JPH06172B2

JPH06172B2 - 自動温度検知サイクル制御を備える吸着分留装置及び方法

Info

Publication number: JPH06172B2
Application number: JP58030652A
Authority: JP
Inventors: ドナルド・エイチ・ホワイト・ジユニア; コンラツド・クリステル・ジユニア
Original assignee: Pall Corp
Current assignee: Pall Corp
Priority date: 1982-02-25
Filing date: 1983-02-25
Publication date: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2009-01-05
Also published as: NO830654L; ES520052A0; ATE30122T1; ES8500084A1; EP0088905A2; DE3373983D1; FI830622A7; DK88083A; ZA831301B; FI830622L; AU1182083A; EP0088905B1; FI830622A0; CA1192146A; DK88083D0; EP0088905A3; JPS58156325A

Description

【発明の詳細な説明】乾燥剤ドライヤーは、今迄にも長年にわたつて市販され
且つ全世界を通して広く使用されて来た。通常の型式
は、一方は再生されつつあり、他の１つは乾燥サイクル
上に置かれる２つの乾燥剤ベツドから構成されている。
乾燥されるべき気体はその乾燥サイクルにおいて１つの
方向に１つの乾燥剤ベツドを通して通過され、その後、
その乾燥剤が多量の湿気を吸着してその流出気体に要求
されている最低の湿気レベル基準に合致しない恐れが出
た場合には予め決められた時間間隔をおいて、その流入
気体が別なベツドへと切換えられ、そしてその使用済の
ベツドは、加熱及び／又は排気及び／又は通常では逆流
としてそのベツドに浄化流出気体を通過させることによ
つて再生されることになる。

昨今、市場に出回つている乾燥剤ドライヤーには一般に
２つの型式のものがあり、１つは加熱再活性化型で、乾
燥サイクルの終りにおいてその使用済の乾燥剤を再生す
るために熱を加えるものであり、他の１つは加熱装置な
しのドライヤーで、乾燥サイクルの終りにおいて使用済
の乾燥剤を再生させるのに熱は加えられないが、乾燥気
体、通常ではその乾燥サイクルにおけるそのベツドから
の流出気体の浄化流の使用に依存し、しかも使用済みベ
ツドの再生を助ける目的でその吸着熱を保存するため
に、急速にサイクル変換しながら、低圧で浄化流を使用
済ベツドを通過させる。しかしながら、乾燥されつつあ
る気体のライン圧力よりも低い圧力において再生するた
めの消化気体の使用は、加熱機能を持たないドライヤー
に限定されず、その加熱なし型式の出現前長年にわたつ
て加熱再活性化型乾燥剤ドライヤーにおいても使用され
ていた。

両型式のドライヤーは、通常では期間において等しい一
定の時間を持つ乾燥及び再生サイクルに従つて運転さ
れ、そこでのサイクルの長さは利用される乾燥剤の容積
及び流入空気の湿気分によつて決められる。そのサイク
ルの時間は、流出気体の湿気分が常にそのシステムの要
求に一致するのを保証するために、許容されるよりもは
るかに短い時間に一定不変に固定される。乾燥サイクル
が進むにつれて、その乾燥剤ベツドは、その入口端から
出口端に向けて累進的に飽和されて、そしてその流入気
体によつてそこを通して運ばれる湿気を吸着できなくな
る。流入気体からの湿気の除去は、その気体の流量、吸
着剤の湿気吸着率及びその湿気含有率、並びにそのベツ
ド内における気体の温度及び圧力に依存する。乾燥剤に
よる吸着率は、その乾燥剤が負荷されるに従つて減少す
ることになる。流入気体の湿気分が一定であるというこ
とは極めてまれであるので、その乾燥剤ベツドに対する
要求は、時にはかなり急激に、且つ時にはかなり広い範
囲において変動する。結果的に、固定された時間の乾燥
サイクルは、常に、流入気体の最大湿気分の除去に対し
て余裕を与えるだけ十分に短くなければならず、このこ
とは、しばしば、そのベツドでの利用できる残りの吸湿
能力があまり低くなり過ぎない前にそのサイクルの終了
が保証されるようにその時間はかなり短くなければなら
ないことを意味している。このことは、又、その平均サ
イクルにおいてそのベツドの吸湿能力が十分に利用され
ないことを意味している。

再生のために加熱される乾燥剤の寿命は再生の頻度に大
きく依存する。商売としては経験的に見て、乾燥剤ベツ
ドは或る回数の再生は良好であるが、それ以上ではよく
ない。実際問題として、ベツドの有効寿命は、各乾燥サ
イクルにおいてその吸湿能力が効果的に利用されない場
合、不必要に短縮されることになる。更に、加熱再生さ
れるドライヤー及び加熱なしのドライヤーの両方の場合
において、各乾燥サイクル中にその与えられたベツド容
量を完全に利用できないということは、その乾燥サイク
ルの固定された期間内で流入気体の極端でしかも時折り
の湿気レベルを吸着するのに必要な容量を保有させるた
めに、その乾燥剤ベツドの容積を必要以上に大きくしな
ければならないことを意味している。

吸湿容量の不十分な利用は各サイクルにおける浄化気体
のかなりの無駄にも通じる。通常、使用済みベツドを再
生する浄化気体は流出気体から得られるので、それに対
応して流出気体を減少させる。ベツドがその乾燥サイク
ルから再生サイクルへと移行されるたびに、そのベツド
容器の空容積に等しい容積の浄化気体が必ず排出され、
そして失われる。短いサイクル交換は、長いサイクル交
換の場合よりも高い浄化損失を意味している。

かかる損失は、より頻繁なサイクル交換を必要とする加
熱なしドライヤーの場合には特に厳しい。実際の場合、
加熱再生されるドライヤーと加熱なしドライヤーとの間
における選択は必要となされるサイクル交換の頻度によ
つて決められる。1960年７月１２日付で許可されたスカ
ルストロム氏による米国特許第2,944,627号は、1957年
７月２３日付で許可されたウインクーブ氏による米国特
許第2,800,197号並びに英国特許第633,137号及び同第67
7,150号において開示されているものに関する改良を表
わしている加熱器なしのドライヤーを記述している。ス
カルストロム氏は、それぞれの区域における吸着及び脱
着間でのサイクル交換を非常に早めることにより、その
脱着サイクルはその吸着熱を使用済み乾燥剤の再生のた
めに有効に利用できることを示した。従つて、スカルス
トロム氏は、吸着サイクルに対しては２〜３分以内の時
間、好ましくは１分以内、更に望ましくは２０秒以下の
時間の使用を示唆している。勿論のことに、かかるサイ
クル交換時間は、第２図のグラフにおいて示されている
如く、３０分又はそれ以上のオーダであつたウインクー
プのもの又は英国特許第633,137号での５分から３０分
にわたるサイクル交換時間よりも短い。英国特許第677,
150号は、その吸着サイクルと脱着サイクルとが必ずし
も等しくある必要のないことを例証している。

しかしながら、スカルストロムのシステムにおける欠点
は、各サイクルにおける浄化気体の損失が極めて大きい
ことであり、その損失は、英国特許での５〜３０分及び
ウインクープの30分又はそれ以上と比較して、例えば、
１０秒のサイクル交換時間においてもはるかに大きい。
勿論のことに、その短いスカルストロム・サイクルにお
いてはその乾燥剤ベツドの容積が極く僅かしか利用され
ず、しかも乾燥剤の再生に熱が利用されない場合には、
その再生に際しての利用のために、吸着中にそのベツド
において放出される熱をそのベツド内に止どまるように
保存することが一層重要になり、さもなければ、その再
生サイクルにおいて吸着剤を効果的に再生することが不
可能になる。

ドライヤーには、流出気体における露点を測定するため
の湿気検出器がその流出管に設けられている。しかしな
がら、その緩慢な反応及び低い露点に対する比較的低い
感応性のために、かかる装置は、検出器が流出物におけ
る湿気を検知する時点迄にその前線がそのベツドを抜け
出してしまうので低い露点即ち相対湿度の流出物が望ま
しいときでのドライヤーのサイクル交換を決定するのに
使用することができない。

1969年６月１０日付でサイベルト及びベランド氏に対し
て特許された米国特許第3,448,561号の発明によると、
そこには気体を乾燥するためのプロセス及び装置が与え
られていて、そのベツドでの湿気分が予定値を越えたと
きにのみ再生することで乾燥剤ベツドの吸湿容量を効果
的に利用し、それにより実際の使用に際して最善の効率
を達成している。各吸着サイクル中、吸着剤は、熱の適
用の如何んにかかわらず且つ減圧の適用の如何んにかか
わらず、利用できる再生状態の下で再生が実行される限
界の吸湿容量へと持たらされる。これは、乾燥されつつ
ある気体の湿気分により証明されるように、そのベツド
内の吸気前線の前進を検出し、そしてその前線がそのベ
ツドを出る少し手前の予め決められた点に到達したとき
に常にその乾燥サイクルを中止することにより、その発
明によつて初めて可能になる。これは、又、乾燥されつ
つある気体の湿気分を検知するための手段と、そして乾
燥されつつある気体内での予め決められた湿気分が前述
の点に到達した場合その乾燥サイクルを中止するべくそ
の湿気分に応動する手段とをその乾燥剤ベツド内に与え
ることにより自動的に行われる。

湿気を徐々に吸着することによる乾燥剤ベツド内におけ
る湿気前線の前進は、乾燥剤を用いた乾燥技術では周知
の現象であり、例えばスカルストロムの特許第2,944,62
7号での如く多くの特許において論議されている。吸着
剤は、その乾燥サイクルの大部分において、そこを通過
する気体から湿気を能率良く吸着する。しかしながら、
その乾燥剤の吸着力が零に近づくにつれ、そこを通過す
る気体の湿気分は急激に上昇する。もしも気体について
の湿気分、露点又は相対湿度が測定されてそして時間に
対してプロツトされるとすると、湿気分におけるこの急
激な上昇は傾斜における変化として示され、その後、そ
の増加する湿気分は流入気体の湿気分と同じになる。そ
の曲線のＳ状部分はその湿気前線を効果的に表わしてお
り、もしもこのことがベツドの長さに関して観察される
とすると、それは、その吸着サイクルが進む際でのその
ベツドの流入端から流出端への前進として見られること
になる。最終目的は、その前線即ち曲線の傾斜における
変化がそのベツドの終りに至る前に終了させることであ
る。一般に、その湿気前線がベツドの終りに到達した後
における湿気分の上昇は望ましくない湿つた流出物の配
送を全く防止できないほど急速である。

サイベルトその他の特許によると、それは、その前線が
流出端に至る前に即ち乾燥サイクルを終止させるのに十
分な距離だけその流出端から隔置された点でその前線の
前進を検出することにより防止される。これが如何にし
て成されるかは、前述の米国特許第3,448,561号での第
１図又は第８図を参照することにより明らかとなろう。

前記特許での第１図は、温度範囲100゜F〜70゜F（37.8℃
〜21.1℃、相対湿度９０％における湿つた気体を乾燥す
る一連の曲線を示し、ベツドの流出端から12吋（約３０
cm）離れた一連の点Ｘ、ベツドの流出端から６吋（約１
５cm）離れた一連の点Ｙ、そしてそのベツドの出口にお
いて検出された乾燥されつつある気体に対する露点を時
間に対してプロツトしている。

第８図も同様の図であるが、それは、そのベツドの端か
ら端に到る種々な点で１２個のセンサーを使用して得ら
れたもので、温度100゜F、相対湿度９０％においてその
ベツドの入口から出口への湿気前線の前進を示してい
る。

第１及び第８図に対するデータは、長さ５４吋（約137c
m）、直径１２吋（約３０cm）のベツドにおける乾燥剤
としてシリカゲルを用い、９０ｐ．ｓ．ｉ．ｇ(6.28kg/
cm²)のライン圧力そして５０ft./min.(15.2m/min.)の表
面流速における空気に関して得られたものであつた。し
かしながら、そのデータは、何れかの乾燥剤を使用し、
あらゆる吸着条件の下においても得られる典型的なもの
である。

本発明の方法の原理は、その湿気前線の傾斜Ｓにおける
変化がその出口に到達する前、即ち、前記米国特許第3,
448,561号の第１図において、曲線Ｉに対しては時間のサイクル時間、曲線IIに対しては時間のサイクル時間、曲線IIIに対しては約１５時間の
サイクル時間、曲線IVに対しては約２３時間のサイクル
時間前に、そして第８図においてはのサイクル時間前にそのサイクルを検出し且つ中止する
ことである。第１図の曲線は、曲線Ｉの場合、そのベツ
ドでの点Ｘ_１における露点レベルが−100゜Fから−10゜F
（−73.3℃から−23.3℃）までしかしそれを越えない温
度へと上昇するとき、そしてＹ点では−４５゜F（−42.8
℃）までしかしそれを越えない温度へと上昇するとき、
常に、そのサイクルを終止することで、前述の機能が達
成されることを示している。曲線IIの場合、そのサイク
ルは、露点又は湿気レベルが点Ｘ₂においては−90゜Fか
ら約＋１０゜F（−67.8℃から−12.2℃）を越えない点ま
で、そしてＹ₂においては約−２５゜F（−31.7℃）を越
えない点まで上昇したときに終止される。曲線III上に
おいて、その露点は、Ｙ₃について約−１５゜F（−26.1
℃）そしてＸ₃について約＋３０゜F（−1.11℃）であ
る。曲線IV上において、その露点は、Ｙ₄について０゜F
（−17.8℃）そしてＸ₄について＋３０゜F（−1.11℃）
である。すべてのこうした露点は利用し得る湿度検知装
置により容易に検出される。

実際問題として、この方法を適用する際での難しさは、
利用できる湿気検知装置の精度並びに信頼性が共に低い
ことから生じる。こうした装置は複雑で、高価で、しか
も運転順序を維持することが極めて困難である。それら
は、又、検出能力について制限された露点範囲を持つて
いる。

更に別な難しさは、その湿気前線がそのベツドを通した
前進において温度前線即ち熱前線により先行されること
である。結果的に、その温度前線は、その湿気前線の前
進が検出される前に、再生のために保存されるべき熱の
損失を伴つてそのベツドから抜け出てしまうことにな
る。

本発明によると、そこには気体を乾燥するための方法及
び装置が与えられていて、乾燥材ベツドの吸湿容量を有
効に利用するのみならず、又、そのベツドにおける温度
前線の前進を検出しそしてその温度前線がそのベツドで
の予め決められた点に到達したときにのみそのベツドの
再生を実施することにより、吸着中に放出された熱を、
再生に際して使用するためにそのベツド内に保存するの
を可能にしている。結果的に、その温度前線は、湿気前
線に先行してそれと同様にそのベツドを通して進むの
で、再生は、そのベツド上における湿気分が再生を必要
とする場合にのみ実行されることになる。各吸着サイク
ル中、その吸着剤は、減圧の適用の如何にかかわらず、
利用できる再生状態の下で再生が行われる限度以下の吸
湿力へと持ち込まれる。かくして、本発明では、そのベ
ツド内での温度前線の前進を検出しそしてその温度前線
がそのベツドでの予め決められた点に到達したときには
常にその吸着サイクルを中止することにより、温度前線
と湿気前線とが共にそのベツドから抜け出るのを防止し
ている。これは、そのベツドの温度を検知するための手
段と、そして予め決められた温度即ち温度傾度がそのベ
ツド内でのその検知手段に到達したときその吸着サイク
ルを中止させるべく温度に応動する手段とを、その流出
出口から十分な距離を保つてその乾燥剤ベツド内に与え
ることにより自動的に成される。

乾燥剤ベツドが湿気を徐々に吸着するにつれてそこを通
して通過する湿気前線を伴う温度前線の存在及び出現に
ついては、従来の乾燥技術において認識されなかつた。
1951年７月２４日付でロウ氏に特許された米国特許第2,
561,441号は、吸着剤がそこを通過する気体から湿気を
吸着するにつれて、吸着熱が放出され、そしてベツドが
加熱することを認識している。しかしながら、その熱は
乾燥剤ベツドから流出気体によつて運ばれて、そのベツ
ドの飽和度を判定するのに利用されていない。ロウによ
る如上の特許では、気体状流出物が流入気体と同じ温度
になるまでその吸着サイクルを続行している。この時点
においては、もはや検出できる程の吸着熱が運ばれず、
従つて、吸着作用はベツドの飽和により停止される。温
度前線と湿気前線とは共にそのベツドから抜け出し、湿
つた流出物が配送され、この時点におけるサイクルの停
止はすでに遅過ぎることになる。

現在、乾燥剤ベツドにおける温度前線の前進は、その乾
燥剤の吸着力が飽和に近づくときに生ずる、そのベツド
内に放出される吸着熱での減少を知ることで正確に検出
できるようになつた。その結果、吸着熱はもはや放出さ
れないので、ベツド温度は上昇を停止し、実際には低下
することになる。もしもそのベツドの温度が測定されて
そして時間に対してプロツトされるとすると、通常では
急激と見られる温度における上昇停止又は低下は傾斜の
変化として知られ、そして湿気はほとんど吸着されない
ので、流出気体の湿気分は増加しそして急速に流入気体
の湿気分と同じになる。傾斜における結果的変化、即
ち、その曲線の台地か又は円丘状部分はその温度前線を
表わしている。もしもベツドの長さに関連して観察され
るならば、その温度前線は、その吸着サイクルが進むに
つれて、そのベツドの流入端から流出端へと進むのが見
られる。故に、本発明では、温度前線がベツドの端部に
到達する前にそのサイクルを終了させることになる。一
般に、温度前線がベツドの端部に到達した後において、
再生のために保存されるべき熱の損失及び望ましくない
湿つた流出物の配送はほとんど防止できない。

本発明によると、これは、温度前線か又は湿気前線のい
ずれかがその流出端に到達する前にその乾燥サイクルを
終止させるべく、その流出端から十分に離れた点におい
てその温度前線の前進を検出することにより防止され
る。これが如何にして成されるかは第１〜第４図に明確
に示されている。

第１図は加熱器なしドライヤーにおける気体の乾燥中で
の乾燥剤ベツドにおける湿気前線及び温度前線の前進を
示し、そこにおいて後者は前者に先行している。加熱器
なしドライヤーにおいて、乾燥剤ベツドの温度は、再生
中におけるその吸着された気体の蒸発のベツド上におけ
る冷却効果のために、そのサイクルの始めにおけるその
流入気体温度よりも冷たい。かくして、その流入気体は
冷却されるので、その初期の流出気体は流入気体よりも
低い温度にある。吸着が続行するにつれて、吸着熱及び
湿潤熱が放出されるので、ベッドの温度を上昇させる。
ベッドを通過する気体は暖められてそして流出気体の温
度を上昇させる。ベッドが飽和に近づくにつれて、その
温度は一様になるか又は低下する。温度曲線の傾斜の結
果的変化は円丘と呼ばれる天板又はふくらみを示し、そ
の温度前線及び直ぐに続く湿気前線の前線を表わしてい
る。第１図中、１／４Ｌ、１／２Ｌ、３／４Ｌ、Ｌは、
それぞれ、長さＬの乾燥剤ベッド内での検出地点を示
す。

第２Ａ図は、第１図の乾燥剤ベッドの長手方向における
温度プロフイールである。同図中、t₁〜t₈は、時間を示
す。

第２Ｂ図は、第２Ａ図の領域“Ａ”を通しての温度プロ
フイールである。

両図は、暖い流入物によるベッドの初期加熱と、吸着熱
の放出による温度上昇と、そして温度前線がベッドの下
方へ移動する際での飽和後における流入物の冷却効果と
を示している。

第３図は加熱一再生型ドライヤーにおける同じ効果を記
述している。この場合、初期におけるベッド温度は、再
生中に上昇された温度とそして不完全な冷却のために流
入物よりも暖い。

第４図は、第３図の領域“Ｂ”を通しての温度プロフイ
ールであって、流入物によるベッドの初期冷却と、吸着
前線の通過による温度上昇と、そしてその温度前線がベ
ッドの下方へ移動する際での飽和後における流入物の冷
却効果とを示している。

第１〜第４図に対するデータは、温度１００゜F、相対湿
度８０％における空気に関して得られたものであった。
ここでのデータは、あらゆる吸着状態の下でいずれの乾
燥剤を使用しても得られる典型的なものである。

本発明の方法の原理は温度前線（故に、湿気前線）の傾
斜Ｓにおける変化がその出口に到達する前にそれを検出
してそのサイクルを中止させることにある。第１〜第４
図の曲線は、そのベッドにおける温度が一様になるか又
は低下し始めるときそのサイクルを終止させることによ
り、如上の動作が達成されることを示している。

かくして、本発明の方法において、第１の気体と第２の
気体との混合物におけるその第１の気体の濃度は、次に
示すステップを通して、その第２の気体におけるその制
限された最大濃度以下へと減少される。即ち、そのステ
ップは、第１の気体と第２の気体からなる混合物中の第
１の気体の濃度を、所定の濃度以下へ減少させるための
方法において：前記混合物を第１の気体に対する選択的親和力を持つ吸
着剤のベッドと接触させ、且つ該ベッドの入口端から出
口端へと通過させ；前記ベッドに第１の気体を吸着させて前記所定の濃度以
下の気体状流出物を形成し、その吸着作用の継続につれ
て前記ベッドの入口端から出口端に向けて漸次減少する
第１の気体の濃度勾配を前記ベッド内に形成すると同時
に、第１の気体に対する吸着容量が減少するにつれて第
２の気体中の第１の気体濃度を増大させ前記ベッドの入
口端から出口端へと漸次前進する濃度前線を規定し；前記吸着剤のベッドの温度が、第１の気体の吸着が前記
ベッド内で進行している間は漸次増大し、そして前記ベ
ッドにおける第１の気体の吸着が停止すると、一様にな
り、次いで漸次減少するように変化する温度前線を前記
吸着剤のベッドに形成し、それによって温度の変化の割
合を規定し；前記ベッド内の温度前線の前進を温度変化の割合の変化
として検出し；さらに、前記温度変化の割合の変化が第１の気体に関して前記ベ
ッドの選ばれた飽和度に相当する所定値に到達した場合
に、その温度前線か又は濃度前線のいずれかが前記ベッ
ドを離れる前に、前記混合物の通過を中止させる諸ステ
ップを含んでいる。

この発明は、吸着剤ベッドのすべて又はその一部分が再
生を行なうに加熱される型式のシステム、再生を行なう
のに熱が適用されない型式のシステム、再生が減圧状態
において行われる型式のシステム、浄化気体流を利用す
る型式のシステムそしてそうした機能の１つ又はそれ以
上を組み合せた型式のシステムにも適用できるものであ
る。

本発明による更に別な特長によると、その再生の完全さ
はそのベッドにおける温度前線即ち傾度によって検出さ
れる。再生には熱を必要とするが、その熱は第１の気体
がそのベッドから脱着する際に吸収熱として吸収されそ
して脱着が続行しつつある間、冷却効果を実行する。脱
着が完了した場合、そのベッドは残りの熱をすべて保有
する。結果的に、完全な再生はそのベッドを通過する温
度前線としても検出できるが、そこにおいて、その温度
は、もしも加熱器なしシステムでの如く再生中に全く熱
を適用しないならば一様となり、加熱再生型システムで
は増加することになる。

再生サイクルは吸着サイクルに等しい期間である必要は
なく、大抵の場合、その期間に等しくないので、再生さ
れつつあるベッドは閉鎖され、そして加熱浄化、排気そ
の他それに類似した再生システムは、再生が完了したと
きにそれを停止した状態でなじまされる。そのサイクル
時間の残りは、例えば、その再生されたベッドを冷却す
るために使用されるので、それは、そのベッドへの流入
気体の流れが移されたときでの吸着にとっては好都合で
しかも効果的温度にある。

本発明による気体分留装置は、第１の気体と第２の気体
からなる混合物中の第１の気体の濃度を、所定の濃度以
下に減少させるための装置において：容器と；第１の気体が吸着剤に吸着されて、前記所定の濃度以下
の第１の気体を有する気体状流出物と、その吸着作用の
継続につれて前記ベッドの入口端から出口端に向けて漸
次減少する第１の気体の濃度勾配及び前記第１の気体に
対する吸着容量が減少するにつれて前記ベッドの入口端
から出口端へと漸次前進する濃度前線を規定する前記第
２の気体中の増大する第１の気体濃度と、そして吸着剤
のベッドの温度が、第１の気体の吸着が前記ベッド内で
進行している間は漸次増大し、そして前記ベッドにおけ
る第１の気体の吸着が停止すると、一様になり、次いで
漸次減少するように変化する温度前線とを形成するよう
な前記第１の気体に対する選択的親和力を持ち、それに
よって温度変化の割合を規定する吸着剤のベッドのため
の室と；前記ベッドの入口端において流入気体を配送するための
管と；前記ベッドの出口端からの流出気体を配送するための管
と；演算増幅器と抵抗器から成るアナログ回路へ入力を与え
る温度変化器を含み、前記ベッド内の温度を検知する位
置にあって、その温度前線の前縁が前記ベッドを離れる
のを防止するために、該ベッドの出口端から十分遠い予
め決められた点においてその温度前線の前進を検出し、
前記アナログ回路の１つの出力は、前記ベッド内の異な
る位置に順次等間隔に配置された前記温度変換器の出力
信号T₁〜T₄に基づき、 T₂−（T₁＋T₃）／２に比例した電圧であり、そして第２の出力は、 T₃−（T₂＋T₄）／２に比例した電圧であり、それらの変換器におけるその温
度前線に相当する温度変化の割合における変化は前記２
つの変化器の温度を比較することによって示される温度
検知手段と；前記ベッドを通る温度前線の前進と相関されたベッド内
の温度変化の割合における所定の変化の到達に応答して
信号を与えるための手段と；そしてその温度前線か又は濃度前線のいずれかが前記ベ
ッドを離れる前に、その信号に応答して気体の流入を止
めるための手段とから成っている。選択的に、この装置
にはかかる再生中において熱を適用させるための手段を
含むことができる。かかる手段はベッド全体を通して延
在しても良く、或は、その吸着サイクルの終りにおいて
も、その容量の２０％程度又はそれ以上に高い第１の気
体成分を持つその吸着剤ベッドの部分に対して、即ち、
吸着サイクル中にその流入気体にて初めに触れられる部
分のみに対して制限されても良い。この場合、その吸着
剤ベッドの残りの部分は再生中加熱されず、結果的に、
そこには加熱手段が設けられていない。従つて、ベッド
容積の加熱されない部分の大きさは必要に応じて変える
ことができる。通常ではそのベッド容積の1/4から3/4、
好ましくはその容積の1/3から2/3が加熱されることにな
る。

実際の場合、かかるベッドの加熱されない部分は保留ベ
ッドを構成するが、通常の吸着サイクルにおいてそれは
全く必要とされない。こうした場合、そこでの吸着剤
は、第１の気体の容積の２０％以下の比較的小さな部分
のみを吸着しようとする。しかしながら、その吸着剤は
加熱手段の備えられているベッドの部分に第１の気体が
十分に吸着されない好ましくない状態で第１の気体が流
出するのを防止するために存在する。ベッドの保留部分
における第１の気体に対する吸着力は、保留吸着剤が浄
化流が加熱されるかどうかにかかわらずその浄化流にて
再生される程度しか使用されず、そしてそこを通る浄化
流にてその部分から前方へ運ばれる第１の気体は、勿
論、その熱された部分を通過した後、そのベッドから効
果的に除去される。

本発明の装置は１つの吸着剤ベッドからでも構成ができ
るが、より好ましき装置では、適当な容器内に設けられ
ていて分留されるべき流入気体の受領及び流出気体の配
送に対する管に接続された１対の吸着剤ベッドを採用す
ることができる。かかる場合、１つのベッドは吸着のた
めに動作され、そして他のベッドは再生されつつあり、
従って、２−ベッド方式は流出気体の一部分について連
続流を与えることができる。

この装置は、又、再生中における圧力を低下させるため
の逆止め弁、又は絞り弁と、そしてそのベッド間で流入
気体流を切り替えそしてそこからの流出気体流を受ける
ための複合チャネル弁とを含むことができる。更に、調
節又は絞り弁をそこに含ませて、その流出気体の一部分
を分流させ、再生されつつあるベッドに逆に流す浄化気
体として使用することも可能である。

温度検知手段は吸着剤ベッドの如何なる部分における温
度でも検知することができる。

或る範囲迄の場合、ベッド内における検知手段の位置
は、その温度前線がそのベッドを抜け出る前にそのセン
サーがその温度変化に応動するのを可能ならしめるべく
そのベッドを通過する流出気体の流量にて決められる。
一般に、流量が多ければ多い程、その検知手段はそのベ
ッドの流出端から益々遠くに置かれることになり、その
温度前線がそのベッドから離れるのを防止するだけ十分
早期に検出されるのを保証し、そのシステムを調節され
た状態に置くことになる。

温度検知装置の型式及びそのベッドにおける標本化プロ
ープの位置は、その温度前線又は吸着前線の１つがその
ベッドを離れる前でのどの時点でそのサイクルを終止さ
せる信号を与えるかの尺度として監視されつつある温度
前線の一部分を検出するべく選択されることになる。特
定のシステムに対して要求される安全性についての余裕
は経験的に容易に決定され、使用される特定のシステム
に対するデータ及び曲線は第１又は第３図において示さ
れており、当業者においては訓練なしにも簡単に利用す
ることができる。

吸着前線がその吸着剤ベッドを通り抜けるのに要する時
間は次式を用いて決定される。即ち：上式において：ＳＣＦＭ＝流量、標準状態（７０゜F，１４．７psing
（１．０３Kg/cm²）ｃｕ．ｆｔ／ｍｉｎ．Ｍ＝溶質に対する吸着容積、ｌｂ．溶質／ｌｂ．吸着剤Ｍ＝Ｍｅ−ＭｒＭｅ＝入口温度及び相対湿度における平衡容積Ｍｒ＝吸着剤における残留溶質濃度 ρｂ＝吸着剤のかさ密度、ｌｂ／ｃｕ．ｆｔ．Ａｘ＝ベッドの断面積、ｓｑ．ｆｔ．Ｌ＝ベッドの活性（再生）長さ、ｆｔ． ρｏ＝Ｓ．Ｔ．Ｐ．における流体密度、ｌｂ／ｃｕ．ｆ
ｔ． γ＝破過に要する吸着時間、ｍｉｎ．Ｗ＝入口溶質比、ｌｂ溶質／ｌｂ乾燥気体Ｔｆ＝等温線の非直線性及び非等温吸着に対する修正係
数Ｔｆ＝（Ｍ／Ｍａ）Ｍａ＝吸着区域温度及び相対湿度における等価容積Ｃ＝溶質濃度減縮因子Ｃ＝−２．０２８７ｌｏｇ（C₁／C₀）−１．２２１〔１
−（C₁／C₀）〕 C₁＝出口溶質濃度 C₀＝入口溶質濃度（一致した単位）Ｈｄ＝質量移送ユニツトの高さ、ｆｔ．温度検出装置は、通常、１端では吸着剤ベッドに対して
そして他端では大気に開口している検知プローブを含ん
でおり、そのベッド内には積極的にそのベッドの温度に
応動する温度検知素子即ちセンサーが設けられている。

温度に応動するセンサーとして電気的なもの、機械的な
もの、化学的なもの又はそれらのいずれかの組合せとす
ることができ、温度変化に応答して信号を適当な弁機構
を制御し、流出気体における第１の気体が最大レベルに
到達された時点においてその吸着サイクルを終了させそ
してその流入及び流出気体を１つのタンクから他のもの
へと切換えるように配列されることが好ましい。

流出気体における第１の気体の含量が予め決められたレ
ベルに至るに要する時間はその吸着容積とそしてその吸
着剤の第１の気体含量とに直に相関される。気体は吸着
剤ベッドの長手方向を横切って進行するので、その第１
の気体の含量はその吸着剤による第１の気体の吸着率に
従って累進的に減少され、そして吸着熱は累進的に放出
される。吸着剤による第１の気体の吸着率は、第１の気
体容積、気体圧力温度及び気体の流量に依存しそして熱
の放散率を決定するので、流入気体の所定の温度及び圧
力に対して、サイクル交換が開始される時点でのその流
出気体における第１の気体の予め決められた最大レベル
は、吸着剤の第１の気体の負荷とその吸着剤の温度とが
予め決めれられたレベルに到達したときにのみ達成され
ることになる。結果的に、本発明では、吸着剤の第１の
気体の含有量つまり負荷によって吸着サイクルの長さを
かなり正確に調整することが可能であり、従って、その
温度前線か又は吸着前線による破過の危険を導入するこ
となく各乾燥サイクルにおけるその第１の気体の容積を
効果的に利用することが可能である。

結果的に、本発明による気体分留装置は、各吸着サイク
ル中、その吸着剤上における第１の気体の予め決められ
た負荷に応じて動作する。これは、もしも流入気体にお
ける第１の気体レベルが変わるとすると、吸着サイクル
の長さはそれ相応に自動的に調整されることを意味す
る。

結果的に、吸着サイクルはそうする必要があるまで終止
されずそして吸着剤についての不必要のな再生は回避さ
れることになる。かくして、それを吸着剤の保留容積に
樹立させることは不必要になる。吸着サイクルは利用さ
れる容積に依存するので、ここでは通常必要とされたよ
りも少ない容積の吸着剤で十分である。これと同時に、
各サイクル中に失われる浄化気体の容積は最小に保たれ
る。実際問題として、本発明の気体分留装置はその流入
気体での第１の気体含量によりそれらに課せられる要求
に従ってそれらの吸着サイクルを自動的に時調するの
で、かかる装置は需要サイクル分留装置とも呼ばれてい
る。

他方、その再生サイクルは、時間の長さにおいて、その
吸着サイクルと同じである必要がなく、好ましくは自動
的に異なるようにされる。多くの分留装置と違って、そ
の吸着サイクルは必要に応じてかなり引き伸ばすことが
できるので、その再生サイクルは、仮りにその吸着サイ
クルが続行するとしても、再生が完了したときに終らせ
るべく時間−制御されるか又は温度−センサ−制御され
ることになる。これは又、浄化流及びそのベッドの加熱
において使用されるエネルギがもはや不必要に浪費され
ないことを保証している。その再生サイクルは、温度セ
ンサーと連動されているので、その温度が一様になるか
又は上昇し始めるときに終了し、もしもそれが時調され
た再生サイクルの完了前であるならば、その吸着サイク
ルが終る前に、その脱着に対する熱はもはや吸収されな
いことを示している。温度センサーは、又、再生が完了
されるまでその吸着サイクルを終了しないようにするた
めに、再生サイクル・タイマーに連動されている。これ
ら２つのシステムのうちいずれが好ましいかはそのシス
テム条件に依存している。

吸着サイクルにおいてその温度前線がその吸着剤ベッド
を破過するのに必要とされる時間は次式を用いることに
より決定される。

即ち：上式において：Ｌ＝吸着剤ベッドの長さ、ｆｔ． U₀＝表面流体速度、ｆｔ．／ｍｉｎ． ρ＝流体密度、ｌｂ／ｃｕ．ｆｔ．Ｃｐ＝流体比熱、ＢＴＵ／lb_m−゜F γ_ａ＝吸着時間、ｍｉｎ． ρｂ＝吸着剤のかさ密度、ｌｂ／ｃｕｆｔ．Ｃｐｄ＝吸着剤の比熱、ＢＴＵ／lb_m−゜F Ｃ＝温度減少因子ｈ＝熱伝達係数、ＢＴＵ／ｍｉｎ．−ｓｑ．ｆｔ．−゜F ａ＝ベッド吸着剤の外側表面積、ｓｑ．ｆｔ．／ｃｕ．ｆｔ．温度減少因子“Ｃ”は、その温度減少比及びエラー関数
から引き出される。即ち：Ｃ＝〔（２Ｘ−１）／（−ｅｒｆ）〕^２上式において：ｘ＝（t₂−t₁）／（t_a−t₁） t₂＝最終出口温度、゜F t₁＝入口（又はベッド）温度、゜F t_a＝吸着区域温度、゜F 本発明によれば、温度検知素子即ちセンサーとしては如
何なる型式のものでも使用することが可能である。

加熱器なしシステム及び化再生型システムにおいて温度
前線の通過に伴う吸着剤ベツドでの温度における一様化
又は低下は、熱電対、サーミスタ及び温度トランスジユ
ーサのような多くの簡単な温度検知装置のいずれかによ
り極めて容易に検出される。こうしたものは、システム
のサイクル交換を制御するのに多くの方法において作用
される。

例えば、利用できる温度検知装置には以下のものが含ま
れる。即ち： 1.集積回路温度変換器 2.サーミスタ 3.プラチナ抵抗温度計（ＲＴＤ） 4.熱電対 5.バイメタル式温度スイツチ型式(1)，(2)及び(3)は、それらが電気抵抗又は電流の
関数として温度を示す点において、温度変換器と考えら
れる。

加熱器なし分留装置では、その温度前線の通過を検知す
る方法として３つの基本的方法があるが、別な方法又は
そうした方法の組合せも可能である。

1.入口温度よりも低いベツド温度（Tmax−T₁）が予め決
められた値、通常では、０．２゜F〜２０゜F（−１７．７
℃〜６．６７℃）に等しいとき、換言するのにそのベツ
ド温度が入口温度に予め決められた値を加えた温度、通
常では、０．２゜F〜２０゜Fに等しい値へと上昇するとき
における切換え動作。

2.正の定常状態又は時間の関数として負の温度勾配を検
知した時における切換え動作。

3.乾燥期間中に或る選ばれたベツド温度に到達した後に
おいて、通常では０．２゜F〜２０゜Fにある予め決められ
た値の温度上昇又は低下を検出した際における切換え動
作。

加熱器なし気体分留装置において、正の定常状態又は負
の温度勾配又は傾斜ΔＴ／Δｔ、即ち、その温度変化の
開始は２−室システムでの第２の吸着剤ベツドへの切換
え後にそのベツドを再生するのに必要な浄化流を制御す
るために使用される。加熱器なしの分留装置の場合、吸
着熱の消散を防止するには、第１の気体の負荷率には無
関係にその吸着サイクルを一定にするのが最善である。
故に、温度変化即ち勾配が生ずる時間(t)は完全再生に
必要な浄化気体を計算する際に使用される。もしもその
温度前線が乾燥期間の終りに相当する（計算による）領
域に温度センサーが設置されるとすると、必要とされる
浄化気体は次の簡単な式により計算される。

即ち：〔Ｉ〕Ｑｐ＝Ｑｆ（ｔｆ／ｔ）上式において：Ｑｐ＝必要とされる実際の浄化気体（ＳＣＦ）（ＳＣＦは、ｓｅｌｆ−ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｆｉｅ
ｌｄの略） Qp＝計算による必要な浄化気体（ＳＣＦ）ｔ＝温度勾配での変化に対する時間（秒）ｔｆ＝吸着サイクル時間（秒）加熱器なし分留装置における別の方法は、再生中、流れ
オイフイスでもつて浄化流を一定に保ち、そして負の温
度勾配が生じる時間(t)の関数として浄化流の時間を調
節することである。そのサイクルの終了前、例えばその
サイクルの２５〜７５％において温度前線が通過する場
所に温度センサーを設置し、そしてその前線がいつ実際
にそのセンサーを通過するかの関数としてその浄化流を
調節することは良いことであり、もしもその前線が計算
されたよりも早く通過するならば、余分な浄化流が必要
とされ、そしてもしも遅く通過するならば、少ない浄化
流が求められることになる。例えば、浄化流オリフイス
が最大負荷状態（２５％を再加圧のために残す）の下で
浄化流を再生期間の７５％に対して維持するべく寸法取
りされていて、しかも温度前線が最大負荷状態の下で吸
着サイクル時間の1/2後に通過する所にその温度センサ
ーを設置するものと仮定すると、必要とされる浄化即ち
サイクル時間は次の簡単な式によつて計算される。即
ち：〔II〕ｔｐ＝１．５（ｔｆ−ｔ）上式において：ｔｐ＝浄化−オン・サイクル時間（秒）ｔｆ＝吸着サイクル時間（秒）ｔ＝温度勾配での変化に対する時間（秒）温度前線がセンサーの下流にある場合での如く、もしも
勾配の変化が検知されないならば、加熱器なし分留装置
では最大の浄化気体が消耗されることになる。最大の浄
化気体は、最後には、その温度前線をセンサー領域へと
動かさせるとになる。勾配の変化が検知されない場合、
ｔは式〔Ｉ〕及び〔II〕において“０”であり、従つ
て、Qpは浄化流コントローラによつてのみ制限され、そ
して“ｔｐ”は“ｔｆ”という一層短い再加圧時間に制
限される。

温度前線の位置を監視する温度センサーを使用して浄化
流についての要件を決定する他の方法は当業者にとつて
明らかであろう。

第３の方法において、そのシステムには、入口温度ブロ
ーブと、そしてその入口端近くで各各層剤ベツド当て１
つのブローブとが付与されている。ベツド・センサー
は、その温度前線が正常な運転状態の下でその吸着期間
の２５％においてそれらブローブを通過するように位置
されている。もしもその前線が過度な流量状態下又は第
１の気体についての以上に高い負荷状態下でのように、
その吸着期間の２５％よりも早くそのブローブを通過す
るならば、浄化制御タイマーが余分な浄化期間を許すこ
とになる。他方、もしも第１の気体についての負荷が低
いとすると、その温度前線はその吸着期間の２５％より
も遅れてブローブ位置を通過することになり、再生中に
おける浄化時間を小さくする。

加熱再生型気体分留装置において、そこでの温度センサ
ーは、前述の米国特許第３，４４８，５６１号において
記述されているような湿度計センサーと同様に使用され
る。加熱再生型分留装置において、そのサイクルは加熱
器なし分留装置におけるよりもはるかに長いのが普通で
ある。吸着サイクルは、その分留装置の第１の気体につ
いての負荷状態に整合させるべく増大される。温度セン
サーは、その吸着前線がその出口を通り過ぎる前での計
算による温度前線の領域に位置される。これは、通常、
流下即ち出口端からベツド長さの1/2〜3/4にある。温度
勾配について変化（初期のベツド冷却期間後）が生じる
場合、そのベツドは切換えられ、そしつ湿つたベツドは
固定の時間期間にわたつて再生される。その後、再生さ
れたベツドは、その温度センサーが第２のベツドについ
て使用済みを示す迄、休止のまま保持される。その後、
ベツドは再び切換えられる。

加熱再生型ドライヤー及び加熱器なしドライヤーにおい
て、入口温度ブローブはベツドにおけるブローブの読み
左右することもある流入状態の変化を示すために使用さ
れる。入口の状態に変化を示すために使用される。入口
の状態における急激な変化はベツド・センサーにおいて
温度勾配の変動を作り出し、温度前線の通過を不正確に
表示する。入口温度ブローブはそのベツド・ブローブに
さし迫つた偽の表示を警告することによつてその誤りを
修正するために使用される。温度勾配の変化を機械的又
は電気的な再生のために制御信号に変換するには幾多の
手段が利用できる。電気的には、簡単なデジタル電子シ
ステムか又はマイクロプロセツサのいずれかが使用され
る。

本発明による好ましき実施例の装置は第５〜第９済にお
いて例示されている。

第５及び第６図のドライヤーは１対の乾燥剤タンクＩ及
びIIから成つており、そうした垂直に配送されている。
各タンクは、シリカゲル又は活性アルミナのような乾燥
剤のベツド１を含んでる。タンクＩ及びIIには、それら
のタンクに乾燥剤を充填したり排出したりするための充
填及び排出ボート８，９が与えられている。

２つのタンクは、各タンクへのそしてそれからの流入及
び流出気体の流れを切換えるために必要な弁を伴つて、
頂部と底部とにおいて２つの管のみによつて接続されて
おり、一方では、除去されるべき湿気を含む流入気体を
導入し、他方では、ドライヤーを通過して湿気の取り除
かれた乾燥流出気体を配送を実施する。

管２は、４つの弁Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを含む入口切換え弁４
へと湿つた流入気体を案内する。弁Ａ，Ｂの１つは流入
気体の流れを２つの入口管５及び６の１つに向けさせ
る。管５，６の１つは常にその流入気体を各タンクＩ，
IIの頂部へと導くが、管５，６の多のものは、弁Ｃ，Ｄ
に従つて栄、再生用流出気体の浄化流を管１１及びマフ
ラー１２を介して大気中に導く。

各タンクの底部には孔付の金属シリンダから作られた乾
燥剤支持体７があり、乾燥剤ベツド１をタンクＩ及びII
に保持している。タンクＩ及びIIそれぞれの底部からの
出口管１３及び１４は１対の玉逆止め弁１５，１６に通
じている。入口弁４は、後で記述されるであろう第６図
に示されている温度検知システムによつて作動される。

出口弁１５，１６は圧力作動される。オン−ストリーム
・タンクＩ，IIからの流出管における玉１５′，１６′
の１つは管１３，１４におけるオン−ストリーム流の切
換え及び始動に際して変位され、他方、かかる切換え時
間における玉１５′，１６′の他の１つは弁座に対して
移動し、減圧状態において管１３，１４の他のものを閉
鎖し、そして主流出流を出口管１７を介して流させる。

各出口管１３及び１４には、移動可能でしかも焼結のス
テンレス鋼ワイヤー・メツシユから作られたフイルタ・
スクリーン１０が設けられている。これは、さもなけれ
ば、乾燥剤支持体７を湖えてベツドから選ばれるかも知
らない乾燥剤の粒子を保有するよう作用し、出口弁１
５，１６及びそのシステムの残りの部分をかかる粒子に
よつて汚さないように清潔に維持する、弁１５，１６からは乾燥気体流出配送管１７が延在して
いて、乾燥された流出気体をドライヤーからそれが供給
されつつあるシステムへと配送される。管１７には湿度
センサーＨが設けられているが、これは任意であつて除
外することもできる。

弁４Ａ，Ｂには温度センサーＴ₁、タンクＩには第２の
温度センサーＴＳ₁、そしてタンクIIには第３の温度セ
ンサーＴＳ₂がそれぞれ設けられている。

狭い通路の交差管１９は、出口管１３，１４をまたいで
おり、弁１５，１６のいずれかが閉じられたときでの弁
１５，１６を通路即バイパスし、そして浄化流をオフ−
ストリーム・タンクに通じている管１３，１４へと与え
る。直径の小さい管１９は、浄化弁Ｃ，Ｄの１つが介い
たときにその下流の圧力が大気圧へと幻想されるので、
圧力低減機能を持つており、それは、又、使用し尽され
たタンクの再生のために弁１５，１６での流出気体から
抽気される浄化流の容積を計量する。浄化気体排出弁
Ｃ，Ｄは、必要に応じてそれらを開いたりそして閉じた
りする温度検知システムからの信号に従つて管１１，１
２を介する浄化流を制御する。圧力ゲージは、弁Ｃ，Ｄ
における圧力を読み出し、そして再生を受ける各タンク
に再生圧力を与えるために加えることができる。

もしも左側タンクＩが乾燥サイクルにおりそして右側タ
ンクIIが再生サイクルにあるとすると、弁４Ａ及び４Ｄ
は開き、弁４Ｂ及び４Ｃは閉じ、そしてドライヤーの動
作は以下の如く進行する。即ち、例えば、１００ｐｓｉ
ｇ（６．９８kg／cm²）、３０５ｓ．ｃ．ｆ．ｍ（８．
６３m³／ｍｉｎ）の流量、８０（２６．７℃）において
飽和された湿つた流入気体は、入口管２を経て入り、弁
４Ａ（弁４Ｂは閉じられている）を通過し、第１のタン
クＩの頂部に入り、例えばシリガゲル又は活性アルミナ
な乾燥在ベツ１を通つて下方平穏度センサー１ＴＢを通
りそのタンクの底部まで通過し、そこから、フイルタ１
０、管１３及び弁１５を通つて乾燥気体出口管１７へと
流れる。流出気体は、１００ｐｓｉｇ、２６５ｓ．ｃ．
ｆ．ｍ、露点−１００゜Fにおいて配送される。玉１６′
は、管１９を介したものを除いて、管１４への乾燥気体
の流入を防止する。乾いた流出気体の計量された部分、
４０ｓ．ｃ．ｆ．ｍ、は管１９を通して送られ、そこに
おいてその圧力は大気圧にまで低下され、その後、管１
４を通して再生サイクルにおれ第２のタンクIIの底部へ
と流れる。浄化流は、乾燥剤ベツド１を通して上方に流
れ、その頂部で管６に現われ、弁４Ｄを通過し、そして
管１１及びマフラー１２を介して大気中に放出される。

各ベツドが乾燥サイクルにある時間は使用済みベツドを
再生させるのに必要に時間よりもはるかに長いのが普通
であるので、浄化気体排出弁Ｃ，Ｄは、それらが乾燥剤
の再生を完了するのに必要な時間に対してのみ開かれる
ように、その温度検知システムにより作動される。この
時間が経過した場合、それらは閉じられ、再生されたタ
ンクIIは管１９を介して自動的に且つゆつくりと再加圧
される。

このサイクルは、固定されたサイクル時間が経過するま
で続行される。その時間の経過に際し、タイマーは、入
口管２を通して入る湿つた流入気体が管６を介してタン
クIIの頂部へと通過するように、弁４Ａ，４Ｂを切換え
る。この間、逆止め弁１６は管１４を開くべく移動し、
逆止め弁１５は管１３を閉じるべる作動するので、乾い
た流出気体はタンクIIの底部から乾燥気体配送乾１７へ
と流れることができ、その間、管１３は、逆に交差管１
９を介して弁１５をバイパスする浄化気体流を除いて閉
じられることになる。浄化流は、管１３を介して、再生
サイクルにあるタンクＩの底部へと進み、その後、ベツ
ドを通じて上方に管５へと進み、そして弁４Ｃ、管１１
及びマフラー１２を通して大気中に放出される。このサ
イクルは、再生時間サイクルが完了されるまで続行され
る。その時間が経過すると、温度検知システムは浄化気
体排出弁Ｃを閉鎖する。従つて、管１９はタンクＩをゆ
つくりと再加圧する。乾燥サイクルにあるタンクIIの動
作は、固定のサイクル時間が経過するまで、そのシステ
ムによつて続行され、その時間が経過した時点でタイマ
ーは弁４Ａ，４Ｂを反転し、サイクルを再始動させる。

通常、乾燥サイクルは、１５〜３５０ｐｓｉｇ（１．０
５〜２４．４２kg／cm²）のオーダーの超大気圧におけ
る気体でもつて実行される。浄化気体排出弁Ｃ，Ｄとの
組合せにある交差管１９における狭い通路は、その再生
サイクルが吸着サイクルの実行される圧力に比較してか
なり低下された圧力において実行されることを保証す
る。

第６Ａ図に示されている温度検知兼運転制御回路は、１
つの室から他の室への切換えを制御し且つ吸着サイクル
・タイミングを制御する２−カム・タイマー１CTを持つ
ている。適当なカム・タイマーとしては、Cramer NO.CT
B-2B-526;Bristol Saybrook NO.C11;及びEagle Sigal N
O.MP2がある。

カム１CT１は再生されたオフ−ストリーム室の再加圧を
検出することによつて切換えを開始する。

カム１CT２はそのオン−ストリーム室から再生された室
への流れを切換えることにより切換えを完了させる。

４つのソレノイド弁Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤは入口切換え弁４
の位置を制御しそしてカム１CT２に並列に接続されてい
る。

ソレノイドＡは、通常開いている（Ｎ／Ｏ）左側室入口
弁を制御する。

ソレノイドＢは、通常開いている（Ｎ／Ｏ）右側室入口
弁を制御する。

ソレノイドＣは、通常閉じられている(N/C)左側室浄化
気体排出弁を制御する。

ソレノイドＤは、通常閉じられている(N/C)右側室浄化
気体排出弁を制御する。

適当なソレノイド弁としては、Could Allied NO.3M781
及びAsco NO.826C46がある。

そこには、又、必要とされる浄化時間を決定しそして再
生中での浄化流時間を制御するための２つの単体カム・
タイマー２CT及び３CTがある。

タイマー２CTは左側の室に対する浄化を制御し、そして
タイマー３CTは右側の室に対する浄化する制御する。

適当な単体カム・タイマーとしては、Bristol Saybrook
NO.C11、 Cramer NO. CTB-2C-526及びEagle Signal NO.
MPD2がある。

２つのラツチ・リレー２ＣＲＬ及び３ＣＲＬは浄化制御
タイマー２CT及び３CTをリセツトする。

リレー２CRLは左側の室に対する浄化制御回路をリセツ
トし、そしてリレー３CRLは右側の室に対する浄化制御
回路をリセツトする。

適当なラツチ・リレーとしては、Clark Control NO.730
2SML及びPotter and Brumfield NO.KUBがある。

３つの制御リレー１CR，４CR及び５CRが備えられてい
て、そのうち、１CRはカム・タイマースイツチ１CT１と
連動されていて、浄化気体排出制御回路を動作させ、４
CRは右側室浄化制御タイマー３CTの動作を開始させ、そ
して５CRは左側室浄化制御タイマー２CTの動作を開始さ
せる。

適当な制御リレーとしては、Potter and Brumfield NO.
R10E1W2,Square D NO.3501及びG.E.NO.CR120L022002が
ある。

４つのスイツチ２CT１，３CT１，２CT２及び３CT２はソ
レノイドＣ，Ｄ及びカム・タイマー２CT，３CTの付勢を
それぞれ制御する。

そこには、又、その温度前線（吸着前線を伴う）が温度
センサーTS１及びTS２をいずれかの方向において通過す
るときにラツチ・リレー２CRL１及び３CRL１を解錠又は
トリツプさせる２つの温度スイツチ１TS及び２TSがあ
る。

スイツチ１TSは左側室浄化制御タイマーを停止させ、そ
してスイツチ２TSは右側室浄化制御タイマーを停止させ
る。

適当な温度スイツチとしては、United Electric NO.J1
1,Omega NO.8000及びBurlington NO.B-1Cがある。

第６Ｂ図において見られる如く、そこには、カム・タイ
マー１CTについて多くの回転カム位置があり、その各々
において、幾つかの部品の動作が異なつている。

動作シーケンスについての以下の記載において、そこに
は、第６Ｂ図におけるグラフの頂部におけるステツプに
対応して番号付けされた全体で８つのステツプにある。

ステツプ１：カム・タイマーのスタート位置(0゜)において、スイツチ
１CT１は開き、非通電にされる制御リレー１CRの動作を
中断し、そこで１CR１が切換わる。スイツチ１CT２は閉
じたままにありそしてそこに接続されている回路を励磁
する。

かくして、ラツチング・リレー・コイル２CRLが励磁さ
れ、そして２CRL１が切換わる。

タイマー２CT２は励磁されたままにあり、そして時間の
積算を開始する。スイツチ２CT２及び２CT１は閉じられ
る。

リレーコイル４CRは励磁されたままにありそしてリレー
４CRは閉じられる。

タイマー３CTは励磁されてそして切換わる。スイツチ３
CT２及び３CT１は閉じられる。

ソレノイドＡはスイツチ１CT２を通して励磁されたまま
にあり、左側の室に対する入口弁は閉じられたままにあ
る。ソレノイドＢ，Ｃ及びＤは非通電状態にあり、室１
の入口及び排出弁は閉じられてそしてその室を再加圧
し、室IIの入口弁は開きそしてその排出弁はセンサー作
動されて閉じられる。

温度スイツチ１TS及び２TSは共に開き、そして対応せる
温度センサーTS１及びTS２が作動されるまで開いたまま
に置かれる。

ステツプ２：カムが３０°回転すると１CT２はその回路を開いて、ソ
レノイドＡを非導電とし、左側の室Ｉに対する入口弁を
開いて、左側の室Ｉを吸着サイクルに置く。

ソレノイドＢは励磁されて右側室IIに対する入口弁を閉
ざしそしてそれを再生のためにオフ−ストリームの状態
に置く。ソレノイドＤは励磁されて、右側室に対する浄
化気体排出弁を開き、そしてその室を再生状態に置く。

タイマー２CTは走行し続く、時間は積算する。

タイマー３CTはラツチリルー３CRL１により励磁されて
走行し、続けそしてスイツチ４CR１を開く。

ステツプ３：さて温度前線が吸着剤ベツドでの温度センサーを通過す
るものと仮定する。ここで温度が一様になつてその後低
下すると、左側室の温度スイツチはトリツプされる。従
つて、リレーコイル２０CRUを解錠しているラツチリレ
ーが励磁されて、スイツチ２SC１がトリツプされる（即
ち、切換えられる。）タイマー２CTは非通電にされ、時
間積算を停止させ、スイツチ２CT２及び２CT１が開かれ
る。

タイマー３CTは走行し続け、ソレノイドの状態は変われ
ないままに保たれる。

ステツプ４：浄化タイマーが時間を使い果すと、スイツチ３CT２及び
３CT１が開き、他方、タイマー３CTが非通電にされ走行
を停止する。

ソレノイドＤも悲通電状態になるので、右側室IIに対す
る非出弁は閉じられ、その再生動作が停止される。

ステツプ５：カムが180゜回転した状態では、スイツチ１CT１が閉鎖す
る。すると、リレーコイル１CRが励磁されそして１CR１
が切換わる。ラツチング・リレー・コイル３CRLは励磁
されて、そして３CRL１が切換わる。タイマー３CTは励
磁されて、そして時間の積算を開始する。スイツチ３CT
２及び３CT１は閉じられる。

リレーコイル５CRは励磁されてそしてスイツチ５CR１は
閉じられる。タイマー２CTは励磁され、そしてスイツチ
２CT２及び２CT１は閉じられる。

ソレノイドＡ及びＢは変らないままにあるので、左側室
は吸着を続行し、そして右側室はオフ−ストリームの状
態に置かれる。ソレノイドＤ及びＣは共に非通電にされ
るので、ここで再生された右側の室は再加圧される。温
度スイツチ１TSは開く。

ステツプ６：カムが210゜回転すると、１CT２が切換わる。

ソレノイドＢが非通電状態にされて、右側室に対する入
口弁が開くので、その右側室は吸着サイクルに置かれ
る。

ソレノイドＡが励磁されて、左側の室に対する入口弁を
閉じるので、その左側の室はオフ−ストリームの状態に
置かれる。

ソレノイドＣは励磁されて、左側の室に対する浄化気体
排出弁を開き、そして再生のための浄化流をその左側の
室を通して流す。

タイマー３CTは走行し続く、そして時間を積算する。

タイマー２CTはリレー２CRL１を通して走行を続行し、
そしてスイツチ５CR１が開く。

ステツプ７：ここで、右側室は、その温度前線（吸着前線を伴う）が
そのベツドにおける温度センサーを通過するまで、吸着
サイクルを続行する。それが右側室に対する温度スイツ
チをトリツプすると、タイマー３CTが非通電となり、時
間の積算を停止する。解錠リレーコイル３０CRUが励磁
されて、ラツチリレー３CRL１がトリツプされる（即
ち、切換えられる）と、３CT２及び３CT１が開かれる。

タイマー２CTは走行し続け、そしてソレノイドの状態は
変らないままに維持される。

ステツプ８：左側の室は、浄化タイマー２CTが時間切れになる迄、再
生状態を続け、その時間切れに際して、スイツチ２CT２
及び２CT１が開く。

タイマー２CTは、そこで、非通電となりそして走行を停
止する。

ソレノイドＣは悲通電となり、左側室の排出弁を閉じ
て、そしてその室の再生動作を停止させる。

ここでそのサイクルが終り、新しいサイクルが前と同じ
順序で始まる。

第６Ｂ図は如上の動作順序を図式的に示している。

第７図に示されているマイクロ波−再生型ドライヤーは
１対のタンク110及び111から構成され、それらタンクの
各々は、それらの端部に入口102及び103を持ちそして他
端に出口104及び105を持つている。各々の入口及び出口
を横切つて設けられているのはワイヤーメツシユ又は孔
付の鋼板によつて作られたステンレス鋼支持スクリーン
106であつて、その目的は、気体がいずれかの方向に流
れる場合その乾燥剤粒子をタンク内に保有し、しかも上
流又は下流へのマイクロ波エネルギの伝達を防止するこ
とにある。

この場合、それらのタンクは乾燥剤即ち活性アルミナで
満たされているが、Na₁₂〔(Al₂)₁₂(SiO₂)₁₂〕3H₂Oのよ
うな分子ふるい又はシリカゲルを使用しても良い。乾燥
剤粒子は黒鉛で均一に被覆される。つまり、その薄膜の
厚さは数マイクロメートル、その量は約０．０１重量パ
ーセント程度で実施される。

タンク110及び111はシステム・ラインにて相互接続され
ていて、乾燥させるべき流入気体のいずれかのベツドの
入口への配送及びいずれかのベツトの出口からの乾燥さ
れた気体の回収を確保している。そこには、又、流出気
体から分けられた浄化流をいずれかのベツドの頂部に再
生用として向けさせそして各ベツドの底部を離れた後の
その流出気体を大気中に排出するための管も設けられて
いる。このシステムは湿り気体配送管120を含んでお
り、その管は湿つた気体を４−方向切換え弁121に送
り、それから管122か又は123のいずれかを通してタンク
110又は111の頂部に配送する。２つのタンクの出口間に
は同様な接続管124及び125が延在している。こうした管
に沿つた出口管126への流れは逆止め弁127及び128によ
つて制御される。別な管129は浄化気体計量兼減圧オリ
フイス130を介して管124及び125を相互接続し、そのオ
リフイスは再生サイクルにおけるドライヤ・ベツドの再
生のために乾いた流出気体から分流された浄化流の容積
を制御する。管129は浄化流をオリフイス130を通してタ
ンク110及び111の出口104及び105へと導く。浄化気体排
出管136は排出弁134，135を介して管122及び123を相互
接続して、排出管137及びマフラー138を介して大気に排
気している。

ドライヤーは各タンクにおける吸着剤ベツドヘマイクロ
波エネルギを適用することによつて再生を行なうように
適合されている。マイクロ波発生器システムは、２つの
タンクの中間にあつて、そしてマイクロ波発生器140，
順方向／反射モニター141，マイクロ波分離器142及び導
波管スイツチ143から構成されている。導波管スイツチ1
43は、マイクロ波エネルギを、２組の導波管144及び14
5、マイクロ波同調器146及び147、マイクロ波圧力窓148
及び149、そして移行区間150及び151のうちの１方を通
して２つのタンク110及び111のうちの１つにおける吸着
剤へと向けさせる。

各タンク110，111は、第６Ａ及び第６Ｂ図のものと同じ
制御システムに接続されている温度センサー152,153を
含んでいる。

もしもタンク110が乾燥サイクルにあつてそしてタンク1
11が再生サイクルにあるとすると、ドライヤーは次の如
く動作する。

管120を通り、２５〜350Psig（1.74〜24.42Kg/cm²）の
管圧における湿つた気体は、弁121及び管122を介してタ
ンク110に配送され、そこからベツド109を通つて出口へ
と下方に下がり、続いて、管124及び開放弁127を介して
排出管126へと流れる。弁128及び134は閉じられている
ので、管129及びオリフイス130を介したものを除いて管
124からの管125における流れ及び管122からの管136にお
ける流れを阻止するが、弁135は開いているので、タン
ク111からの浄化流を排出管137へと進める。流出気体の
１部分は管129及びオリフイス130を通過して、管125及
び再生サイクルにある第２のタンク111の底部へと入る
が、その圧力は管137が開放されているので大気圧にま
で下がる。その後、その流出気体はベツド109を通して
上方に移動し入口103に至り、そこから管136に流れ、浄
化気体排出管137及びマフラー138を通して大気中に放出
される。

これが進行している間、マイクロ波エネルギがマイクロ
波発生器140において発生され、そして順方向／反射モ
ニター141及び分離器142を通つて切換え装置143へと送
られ、そしてマイクロ波ガイド145、マイクロ波同調器1
47、圧力窓149及び移行区間151を通してタンク111内に
入れられる。マイクロ波エネルギは、マイクロ波吸収剤
即ち乾燥剤に付着している水にそのエネルギを伝達する
黒鉛により吸収され、そして水分は水蒸気として取り去
られる。

浄化気体流はオリフイス130を通して計量されてそして
減圧され、管129及び125を介して出口105においてタン
ク111に入る。タンク111から脱着された水蒸気は一掃さ
れ、入口103、管136における排出弁135、管137及びマフ
ラー138を介して大気中に放出される。水分のすべてが
タンク111から取り除かれると、多量のマイクロ波エネ
ルギが導波管151を通してマイクロ波発生器140に向けて
反射し戻される。入口及び出口スクリーン106はそのエ
ネルギが他の方向に出るのを防止する。モニター141は
大きな反射エネルギを検知し、そしてマイクロ波発生器
140を停止させる。温度センサー153は第５図の装置にお
けるのと全く同じ機能を実施し、その温度前線（吸着前
線を伴う）がセンサーを通過したときにそのタンクの切
換えを実施する。

タンク111が再生される（以下において記述されるシス
テムにて検出される如く）場合、弁135はタンク111を再
加圧するために閉じられる。予め決められた最小時間期
間がタンク111の再加圧のために割当てられている。そ
の後、タンク110は、その温度前線が温度センサー152を
通過するまで、その吸着サイクルを続行し、その通過に
際し、切換え弁121が180゜回転されて、流入気体を管123
を介して乾燥サイクルにある第２のタンク111の頂部へ
と転換する。それと同時に、弁127及び135が閉じられて
そして弁128が開かれる。ここで、弁134はタンク110を
減圧させそして浄化システムを大気圧へ開放するために
開かれる。浄化流は、管129、オリフイス130及び管124
を介して再生サイクルにあるタンク110の底部104へと通
過する。弁121が切換えられる時点において、マイクロ
波発生器140がターン・オンされ、そしてそこで発生さ
れたマイクロ波は順方向／反射モニター141及びアイソ
レータ142を通して切換え装置143へ送られる。切換え装
置143は、そのマイクロ波を、マイクロ波ガイド144、マ
イクロ波同調器146圧力窓148及び移送区間150を通して
タンク110内における吸着剤ベツド109へ向けさせる。マ
イクロ波エネルギは、マイクロ波吸収剤、即ちタンク11
0内での乾燥剤109に吸着されている水分を遊離するため
にそのエネルギを伝達する黒鉛、により吸収され、そし
てその水分は水蒸気として取り除かれる。オリフイス13
0、管129及び124を介してタンク110の底部へと進む浄化
気体は、タンク110から脱着された水蒸気は一掃して、
入口102、排出弁134、管136及び137、そしてマフラー13
8を通して大気中に放出する。

水分のすべてがタンク110から除去されると、大きなエ
ネルギが導波管を通してマイクロ波発生器に向けて反射
し戻される。入口及び出口スクリーン106はそのエネル
ギが他の方向に出るのを防止する。そこで、モニター14
1は、大きな％の反射エネルギを検知し、そしてその発
生器を自動的に停止させる。そこで、弁121，127，12
8，134及び135は、温度センサーによる動作に伴い、吸
着サイクルの終りにおいて再び切換えられ、そしてその
サイクルが繰り返される。

タンク110又は111が再生サイクルにある場合には常に、
マイクロ波発生器140が作動され、そして乾燥剤ベツド
は、乾燥剤を完全に再生させるのに必要な時間にわたつ
て浄化流にさらされて脱着される。この時間は、その乾
燥サイクル時間よりもかなり短いが、固定時間サイクル
によるのではなくて前にも指摘した如くそのベツド内で
の気体の湿気レベルにより決定され、その時間経過に際
して、マイクロ波発生器は停止される。

浄化気体流はその乾燥剤ベツドを室温に迄冷やすに十分
な時間にわたつて継続される室温での吸着作用は能率的
に行われる。浄化流は浄化排出弁134及び135の閉鎖にて
自動的に停止され、その使用済みベツドを再加圧し、次
のサイクルの準備をする。通常、使用済みベツドを完全
に再生させるには、０．５〜１時間が適当であり、そし
てそれを冷却するには1/2〜１時間で十分である。しか
しながらこうした時間は採用される乾燥剤により、他の
時間を採用されることは勿論である。

ベツドでの温度前線の通過の検出に基づいて再生を制御
するためのシステムは４つの温度変換器を各ベツドに採
用している。１つの変換器TT₁は吸着剤ベツドの頂部と
同じ高さに置かれ、そして変換器TT₄はそのベツドの中
央に位置される。残り２つの変換器TT₂及びTT₃は、前述
の２つのセンサーの中間に、平等に隔置される。それら
４つの変換器は、演算増幅器と抵抗器とから成るアナロ
グ回路への入力T₁〜T₄を与える。そのアナログ回路の出
力は以下の通りである。即ち： ◎ 出力１はに比例した電圧（正又は負）である。

◎ 出力２はに比例している。

変換器TT₂及び／又はTT₃の領域における温度前線に対応
せる傾斜の変化は２つの隣接せる変換器の温度を比較す
ることから解る。このシステムでは、その傾斜における
変化が問題の領域に近づくか又はそこから離れるとき、
負の出力を示すようになっている。

こうした２つの電圧出力は、限界を前以つて設定するた
めに比較され、そして簡単な論理ゲートを駆動して気体
分留装置を制御するのに使用されるか或はマイクロプロ
セッサ制御システムに関連して使用される。

この発明の利点の１つは、周囲の加熱又は冷却による連
続的温度勾配がアナログ回路によって打ち消される点で
ある。

本発明の気体分留装置は第２の気体又は混成気体からの
湿気のような第１の気体を吸着するように適合されたも
のであれば如何なる型式の吸着剤にも適用できる。吸着
剤としては、活性炭素、アルミナ、シリカゲル、マグネ
シア、各種金属酸化物、粘土、酸性白土、骨灰炭、モー
ビルビーズ（商標）などの湿気吸着化合物がある。

分子ふるいを使用しても良いが、多くの場合、そうした
ふるいは湿気除去特性を持っている。このクラスの材料
は天然か又は合成の沸石を含み、そこでの気孔の直径は
数オングストローム程度から１２〜１５Ａ又はそれ以上
にまで変動していても良い。使用できる天然沸石として
は菱沸石及び方沸石がその代表である。使用できる合成
沸石としては、米国特許第2,442,191号及び同第2,306,6
10号において記述されているものを含んでいる。こうし
た材料はすべて乾燥剤として良く知られており、詳細に
ついては文献を参照されたい。

図面に示され且つそれに関連して記述される気体分留装
置はすべて、浄化気体が流入気体に対して逆流する型式
の浄化流再生に適合されている。周知の如く、それは吸
着剤ベッドに対して最も効率的な方法である。気体は吸
着剤ベッドを通して１つの方向に通過するので、吸着剤
についての第１の気体含量は累進的に減少し、通常の場
合、そのベッドの出口端において吸着される第１の気体
の量は最も少ない。結果的に、ベッドの一層飽和された
部分からそのベッドの左程飽和されていない部分への第
１の気体の駆動を避けるように再生用浄化気体をその出
力端から導入し、それにより必要とされる再生サイクル
時間を引き延ばすことは技術的に見て極めて好ましい。
もしもその洗浄流がその出口端において導入されるとす
ると、量的には少ないがそこにある第１の気体はその浄
化流にて除去されてそしてそのベッドの他端に向けて運
ばれる。かくして、ベッドはその出口端から累進的に再
生され、そして第１の気体はすべて、それがその入口端
に現われる前、極く僅かな距離だけそのベッドを通して
運ばれる。

それにもかかわらず、或る目的では、浄化流を流入側流
れと同じ方向に流すのが望ましい場合もある。本発明に
よると、吸着剤における第１の気体含量を普通に行われ
るよりもはるかに高いレベルと運ぶことが可能である。
それは、第１の気体に対して、今迄に可能であつたより
もはるかに正確な時点においてその流れを遮断する温度
検知素子による保護作用のおかげである。結果的に、多
くの場合において、もしもそのベツドが全体を通してそ
の飽和点近くに至ると、その浄化流が入端で入るか又は
流出端で入るかにはほとんど差がないので、本発明で
は、逆流再生が大抵の場合に好ましいとしながらも、両
型式の動作を考慮している。

図面に例示されている装置では、各タンク当り、１〜４
のうちのいずれかの数の温度センサーを持つている。タ
ンク当り２つ、３つ又はそれ以上のセンサーは、１つ又
はそれ以上のセンサーがグループとして故障することが
あるにもかかわらず、動作の信頼性を高めることにな
る。そうしたセンサーはベツド内での異なるレベルに置
かれるので、吸着サイクル中では１つの方向において、
又、再生サイクル中では同じ又は反対の方向においてそ
の温度前線がベツドを通して累進的に通過するのが追従
されることになる。前にも述べたように、吸着サイクル
が続行するにつれて、その温度前線はそのベツドの入口
端から出口端に向けて徐々に移動することになる。故
に、その前線の通過はその出口端近くにあるセンサーよ
りもその出口端からより遠くにあるセンサーをより早め
に作動することになる。互いに或る距離をもつて隔置さ
れている２つのセンサーは異なる時点において作動さ
れ、この事実は、再生及び再加圧のような異なる段階の
サイクルを異なる時点において作動させるのに使用され
る。

かくして、再生サイクルに対しては、そのサイクルの時
刻Ａでその前線を検出するためにそのベツドの出口端か
らかなりの距離だけ隔置した点例えばそのベツドの下方
半分の位置に１つのセンサーを採用し、そしてベツドが
乾燥サイクルに置かれる前での再生サイクル中にそのベ
ツドの冷却を確保するだけで十分早めに例えば再生サイ
クルにある加熱器が遮断されるようにそれら加熱器の遮
断を実施することが可能である。第２の中間センサーは
浄化気体排出弁の閉鎖を実施しそして再生されたベツド
を再加圧するために使用される。ベツドの後端における
第３のセンサーはサイクルスイツチの切換えを実施し、
そして乾燥サイクルを終止させることになる。この場
合、再生サイクル時間はタイマーによつてではなくてセ
ンサーによつて決定されるので、タイマーは必要とされ
ない。

吸着剤ベツド内におけるセンサーはそのベツドの直径内
の如何なる深さにも置けるが、その出口からの距離は、
そのベツド内における温度前線の走行速度及び輪郭に影
響する気体速度と温度とに依存する。前に論議された他
の因子は、流入気体における第１の気体含量及びセンサ
ーの作動されるレベルである。

ベツド内でのセンサーの正確な場所は、そのベツドを再
生するに要する時間の長さ及び流出物の抜け出し防止と
いう２つの因子の１つによつて決定される。センサーは
次のように、即ち、最悪の流入流量及び温度条件の下で
流出する第１の気体の濃度が過剰になる前にそのセンサ
ーがその温度前線を検知するように位置され且つ調整さ
れなければならない。しかしながら、そのセンサーは、
検知素子を作動させるだけ十分にベツドを飽和させるに
必要な第１気体の量が所定の再生時間サイクル内で脱着
されるように置かれなければならない。かくして、加熱
器なし型のように、その再生時間がベツドでの増加され
た水分と不均衡的に増大するドライヤにおいて、センサ
ーはその入口近くに移動されることになり、そのベツド
は、加熱型ドライヤにおけるよりも低い全乾燥気体流に
よつて使い尽されることになる。

前にも述べた如く、いずれかの与えられた吸着状態の下
で吸着サイクルを終止させるために適当な時間において
その温度前線を検出するセンサーの適切な位置決めは、
前述の因子を考慮することにより経験的に決められ、第
１〜第４図において例示されている如きその装置に対す
るデータが得られる。

以下に示される例は、本発明によるドライヤ・システム
の動作に対する好ましき方法を示している。

実施例１各々が長さ５０吋（約127cm）、直径8.25吋（約２１c
m）、活性アルミナを含む２つの乾燥剤ベツドを持つ第
５図に示されている型式の２−ベツド加熱器なしドライ
ヤが、相対湿度90％、入口温度100゜F〜７０゜F、そして
入口圧力９０psigにある空気を乾燥するために使用され
た。空気の表面流速は５５ft/min(16.8m/min)であつ
た。各ベツドにおいて、基準温度センサーはベツドの中
央に設けられ、ベツド中央の温度よりも約１℃高い温度
に動作する２つの温度センサーＸ及びＹは、Ｘがそのベ
ツドの出口端から１２吋（約３０cm）、Ｙが６吋（約１
５cm）の所にそれぞれ設けられ、そして１つの温度セン
サーＺは、ベツドからの温度前線の抜け出しを検出する
ためにその出口に設けられた。

各サイクルはセンサーＹが警報されたときに終止される
ものとした場合での入口温度１００゜F、９０゜F（３２．
２℃）、８０゜F及び７０゜Fの各々における乾燥サイクル
に対するデータは表Ｉに与えられている。

上記データからして、センサーＸ及びＹのそれぞれに対
する警報は流出気体での安全な湿気レベルでその乾燥サ
イクルを終止させる時点において与えられているが、セ
ンサーＺには全く警報がないので、このことは温度前線
の破過の充分以前だつたことが解る。又、それらサイク
ルの異なる時間からして、センサーは流入空気の湿気レ
ベルにおける変動に一致させるべくサイクル長さを調整
するのを可能にし実用に際しての再生回数を少なくして
乾燥剤の寿命を長持ちさせることは明らかである。

第８図における曲線は、乾燥時間に対する乾燥剤ベツド
の温度゜Fにおける変化を示している。このドライヤが時
調されたサイクル間隔で動作するとして、適切な湿気レ
ベルを持つ流出気体の配送を確保するには、曲線Ｉにお
いて示されているように、乾燥サイクル間隔を４分に設
定して100゜Fでの破過を防止することが必要であろう。
もしもそれを越えて運転するとなると、吸着熱はその流
出気体によつてベツドから持ち去られることになる。こ
のことは、そのドライヤ・ベツドが曲線II，III及びIV
の場合に早めに再活性化されたことを意味する。

流入空気の湿気分が更に減少されるにつれ、或はもしも
その流入流量が減少されるとするならば、そのサイクル
時間はそれに従つて延長されることになる。サイクル時
間としては６０分及びそれ以上が可能である。

実施例２各々が長さ３８吋（約９７cm）、直径12.4吋（約３１c
m）、142 Ibs(63.9kg)のシリカゲルを含んだ２つの乾燥
剤ベツドを持つ第７図に示されている型式の２−ベツド
加熱再生型ドライヤーが、相対湿度４０％、100゜Fそし
て入口圧力９０psigにある空気を乾燥するために使用さ
れた。流量は５２ft/min(15.8m/min)の表面流速に等し
い294 SCFM(8.32m³/min)であつた。表IIにおいて示され
ている如く、６吋（約15.3cm）毎に隔置されている４つ
の温度センサーＡ，Ｂ，Ｃ及びＤは各ベツド内に設けら
れた。１つのセンサーＤはそのベツドからの温度前線の
抜け出しを検出するためにその出口に設けられた。そう
したセンサーは、各位置におけるベツドの温度を測定す
ることによつて、そのベツドの入口から出口への温度前
線の前進を検出した。各位置におけるセンサーＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄの各々によつて得られる温度データは、第９図に
おける曲線Ｉ，II，III，IVそれぞれにおいて時間に対
してグラフ化されている。流出露点はグラフとして示す
には低過ぎるが、p.p.m(parts per million)で示す。流
出湿気は試験の終了時間に対して表IIIに示されてい
る。試験は、前線の破過が１５p.p.mから300p.p.mまで
の流出気体の湿気分の検出を通して明らかなになつたと
きに終了された。

流出破過時点は、流出気体湿気分が試験開始後約４時間
で１５p.p.mを越えたときに到達された。センサーＡ〜
Ｃは破過を防止するのに十分早い時点で作動されたこと
は明らかであり、又、それらセンサーはその位置でその
温度前線の到着が検知できるのであればいかなる場所で
も使用できることになる。かくして、そのサイクルは、
所望の湿気分を持つ流出気体の配送を保証するために、
ベツド中の選ばれた任意な場所でしかも任意な選ばれた
温度において終止させることができた。

以上、本発明が気体を乾燥するための乾燥剤ドライヤー
及び方法を主体にして記述されはしたが、当業者におい
ては、吸着剤を適当に選ぶことにより、この装置が気体
状混合物から１つ又はそれ以上の気体状成分を分離する
ためにも使用できることは容易に理解されよう。かかる
場合、吸着剤から吸着した成分が熱の適用により、そし
て選択的ではあるが、再生中での減圧により除去され
る。かくして、この方法は、石油炭化水素流及びそれを
含む他の混合気体からの水素の分離、窒素からの酸素の
分離、飽和された炭化水素からのオレフインの分離など
に使用することができる。こうした目的のために使用で
きる吸着剤は各種文献に記載されており、当業者にとつ
ては周知なので、ここでの説明は省略する。

多くの場合において、空気から湿気を除去するのに有用
な吸着剤は、又、活性化炭素、ガラス綿、吸着綿、金属
酸化物、アタパルジヤイト及びベントナイトのような粘
土、酸性白土、骨灰炭及び天然又は合成の沸石のような
その混合物から１つ又はそれ以上の気体成分を優先的に
吸着するために使用される。沸石は、プロパン及び高い
パラフイン炭化水素、或はブテン或は高オレフインとの
混合物から、窒素、水素及びエチレン又はプロピレンの
ようなオレフインを除去するのに特に有効である。沸石
の選択は材料の気孔寸法に依存する。入手できる沸石の
選択的吸着率については各種文献に示されているので、
特別な目的に対する材料の選択はかなり簡単であり、そ
して本発明の一部分を形成していない。

吸着剤が唯１回の通過において複数の材料を分離するの
に使用される場合もある。例えば、活性アルミナは水蒸
気と二酸化炭素とを共に吸着するが、これとは対照に、
モービルビーズはかかる混合物に対して水蒸気のみを吸
着する。

この目的のために採用される装置は第５及び第７図に示
されているのと同じであり、そしてその方法は、分離さ
れるべき成分の割合、利用される吸着剤の動作圧及び温
度及び容積に従つて適当に修正できる。

しかしながら、この方法は気体の乾燥における特定の応
用であつて本発明の好ましき実施例であるものと理解さ
れたい。

【図面の簡単な説明】

第１〜２Ａ，Ｂ図は本発明による加熱器なしドライヤー
の一般的方法の特性の一例を示す図であり；第３〜４図は本発明による加熱−再生型ドライヤーの同
様の特性の一例を示す図であり；第５図は本発明による２−ベツド加熱器なし乾燥剤ドラ
イヤーの概略図であり；第６Ａ図は、第５図による加熱器なしドライヤーの温度
検知兼動動作制御回路の概略配線図であり；第６Ｂ図はベツドのサイクル切換えを制御する第６Ａ図
のカム・タイマーの動作シーケンスを示している時間ブ
ロツク図であり；第７図は本発明による２−ベツド加熱再生型乾燥剤ドラ
イヤーの概略図であり；第８図は、詳細データが例１において示されている４つ
の乾燥サイクルの乾燥時間に対する乾燥剤ベツド温度の
グラフであり；第９図は、詳細データが例２において示されている４つ
の乾燥サイクルの乾燥時間に対する乾燥剤ベツド温度の
グラフである。Ｉ，II：タンク１：ベツド２：入口ライン４：切換え弁５，６：ライン７：サポート８，９：ポート 10：フイルタ・スクリーン 11：ライン 12：マフラー 13，14：ライン 15，16：逆止め弁 15'，16'：玉 17，19：ライン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の気体と第２の気体からなる混合物中
の第１の気体の濃度を、所定の濃度以下へ減少させるた
めの方法において：前記混合物を第１の気体に対する選択的親和力を持つ吸
着剤のベッドと接触させ、且つ該ベッドの入口端から出
口端へと通過させ；前記ベッドに第１の気体を吸着させて前記所定の濃度以
下の気体状流出物を形成し、その吸着作用の継続につれ
て前記ベッドの入口端から出口端に向けて漸次減少する
第１の気体の濃度勾配を前記ベッド内に形成すると同時
に、第１の気体に対する吸着容量が減少するにつれて第
２の気体中の第１の気体濃度を増大させ前記ベッドの入
口端から出口端へと漸次前進する濃度前線を規定し；前記吸着剤のベッドの温度が、第１の気体の吸着が前記
ベッド内で進行している間は漸次増大し、そして前記ベ
ッドにおける第１の気体の吸着が停止すると、一様にな
り、次いで漸次減少するように変化する温度前線を前記
吸着剤のベッドに形成し、それによって温度変化の割合
を規定し；前記ベッド内の温度前線と前進を温度変化の割合の変化
として検出し；さらに、前記温度変化の割合の変化が第１の気体に関して前記ベ
ッドの選ばれた飽和度に相当する所定値に到達した場合
に、その温度前線か又は濃度前線のいずれかが前記ベッ
ドを離れる前に、前記混合物の通過を中止させる諸ステ
ップからなる方法。
【請求項２】前記第１の気体は水蒸気であり、そして前
記吸着剤は乾燥剤であることを特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載の方法。
【請求項３】前記ベッドに接触した前記第１の気体の濃
度よりも低い濃度の気体の浄化流を通過させることによ
って、第１の気体をそのベッドから脱着させ、そして順
序通りに吸着及び脱着サイクルを繰り返すことを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項４】前記第１の気体を脱着させるのに十分なだ
け高温において、吸着された第１の気体を前記ベッドか
ら除去することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の方法。
【請求項５】吸着が行なわれたよりも低い圧力において
その吸着された第１の気体を前記ベッドから除去するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項６】大気圧以下の圧力においてその吸着された
第１の気体を前記ベッドから除去することを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項７】前記ベッドに接触しながらその気体状混合
物の通過が、その温度前線が予め決められた距離だけ前
記ベッドを通して走行したときに自動的に中止されるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項８】吸着剤の２つのベッドを採用し、そのうち
の１つは前記第１の気体の吸着のためのサイクルにおい
て使用され、他方、残る１つは前記始めのベッドからの
流出ガスを含む浄化流により前記第１の気体を脱着させ
るためのサイクルにおいて使用されることを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項９】脱着サイクルにおける前記ベッドは室温に
おいて浄化流を受けることを特徴とする特許請求の範囲
第８項に記載の方法。
【請求項１０】脱着サイクルにおける前記ベッドは、前
記水蒸気の脱着を助けるのに十分な高温においてその浄
化流を受けることを特徴とする特許請求の範囲第８項に
記載の方法。
【請求項１１】脱着サイクルにおける前記ベッドはその
吸着サイクルに対する圧力よりも低い圧力においてその
浄化流を受けることを特徴とする特許請求の範囲第８項
に記載の方法。
【請求項１２】第１の気体と第２の気体からなる混合物
中の第１の気体の濃度を、所定の濃度以下に減少させる
ための装置において：容器と；第１の気体が吸着剤に吸着されて、前記所定の濃度以下
の第１の気体を有する気体状流出物と、その吸着作用の
継続につれて前記ベッドの入口端から出口端に向けて漸
次減少する第１の気体の濃度勾配及び前記第１の気体に
対する吸着容量が減少するにつれて前記ベッドの入口端
から出口端へと漸次前進する濃度前線を規定する前記第
２の気体中の増大する第１の気体濃度と、そして吸着剤
のベッドの温度が、第１の気体の吸着が前記ベッド内で
進行している間は漸次増大し、そして前記ベッドにおけ
る第１の気体の吸着が停止すると、一様になり、次いで
漸次減少するように変化する温度前線とを形成するよう
な前記第１の気体に対する選択的親和力を持ち、それに
よって温度変化の割合を規定する吸着剤のベッドのため
の室と；前記ベッドの入口端において流入気体を配送するための
管と；前記ベッドの出口端からの流出気体を配送するための管
と；演算増幅器と抵抗器から成るアナログ回路へ入力を与え
る温度変換器を含み、前記ベッド内の温度を検知する位
置にあって、その温度前線の前縁が前記ベッドを離れる
のを防止するために、該ベッドの出口端から十分遠い予
め決められた点においてその温度前線の前進を検出し、
前記アナログ回路の１つの出力は、前記ベッド内の異な
る位置に順次等間隔に配置された前記温度変換器の出力
信号Ｔ_１〜Ｔ_４に基づき、Ｔ_２−（Ｔ_１＋Ｔ_３）／２に比例した電圧であり、そして第２の出力は、Ｔ_３−（Ｔ_２＋Ｔ_４）／２に比例した電圧であり、それらの変換器におけるその温
度前線に相当する温度変化の割合における変化は前記２
つの変換器の温度を比較することによって示される温度
検知手段と；前記ベッドを通る温度前線の前進と相関されたベッド内
の温度変化の割合における所定の変化の到達に応答して
信号を与えるための手段と；そしてその温度前線か又は濃度前線のいずれかが前記ベ
ッドを離れる前に、その信号に応答して気体の流入を止
めるための手段とから成ることを特徴とする装置。
【請求項１３】一対の容器を含み、各々はその内部に吸
着剤のベッド用の室を持つと同時に、流入気体に対する
配送管、流出気体に対する配送管及び前記ベッドの中央
部分にある温度検知手段を持っていることを特徴とする
特許請求の範囲第１２項に記載の装置。
【請求項１４】吸着された水蒸気の前記ベッドからの浄
化流による脱着のために、１つの容器から他の容器へと
流出気体の一部分を転換するための手段を更に含んでい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１２項に記載の装
置。
【請求項１５】前記ベッド上に吸着された気体の脱着を
助けるのに十分に高い温度へと前記吸着剤のベッドを前
記容器内において加熱するための手段を更に含んでいる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１２項に記載の装
置。
【請求項１６】前記加熱手段は吸着される気体のその容
量の少なくとも２０％にまで吸着されたベッドの部分の
みを加熱するように配列されていることを特徴とする特
許請求の範囲第１５項に記載の装置。
【請求項１７】吸着中における圧力以下に脱着中におけ
る圧力を低下させるための手段を更に含んでいることを
特徴とする特許請求の範囲第１２項に記載の装置。
【請求項１８】前記容器には加熱装置が設けられていな
いことを特徴とする特許請求の範囲第１２項に記載の装
置。
【請求項１９】前記吸着剤のベッドには４つの温度変換
器が設けられており、１つの変換器は前記吸着剤のベッ
ドの頂部に隣接し、１つの変換器は前記ベッドの中央に
あり、そして残り２つの変換器はそうした２つの変化器
の中間に平等に隔置されていることを特徴とする特許請
求の範囲第１２項に記載の装置。
【請求項２０】前記２つの電圧出力は限界を前以って設
定するために比較されそしてその気体分留装置を制御す
るために簡単な論理ゲートを駆動するべく使用されるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１２項に記載の装置。
【請求項２１】前記２つの電圧出力は限界を前以って設
定するために比較されそしてマイクロプロセッサとの組
合せにおいて使用されることを特徴とする特許請求の範
囲第１２項に記載の装置。