層の冷却再生を行うよう
にすることを特徴とする圧縮気体の除湿方法にある。以
下、本発明に係る方法を実施するための装置の一例に基
すいて、本願方法を詳細に説明する。

第１図は、本願方法を実施する為の装置の一例であって
、気体圧縮機１の吐出管１′に、切換弁２を介して、二
基の＠着塔Ａ、Ｂが並列に接続している。これら二基の
吸着塔Ａ１Ｂの出口管路３ａ、３ｂは、シャトル弁５を
介して空気機器“などに乾燥圧縮気体を送出する供給管
路５′に連結している。出口管路３ａ、３ｂは、流量制
限手段としてのオリフィス６を有する分岐流路４によっ
て連結されている。

一方、吸着塔Ａ、Ｂに一端が夫々接続する入口管路２ａ
、２ｂの他側は、切換弁２としての四方切換弁を介して
、清音器７に連結して大気に開放させるように構成され
ている。吸着塔Ａ、Ｂは耐圧容器中に通気抵抗を考慮し
た適当な粒度の活性アルミナ、シリカゲル或はゼオライ
トその他分子篩効果を有する物質などの吸着剤が充填さ
れている。このような吸着剤層ａ、　ｂ中には、銅パイ
プなどのように伝熱性の高い細管が、該細管中を通る熱
媒体によって吸着剤層ａ、　ｂをむらなく加熱若しくは
冷却できるように、吸着剤層中を、らせん状態をなしつ
つ、スパイラルの径を変えて、往復配管されたものから
成る熱交換器１１及び１２が夫々配設収納されている。

この熱交換器１１．１２は、冷媒圧縮８１８、凝縮器１
５、膨張器としての、キャピラリチューブ２１．２１′
と共に冷媒導管によって閉回路をなすように連結されて
冷凍回路を構成している。

この冷凍回路の詳細を説明すると、冷媒圧縮機８は、吐
出ガス管８′電磁弁２０を介して、凝縮器１５に接続し
、該凝縮器１５に接続する液管１５′が２分岐しており
、夫々の分岐管１６″、１７′は、電磁弁１６．１７及
びキャピラリチューブ２１．２１′を介して、前記熱交
換器１１．１２の上端に接続している。熱交換器１１．
１２の下端に接続する吸入管路１８″ｇ１９′は、電磁
弁１８．１９を介して合流して、冷媒圧縮機８に連結す
ることにより冷凍サイクルを形成している。更に、前記
吐出が入管８′は、電磁弁２０に至る前に二分岐して前
記分岐管１６’、１７’間を電磁弁９．１０を介して連
結する吐出がス導入管８″に接続している。

一方、熱交換器１１．１２の下端に接続する吸入管路１
８’、１９’は、電磁弁１３．１４を介装する連結管１
３′によって接続されており、該連結管１３′は、戻り
管１４′を介して凝縮器１５に連結して成る。

上記装置において、切換弁２の代わりに管路２ａ、２ｂ
に電磁弁を介装してもよく、又、シャトル弁５の代わり
に三方切換弁を用（”１てもよい。更に第１７　フイス
６の代わりに、流量可変の手動弁でもよい。

作用 次に、上記装置を用いて、圧縮空気を除湿する方法につ
いて説明すると、気体圧縮８！１によって圧縮された高
温圧縮空気は、図示しないアフタークーラーにおいて供
給管路５′から出た乾燥圧縮空気と熱交換することによ
り予冷されたのち、切換弁２の実線方向を辿って、吸着
塔Ａに入る。吸着塔Ａ内の吸着剤層ａは、前段の再生工
程を経て吸着活性が高い状態に維持されており、ここを
吸着剤粒子と接触しながら、出口管路３ａに抜ける間に
、圧縮空気は乾燥され、一部分がオリフィス６を通って
、再生工程にある吸着塔Ｂに導かれ、前段の乾燥工程で
吸湿して吸着活性の低下した吸着剤層を上昇しながら脱
湿し、入口管路２ｂに抜け、切換弁２から消音器７を通
って大気中に放出される。大部分の乾燥圧縮空気は、シ
ャトル弁５を通って図示しないアフタークーラーに入り
、若干温度上昇して相対湿度が低下した状態で負荷に供
給される。この時、冷凍サイクルは、冷媒圧縮機８から
吐出された高温冷媒がスが、電磁弁２０が閉じているこ
とにより、吐出がス導入管８″に流れ、液管８″に介設
された電磁弁９は閉じており、電磁弁１０が開いている
ので、高温の吐出冷媒〃スは、再生側の熱交換器１２に
流入し吸着剤層を加熱ルで脱湿を行う。吸着剤から遊離
した水蒸気は前記分流乾燥空気により大気中に運び出さ
れる。吸着塔Ｂを出たガス冷媒は、電磁弁１４を通って
戻り管１４′に入り凝縮器１５で液化される。この際電
磁弁１９．１３は夫々閉じている。凝縮器１５を出た液
冷媒は、ａ管１５′から電磁弁１６を通って乾燥工程側
の熱交換器１１に入って蒸発し、吸着熱で温度−上昇す
る吸着剤層を冷却して吸着活性の低下を防止し、更に余
力があれば通過する圧縮空気の冷却をも行う、乾燥工程
側の吸着塔Ａを出た冷媒ガスは、開弁している電磁弁１
８を通って、冷媒圧縮機に戻る。このようにして、圧縮
空気の乾燥工程と吸着剤の加熱再生工程とを所定時間並
行して行い、加熱再生工程がほぼ平衡に達した時点で、
電磁弁１０．１４が閏じ、１７．１９．２０が開くこと
により、冷媒圧縮８！８を出た高温〃ス冷媒は、電磁弁
２０を通って凝縮器１５に入り、液管１５′から電磁弁
１６．１７に分流して、キャピラリチューブ２１．２１
′を通過することにより減圧され、夫々の吸着塔中の熱
交換器１１．１２に入って蒸発し、夫々の吸着剤Ｍａ、
ｂを冷却する。熱交換器１１．１２を出た冷媒〃スは、
合流して、冷媒圧縮１１ｉ８の吸入側に戻る。このよう
にして再生側の吸着剤層が冷却されるのに十分な時間が
経過すると、切換弁２が切り換わって、圧縮空気は破線
を辿って冷却再生工程の終了した吸着塔Ｂに流れると共
に電磁弁が切り換わって、上記と全く対称的に空気及び
冷媒が流れて、吸着塔Ａにおいては、吸着活性の低下し
た吸着剤の再生工程が行なわれることになる。このよう
なことを交互に繰り返すことによって乾燥圧縮空気が連
続的に供給される。

第３図は、本発明の方法の実施態様の一つを実施するた
めの装置で、第１図に示した装置との相異は、気体圧縮
機１の吐出管１′に熱交換器１１．１２と電磁弁１８．
１９を介して直列に接続する冷媒蒸発器から成る冷却除
湿装置３０を介設した点にあり、これによって、吐出圧
縮気体を十分に冷却して大部分の水分を除去して露点を
大幅に低下させてから、吸着塔に導くことにより吸着塔
の負担を大きく軽減している点にある。他は全（同様で
ある。

効果 吸着剤による圧縮気体の乾燥方法は、再生工程側の吸着
塔の再生能力と乾燥工程側の乾燥能力とをバランスさせ
ることが困難で、再生工程を重視すると、再生用気体の
比重が増大して、供給能力の低下とランニングコストの
増大を招き、乾燥工程に力点を置くと、再生が十分でな
く供給気体の質の低下を招くというジレンマがあった。

本願方法は、露点の高い気体を冷却除湿して効率よく露
点を低下させ吸着剤への負担を軽減すると共に、一台の
冷凍機によって、その高温吐出冷媒を熱源として再生工
程側の吸着剤の再生熱として利用し、ついでその高温吐
出冷媒を凝縮器に導いて液冷媒としたのち、必要に応じ
て吐出気体の冷却除湿を行い、更に乾燥工程側の吸着塔
内の熱交換器に導いて、吸着剤を強冷することにより吸
着熱による吸着剤層の温度上昇を防止し、第５図からも
明らかなように吸着活性を一定の商い水準に保持する作
用をなさしめるものである。更に再生工程の後半におい
ては、乾燥工程側の吸着塔内め熱交換器に送り込んでい
た液冷媒の一部を再生側吸着塔内の熱交換器にも分流さ
せることにより、加熱再生工程により高温になった吸着
剤の冷却再生工程を行い、吸着剤の吸着活性の再生を完
全なものにしている。本願方法は、冷凍機を圧縮気体の
除湿に無駄なく融合させることにより、吸着剤の能力向
上、吸着剤への低負荷等を実現し、乾燥度が高い状態で
安定している乾燥気体を、安価に提供することを可能に
したものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る方法を実施するための装置の一
例を示す概念図である。第２図は、第１図に示した装置
の作動状態を示すタイムチャートである。第３図は、本
発明に係る方法を実施する為の他の装置の概念図である
、　第４図は従来技術の一例を示す概念図である。第５
図は、吸着剤の温度特性を示すグラフである。 特許出願人　　　オリオン機械株式会社第２閃 第５図 渫　７１　　（’Ｃ・） 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）気体圧縮機から吐出される高温圧縮気体を、切換
   弁を通して、該切換弁に互いに並列に接続する二基の吸
   着塔のうち、吸着活性を有する一方の吸着塔に導いて吸
   着除湿する乾燥工程と、前段における乾燥工程で水分を
   吸着して吸着活性の低下したもう一方の吸着塔には、乾
   燥工程を経た乾燥圧縮気体の一部を分流して再生用気体
   として通過させ、吸着活性の再生を行う再生工程とを、
   同時に並行して行うと共に、切換弁によって圧縮気体流
   路を切り換えることにより、乾燥工程と再生工程とを、
   前記両吸着塔の間で交互に交替させて、連続的に圧縮気
   体を乾燥し供給する圧縮気体の除湿方法において、前記
   両吸着塔中の吸着剤層に、冷凍サイクルの冷媒導管が吸
   着剤層と該冷媒導管中の冷媒との間で熱交換可能な状態
   に配設されて成る熱交換器を設けておき、乾燥工程にあ
   る吸着塔中の熱交換器には、前記冷凍サイクルの膨張器
   によって減圧された液冷媒を通すことにより、該熱交換
   器を冷却器として作動させて乾燥工程を行う一方、再生
   工程にある吸着塔中の熱交換器には、先ず前記冷凍サイ
   クルの圧縮機から吐出される高温冷媒ガスを通すことに
   より、該熱交換器を加熱器として作動させて、吸着剤の
   加熱再生工程を行ったのち、前記液冷媒を分流して通す
   ことにより冷却器として作動させて吸着剤の冷却再生工
   程を行うようにすることを特徴とする圧縮気体の除湿方
   法。
2. （２）気体圧縮機からの高温圧縮気体を、先ず、乾燥工
   程にある吸着塔中の熱交換器と連通する冷媒蒸発管を内
   蔵する冷却除湿器によって冷却除湿したのち、乾燥工程
   にある吸着塔に導く請求の範囲第１項記載の除湿方法。