JPH0649128B2 - 低露点脱湿装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガスを冷却することによりガス中の水分を着
霜させて除湿する低露点脱湿装置に関し、特に寒冷地に
おける都市ガスの脱湿装置として有用な低露点脱湿装置
に関するものである。

〔従来技術〕

都市ガスの脱湿におけるガスの露点温度の設定は、四季
の外気温度、及び市中へガスを直接送る圧送と、球形ホ
ルダーへ充填する圧入などの条件によって行われる。一
般の温暖地域では露点温度が０℃以上となるため、結露
による除湿だけでよいが、寒冷地域では２０℃と−２０
℃の間で変化するため、結露による除湿と着霜による除
湿という２つのパターンが必要となる。さらに、前記圧
送の場合は、冬季の寒冷地域では地中温度が外気温度よ
り高くなるので、露点を余り下げる必要はないが、圧入
の場合は球形タンクが外気に晒されて低温となるので、
低露点のガスを得る必要が生じる。

ところで、都市ガス中に含まれる水分を０℃以下の露点
まで脱湿できる装置としては、例えば特開昭５４−６３
５４０号公報等に開示されたものが知られている。かか
る脱湿装置においては、第３図に示すように、脱湿すべ
きガスが、四方切換弁３１を介して一方の熱交換器３２
に入り、その伝熱管３２ａに付着している氷又は霜（以
下、単に霜と記す）と熱交換することにより０℃付近の
露点まで予冷され、次に連通路３３を通り、ドレン分離
器３４を介して他方の熱交換器３５に入り込み、目標と
する露点以下の冷媒が供給されている伝熱管３４ａによ
って冷却され、ガス中の水分が伝熱管３５ａ表面に着霜
して除去され、このようにして脱湿されたガスが四方切
換弁３１を介して送り出されるように構成されている。
また、前記一方の熱交換器３２においては、伝熱管３２
ａの表面に付着していた霜がガスの熱により溶解されて
熱交換器下部の水溜め部３２ｂへ落ち、外部へ排出され
る。尚、前記冷媒は、電磁弁３６、３７を介していずれ
か着霜させるべき伝熱管３２ａ又は３５ａに供給される
ように成されている。こうして、一方の熱交換器３２に
おける伝熱管３２ａの表面の除霜が完了し、かつ他方の
熱交換器３５の伝熱管３５の表面の着霜量が多くなる
と、四方切換弁３１及び電磁弁３６、３７が切り換えら
れることにより、上記工程がそれぞれ反対の熱交換器に
おいて行われ、除霜予冷工程と着霜脱湿工程が一対の熱
交換器３２、３５において交互に行われるのである。な
お、前記冷媒を供給する冷凍機における凝縮熱は、冷却
水にて系外へ排出されている。

しかしながら、上記の構成では、脱湿されたガスは−２
０℃近くのガスとなっており、下流の配管及び球形ホル
ダーは低温材を使用しなければならなくなる。これを回
避するために、ガス出口管にガス−ガス熱交換器３８を
配設して脱湿装置に入ってくるガスと熱交換させて再加
熱することや、他の熱源により再加熱することが考えら
れる。しかし、前者は、脱湿されたガスが低温であるた
め、入ってくるガス中の水分が凍結して、熱交換器が詰
まる可能性が大きくなるという問題を生じ、また後者
は、他の熱源より熱を供給するため余分なエネルギーを
必要とするいった問題がある。

また、第４図に示すように、一対の熱交換器４１、４２
を配設するとともに三方切換弁４３にてこれら熱交換器
に交互にガスを供給し、着霜側の熱交換器４１（又は４
２）に冷媒又は冷ブラインを、除霜側の熱交換器４２
（又は４１）に温冷媒、温ブライン、温水等を供給する
ようにした脱湿装置においても、０℃以下の露点のガス
を得る場合には同様に下流側を低温材で構成する必要が
ある。さらに、露点が０℃以上の場合には、熱交換器で
は単なる結露脱湿を行うため、その場合に結露した水分
が飛散するのを防止できるようにデミスタを内蔵したド
レイン分離装置４４がガス出口管４５に配設されてい
る。しかし、上記着霜脱湿の際には、微量の霜によって
前記デミスタが目詰まりを起こす虞れがあり、ガス出口
管４５をドレン分離装置４４をバイパスするように分岐
して三方切換弁４６にて切り換えを行う必要がある。

一方、上記の問題を解決したものとして、実開昭５７−
１０３１１９号および実開昭５８−４８３２４号には、
冷凍機の冷媒を直接供給して、脱湿後の低温のガスを加
熱するとともに、その後、低温となった上記冷媒によ
り、入ってくるガスを冷却して脱湿を行う構成が開示さ
れている。

ところが、上記の構成では、冷凍機の冷媒を直接供給し
ているため、冷凍機の冷凍サイクルが直接影響を受けて
動作が不安定になり易い。このため、冷媒の液戻りを生
じることもあり、この液戻りは圧縮機での液圧縮を招来
するので、圧縮機が破損する虞がある。また、上記の構
成では、脱湿のためにガスが予冷用と脱湿用との２段の
熱交換器を通過しているので、圧損が大きくなるといっ
た問題点を有している。

〔発明の目的〕

本発明は、上記従来の問題点を考慮してなされたもので
あって、着霜脱湿の場合に冷凍機の廃熱（凝縮熱）を利
用して安定な脱湿処理を行うことができるとともに、脱
湿したガスの温度を高くして低温材の使用範囲を限定で
きるようにし、かつ結露脱湿の場合にも対応できる低露
点脱湿装置の提供を目的とするものである。

〔発明の構成〕

本発明の低露点脱湿装置は、脱湿すべきガスを交互に供
給可能な一対の熱交換器を並設し、これら熱交換器を冷
却して除湿するための冷凍機を設け、この冷凍機の蒸発
器で冷却される熱媒体または凝縮器で加熱される熱媒体
を上記一対の熱交換器の一方に選択的に供給する熱媒体
循環ラインを冷凍機の冷媒循環ラインとは別に設け、か
つ前記熱交換器に接続されたガス出口管に、上記冷凍機
の凝縮器で加熱された熱媒体を熱媒体循環ラインにより
供給可能な後置熱交換器を配設したことを特徴とするも
のである。ここで、前記熱媒体には冷凍機の蒸発器で冷
媒と熱交換した冷媒、冷ブライン、凝縮器で温冷媒と熱
交換した温冷媒、温ブラインや温水等を含むものであ
る。

このように、冷凍機の冷媒循環ラインとは別に設けた熱
媒体循環ラインにより、ガスの脱湿処理と脱湿後のガス
の加温とを行っているので、冷凍機の冷凍サイクルが直
接影響を受けることがなく、安定な脱湿処理が可能であ
る。また、ガス出口管で後置熱交換器を配置して、冷凍
機の凝縮器で加熱さた熱媒体にてガスを加温することに
よって、脱湿装置下流のガスの温度を入口側のガス温度
程度にすることができ、低温材の使用範囲を一対の熱交
換器から後置熱交換器までにすることができ、かつ熱媒
体の切換により低露点時の着霜脱湿と一般的な結露脱湿
を容易に行うことができる。

〔実施例１〕 以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
と第２の熱交換器１、２が並設され、それらのガス入口
１ａ、２ａにガス入口管３が三方切換弁４を介して選択
的に接続可能に構成されている。各熱交換器１、２のガ
ス出口１ｂ、２ｂはガス出口管５に接続されている。ま
た、熱交換器１、２の伝熱管に連通する熱媒入口１ｃ、
２ｃは入口四方切換弁６の２つのポートに接続され、熱
媒出口１ｄ、２ｄは出口四方切換弁７の２つのポートに
接続されている。前記入口四方切換弁６の残りの２つの
ポートには、冷凍機１０からの冷ブライン循環ライン８
の供給側ライン８ａと、冷凍機からの温ブライン循環ラ
イン９の供給側ライン９ａが接続されている。また前記
出口四方切換弁７の残りの２つのポートには、前記冷ブ
ライン循環ライン８の排出側ライン８ｂと、温ブライン
循環ライン９の排出側ライン９ｂとが接続されている。
こうして、前記両四方切換弁６、７を切り換えることに
よって、第１と第２の熱交換器１、２に対してそれぞれ
冷ブラインと温ブラインを交互に供給し得るように構成
されている。

前記冷凍機１０は、モータ駆動のスクリュー圧縮機等の
圧縮機１１と、凝縮器１２と、膨張弁１３と、蒸発器１
４とを備え、これらの機器を冷媒（例えばＲ２２など）
が循環するように成されている。また前記凝縮器１２に
おいては、冷媒の凝縮熱で温ブラインを例えば３０℃程
度に加熱し、蒸発器１４においては冷媒の蒸発熱で冷ブ
ラインを例えば−２５℃程度に冷却するように構成され
ている。冷ブラインは、前記冷ブライン循環ライン８に
配設された冷ブラインタンク１６からポンプ１５にて圧
送され、さらに冷ブラインタンク１６に戻って循環され
る。また、温ブラインは、温ブライン循環ライン９に配
設された温ブラインタンク１８からポンプ１７にて圧送
され、予備の冷却器１９を介して温ブラインタンク１８
に戻って循環される。

前記ガス出口管５には、後置熱交換器２０とドレン分離
装置２１とが直列に配設されている。後置熱交換器２０
の伝熱管には前記温ブライン循環ライン９の供給側ライ
ン９ａが接続され、かつこの供給側ライン９ａには後置
熱交換器２０をバイパスするバイパスライン２２が設け
られ、電磁弁２３、２４を背反的に開閉することによっ
て温ブラインが後置熱交換器２０又はバイパスライン２
２を通るように構成されている。

以上の構成において、蒸発器１４より出た冷ブラインを
冷ブライン循環ライン８を通して第１の熱交換器１に送
り、水分を含むガスをガス入口管３から三方切換弁４を
介して第１の熱交換器１に送り込むと、ガスは冷ブライ
ンと熱交換されて冷却されるとともに、ガス中の水分が
この熱交換器１の中で伝熱管表面に着霜し、ガスは脱湿
されて例えば−１５〜−２０℃程度の低露点のガスとし
てガス出口管５に送出される。そして、このガス出口管
５に配置された後置熱交換器２０には温ブラインが通さ
れているため、ガスが加温されて送り出される。従っ
て、ガスに随伴してきた微量の霜によってドレン分離装
置２１が目詰まりするということはない。また、低温材
を使用する範囲は熱交換器１、２から後置熱交換器２０
の間だけでよいのである。

一方、第２の熱交換器２には凝縮器１２より出た温ブラ
インが温ブライン循環ライン９を通して循環供給され、
伝熱管表面に付着している霜と熱交換されて除霜が行わ
れ、溶解した水分はドレンラップ５２により系外に排出
される。

時間が経過して、第１の熱交換器１に霜が十分に付着
し、かつ第２の熱交換器２の除霜が完了すると、三方切
換弁４を切り換えてガスを第２の熱交換器２に送り、同
時に両四方切換弁６、７を切り換えて、第１の熱交換器
１で除霜を行い、第２の熱交換器２でガスの脱湿を行う
ようにする。以上の動作を繰り返すことによって、ガス
の脱湿を連続的に行うことができるのである。なお、冷
却器１９は、除霜によって冷凍機１０の凝縮熱量を賄え
ない場合に使用される。また、ブラインタンク１６、１
８間をつなぐ配管５３は、冷・温ブラインの切換により
生じるブラインタンクへの冷・温ブラインの戻り量の不
均等をオーバーフローにより均一化するものである。

一方、０℃以上の露点のガスを得る場合には、結露によ
り脱湿を行えばよい。この場合は、後置熱交換器２０に
温ブラインを通して加温すると凝縮して結露した水分が
再び蒸発し、目標とする露点のガスは得られないので、
電磁弁２３を閉じ、電磁弁２４を開いて温ブラインが後
置熱交換器２０をバイパスするようにする。すると、熱
交換器１又は２で冷却されたガスと凝縮した水分はドレ
ン分離装置２１にて水分が除去され、目標露点のガスが
送出される。

〔実施例２〕 本発明の他の実施例を第２図に基づいて説明する。上記
第１実施例においては、後置熱交換器２０とドレン分離
装置２１をガス出口管５に直列に配置し、ガスの切換を
不要にした構成を例示した。本実施例においては、第２
図に示すように、ガス出口管５に両者を並列配置し、切
換弁２５、２６の開閉によって寒冷時に０℃以下の露点
のガスを送出する場合は後置熱交換器２０を通り、０℃
以上の露点のガスを送出する場合はドレン分離装置２１
を通るように構成されたものである。

〔発明の効果〕

本発明の低露点脱湿装置は、以上のように、脱湿すべき
ガスを交互に供給可能な一対の熱交換器を並設し、これ
ら熱交換器を冷却して除湿するための冷凍機を設け、こ
の冷凍機の蒸発器で冷却される熱媒体または凝縮器で加
熱される熱媒体を上記一対の熱交換器の一方に選択的に
供給する熱媒体循環ラインを冷凍機の冷凍循環ラインと
は別に設け、かつ前記熱交換器に接続されたガス出口管
に、上記冷凍機の凝縮器で加熱された熱媒体を上記熱媒
体循環ラインにより供給可能な後置熱交換器を配設した
構成である。

これにより、冷凍機の冷凍サイクルが直接影響を受ける
ことがなく、安定な脱湿処理が可能である。また、冷凍
機の廃熱から得られた温熱媒体にてガスを加温すること
ができ、低露点のガスを得ながら脱湿装置下流のガスの
温度を入口側のガス温度程度にすることができる。従っ
て、低温材の使用範囲を一対の熱交換器から後置熱交換
器までに制限することができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成説明図、第２図は本発
明の他の実施例の要部構成説明図、第３図及び第４図は
従来例の構成説明図である。 １・２は熱交換器、８は冷ブライン循環ライン、９は温
ブライン循環ライン、１０は冷凍機、２０は後置熱交換
器である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大浜 敬織 兵庫県高砂市中島２丁目６番１号 (56)参考文献 実開 昭53−105551（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−103119（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−48324（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】脱湿すべきガスを交互に供給可能な一対の
   熱交換器を並設し、これら熱交換器を冷却して除湿する
   ための冷凍機を設け、この冷凍機の蒸発器で冷却される
   熱媒体または凝縮器で加熱される熱媒体を上記一対の熱
   交換器の一方に選択的に供給する熱媒体循環ラインを冷
   凍機の冷媒循環ラインとは別に設け、かつ前記熱交換器
   に接続されたガス出口管に、上記冷凍機の凝縮器で加熱
   された熱媒体を上記熱媒体循環ラインにより供給可能な
   後置熱交換器を配設したことを特徴とする低露点脱湿装
   置。