JPH08192021A - 空気乾燥装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】空気乾燥装置において、吸着剤の再生状態を常
に監視して吸着剤に水分が異常に残存する状態を素早く
キャッチし、事故を未然に防ぐこと。 【構成】空気乾燥機において、吸着器の再生時における
再生用空気の出口側に相当する位置（空気乾燥時の被処
理空気入口側）に温度センサーを設け、さらにその温度
センサーからの信号を受けて警報を発する警報設定器を
温度センサーに接続させて、吸着剤に水分が異常に残存
する状態を素早くキャッチできるようにした。上記位置
の温度は吸着剤の水分量の正常時と異常時とで明らかに
異なる曲線を示すので、この温度を監視することにより
吸着剤の異常を速やかにキャッチして事態に対応するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は空気を乾燥させる装置に
関し、さらに詳しくは、例えばオゾン発生装置に原料と
して送入される空気を乾燥する場合等に使用される空気
乾燥装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばオゾン発生装置では、オゾン原料
である空気を低温で乾燥してオゾン発生器に送り込んで
いる。そのため、一般にはオゾン発生装置には空気乾燥
機が組み込まれている場合が多い。

【０００３】このような空気乾燥機の従来の構成を図４
に示す。図４において、１は原料空気を供給する空気供
給装置であって、この空気供給装置１は、送風機２、冷
却器３および冷却式乾燥機４を直列に配設して構成した
ものである。冷却式乾燥機４には流出管５が接続してお
り、この流出管５には吸着剤６（例えばシリカゲル、ア
ルミナゲル等）を充填した一対の吸着器７ａ，７ｂが、
配管１１ａ，１１ｂおよび切換弁８ａを介して連結され
ている。また、この吸着器７ａ、７ｂには、一対をなす
下限温度センサー９ａ，９ｂと、一対の上限温度センサ
ー１０ａ，１０ｂがそれぞれ配設されていて、それぞれ
吸着剤６の温度（空気温度）を検出し得るようになって
いる。

【０００４】さらに、両吸着器７ａ，７ｂの出口側に
は、切換弁８ｂが設置されている。この切換弁８ｂを通
った空気は供給管１６を通ってオゾン発生器１５に達す
るようになっている。供給管１６には戻り管１７が配管
されており、戻り管１７には開閉弁１８および加熱器１
９が配設されている。供給管１６には分岐管２０と露点
計２１が設置されている。

【０００５】また、冷却器３および冷却式乾燥機４に
は、圧縮空気を冷却したときに生ずる凝縮水を排出する
ためのドレン管３ａ，４ａおよびドレン排出器３ｂ，４
ｂがそれぞれ配設されている。

【０００６】この装置は、通常運転時には切換弁８ａ，
８ｂが図４に示される実線の方向に切り換えられてお
り、開閉弁１８は開となっている。まず、送風機２から
供給された高温多湿の圧縮空気は、冷却器３および冷却
式乾燥機４によって約４℃程度となり、結露水をドレン
管３ａ，４ａへと除去した後、切換弁８ａを通って吸着
器７ａへ導入される。導入された空気は吸着器７ａで１
０℃程度、露点−６０℃以下の超乾燥空気となる。吸着
器７ａを出た空気は切換弁８ｂの一方を通って供給管１
６に入り、さらにオゾン発生器１５へ送り込まれる。

【０００７】この時空気の一部は供給管１６から開閉弁
１８を通って加熱器１９へ圧送され、ここで加熱された
後、切換弁８ｂの他方から吸着器７ｂへ導入される。吸
着器７ｂへ導入された高温乾燥空気は、吸着剤６を約２
００℃程度に加熱して高温乾燥させ、吸着剤を再生させ
た後、切換弁８ａから機外へ排出される。

【０００８】このようにして、一方の吸着器７ａの吸着
剤は空気を除湿して超乾燥空気を生じさせ、同時に他方
の吸着器７ｂの吸着剤は高温空気で再生されるようにな
っている。

【０００９】上記両吸着器７ａ，７ｂに付設された一対
の上部温度センサー９ａ，９ｂは、高温乾燥空気を設定
値以下にならないように検出して上記加熱器１９を制御
するようになっている。また、吸着器７ａ，７ｂの下部
温度センサー１０ａ，１０ｂは、高温乾燥空気が１８０
℃以上になったとき、加熱器１９の動作を停止させるよ
うになっている。

【００１０】切換弁８ａはタイマー（図示せず）によっ
て一定時間後に切り換えられ、空気の流れが反対にな
る。それによって吸着器７ａは休止されて再生サイクル
に入り、吸着器７ｂが超乾燥空気を生成するように作動
する。このようにして、超乾燥空気がオゾン発生器１５
に連続して供給されるようになる。なお、２１は露点計
であり、供給管１６から微少量の乾燥空気がここに導か
れて空気露点を計測するようになっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記の空気乾燥装置に
おいて問題となるのは、生成された乾燥空気の露点が−
６０℃以上に上昇するという不具合が生ずることであ
る。この原因としては次のことが考えられる。

【００１２】（１）冷却器３の冷却水温の上昇による冷
却能力の低下 （２）冷却器３の汚れによる冷却能力の低下 （３）冷却器３のドレン排出器３ｂの詰りによるドレン
水排出不良 （４）冷却器３の冷却水の圧縮空気側への漏れ （５）冷却乾燥機４の上記（１）〜（３）による負担増
による能力低下 （６）冷却乾燥機４の冷媒漏れによる能力低下 （７）冷却乾燥機４のドレン排出器４ｂの詰りによるド
レン水排出不良 （８）送風機２の吐出圧力低下に伴う冷却器３および冷
却乾燥機４の処理不足

【００１３】これらの原因によって吸着器７ａは処理能
力以上のレベルの水分を含んだ空気を吸入することにな
り、設定した加熱再生作用のサイクルでは吸着器７ａ内
の水分を完全に離脱・排除できなくなる。この吸着再生
を繰り返すうち、次第に吸着剤の給水能力が低下し、吸
着器７ａ（または７ｂ）から流出する空気の露点が上昇
する。

【００１４】その状態を図５および図６で説明する。図
５は吸着器の水分吸着と再生の１サイクル１６時間の状
態を示す図である。横軸は時間（時）、縦軸は吸着剤に
残存する水分量（％）と吸着器内の温度（℃）である。
図に示されるように、スタートから８時間後まで定流量
の空気が吸着器を通過し、時間に比例した水分量が吸着
器内に溜まる。この間の吸着器内の温度センサー９ａ，
１０ａの検出温度は、冷却式乾燥機４より流入する空気
温度約５℃に、吸着剤が水分を吸着する際に生ずる吸着
熱分をプラスした温度、約１０℃となる。この温度が吸
着時間中持続される。なお、この８時間で吸着器７ａに
溜まった水分量を１００％とする。

【００１５】８時間後に吸着器は吸着から再生に切り換
えられ、加熱器１９よりの高温空気が吸着器の中を流れ
る。それにともなって温度センサー９ａの指示値は上昇
し、２００℃程度で制御される。温度センサー１０ａの
指示値は温度センサー９ａより遅れて上昇し、１８０℃
程度になると加熱器１９はＯＦＦとなる。その後再生空
気は急速に低温となる。低温の再生空気が流れ続くの
で、温度センサー９ａ，１０ａの指示値は次第に下が
り、１６時間経過の時点では吸着スタート時とほぼ同じ
温度を示す。吸着器内の残存水分は再生の時間経過と共
に減少し、スタートからほぼ１４時間経過（再生から６
時間経過）の時点で残存水分は０％となる。なお、上記
において水分量の測定は、現場で連続的にタイムリーに
計測する方法がなかったので、ガスを一定間隔でサンプ
リングして分析した結果である。

【００１６】以上は正常に作用した状態の作用線図であ
るが、前述のように何等かの不具合が発生した時の作用
線図は図６のようになる。図６において、正常時の残存
水分量曲線をイで示し、異常時の残存水分量曲線をロで
示してある。また、温度曲線については、正常時の温度
センサー１０ａの温度曲線を１０ａ−イで示し、異常時
のそれを１０ａ−ロで示してある。温度センサー９ａの
温度指示値は正常異常で差が認められない程度の変化で
あったので省略した。

【００１７】図６に示されるように、異常時では温度セ
ンサーの温度指示が正常時に比べ上昇曲線に時間的な遅
れが生ずるが、大きな差はない。しかし、水分量の方は
異常状態の場合１サイクル終わった時点（１６時間）で
も０％とはならず（図中、Ｘ）、次のサイクルに持ち越
される。そして次のサイクルでもまた残存水分が加算さ
れるので、これを繰り返すことによってますます水分量
が増加する。その結果露点計２１の指示露点は上昇し、
−６０℃以上となる（温度センサー１０ａの温度変化か
らは残存水分の有無は判断できない）。

【００１８】露点−６０℃以上の空気を長時間オゾン発
生器に流すと、1)オゾン収率が低下しランニングコスト
の増加となる。また、2)オゾン発生器内でＮＯx と水分
が結合して酸を生成し、その酸でオゾン発生器内の材質
の劣化を促進する。これらを防ぐため、露点が上昇した
場合は空気乾燥装置を一旦停止し、吸着剤の水分除去を
行わなければならない。この復帰作業には１週間以上の
期間と多大な労力を要することになる。

【００１９】本発明は上記の問題に対処してなされたも
ので、空気乾燥装置において、吸着剤の再生状態を常に
管理して乾燥空気の露点上昇を防ぎ、復帰作業等の必要
のない良好な運転状況を維持することを目的とするもの
である。

【００２０】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、空気
乾燥機において吸着器の再生時における再生用空気の出
口側に相当する位置（空気乾燥時の被処理空気入口側）
に温度センサーを設け、さらにその温度センサーからの
信号を受けて警報を発する警報設定器を温度センサーに
接続させて、運転時の異常を常時監視できるようにした
ものである。

【００２１】

【作用】本発明の空気乾燥機には吸着器の再生時におけ
る再生用空気の出口側に相当する位置（空気乾燥時の被
処理空気入口側）に温度センサーが設けられているの
で、吸着サイクルではこれから乾燥しようとする空気の
温度を、また再生サイクルでは再生空気の温度を連続的
に計測することができる。図３に示すように、正常な再
生作業の時は、この温度変化は時間と共に変化して吸着
器内の水分量が０％になった時点から急上昇し１００℃
以上のピークとなる（図３の３０ａ−イの曲線参照）。
一方、異常の時は温度上昇は僅かで５０℃以下にとどま
っている（図３の３０ａ−ロの曲線参照）。したがっ
て、任意の再生工程で計測された温度曲線を正常時（水
分０％）の温度曲線と比較し、その結果異常が認められ
たら警報を発するように設定することによって、常時連
続的に空気乾燥装置の異常をキャッチすることができ
る。

【００２２】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。 （実施例１）図１は本発明の一実施例を説明する構成図
である。この図において、切換弁８ａより前段の構成お
よび切換弁８ｂより後段の構成は従来と同様であるので
（図４参照）、省略した。図１において、３０ａ，３０
ｂは、それぞれ吸着器７ａ，７ｂと切換弁８ａとの間を
繋ぐ配管１１ａ，１１ｂに設けられた温度センサーであ
り、３１ａ，３１ｂはそれぞれ温度センサー３０ａ，３
０ｂに配線されている警報設定器である。

【００２３】次にこの装置で空気を乾燥する作用につい
て説明する。従来の装置と同様に、空気は送風機２、冷
却器３、冷却式乾燥機４（図４参照）を経て切換弁８ａ
に達する。切換弁８ａの実線を通った空気は、配管１１
ａを通って温度センサー３０ａで温度が計測され、警報
設定器３１ａで時間と温度の関係として記録される。次
に空気は吸着器７ａを通って吸着剤６で水分を吸着さ
れ、乾燥空気となって切換弁８ｂの実線を通って流出
し、オゾン発生器等に供給される。同様のことが８時間
交代で吸着器７ｂにおいても行われる。

【００２４】８時間経過後、切換弁８ａ、８ｂは切換え
られ、再生空気が切換弁８ｂの点線を通って吸着器７ａ
に入り、吸着器７ａを通過した再生空気の温度は温度セ
ンサー３０ａにて前記同様に計測され、切換弁８ａの点
線を通って放出される。

【００２５】このときの経過時間と温度および残存水分
量の関係を図３に示す。図３において、図６における正
常時の残存水分量曲線をイ、異常時の残存水分量曲線を
ロで示し、正常時の温度センサー３０ａの温度曲線を３
０ａ−イ、異常時の温度センサー３０ａの温度曲線を３
０ａ−ロで示す。

【００２６】図３に示すように、吸着工程においては、
正常時、異常時共に温度の変化は見られないが、再生工
程においては、正常時の場合残存水分の減少にしたがっ
て温度は上昇し（３０ａ−イ）、残存水分が０になった
とき温度はピークを示して１００℃以上になるのに対
し、異常時では温度があまり上昇しない（３０ａ−
ロ）。これは正常の場合に水分残存量が０になる１４時
間経過後でも、異常の場合には水分が残っているためで
ある。再生工程が終了する１６時間後でも残存水分があ
り、ピークでも５０℃以下にしかならない。

【００２７】この正常時の再生パターンを警報設定器３
１ａ内にあらかじめ記録させておき、運転中の任意の再
生温度パターンと比較させ、その再生温度が工程期間を
通じて正常時温度ピークの３０〜５０％減になった場合
は、警報設定器３１ａが警報を発するようにしておく。
その出力信号によりシステム構成機器を停止させる等の
措置を行う。

【００２８】このように、再生時の吸着器出口側の温度
センサーが示す温度は、吸着器の再生時の残存水分量を
敏感に反映するので、この位置に温度センサーおよび警
報設定器を設置しておくことにより、空気乾燥装置の異
常を素早くキャッチして重大事故を未然に防ぐことがで
きる。

【００２９】（実施例２）この実施例では、切換弁８ａ
の放出側に配管１２を設け、この配管１２に温度センサ
ー３０および警報設定器３１を設けている。これは、吸
着時には吸着器７ａ，７ｂにおける温度変化がほとんど
ないので、吸着時の温度計測を行わず、再生時のみ温度
計測を行って前記実施例同様に異常をキャッチしようと
するものである。この方法によれば前記実施例のように
二組の温度センサーおよび警報設定器は必要でなく、一
組で７ａ，７ｂのいずれの吸着器に対しても機能するこ
とができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の空気乾燥
装置は、吸着器の再生時出口側温度を監視することによ
り、再生時に吸着器内に水分が異常に残存する状態をキ
ャッチすることができるので、重大事故を未然に防ぐこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を説明する構成図。

【図２】本発明の他の実施例を説明する構成図。

【図３】本発明の作用を説明するもので、吸着器の残存
水分量と温度センサーで計測した温度の関係を示す図。

【図４】従来の空気乾燥装置の構成図。

【図５】従来の空気乾燥装置の正常時における吸着器の
残存水分量と温度センサーで計測した温度の関係を示す
図。

【図６】従来の空気乾燥装置の正常時および異常時にお
ける吸着器の残存水分量と温度センサーで計測した温度
の関係を示す図。

【符号の説明】

１…空気供給装置、２…送風機、３…冷却器、４…冷却
式乾燥機、６…吸着剤、７ａ，７ｂ…吸着器、８ａ，８
ｂ…切換弁、９ａ，９ｂ…温度センサー、１０ａ，１０
ｂ…温度センサー、１５…オゾン発生器、１９…加熱
器、３０，３０ａ，３０ｂ…温度センサー、３１，３１
ａ，３１ｂ…警報設定器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の吸着器を有し、この一対の吸着器
   を交互に空気の乾燥と吸着器の再生を行うように作動さ
   せる空気乾燥装置において、各吸着器の再生時における
   再生用空気の出口側に相当する位置に温度センサーが設
   置され、該温度センサーからの信号を受けとる警報設定
   器が該温度センサーに接続して設置されていることを特
   徴とする空気乾燥装置。
2. 【請求項２】 温度センサーが各吸着器の再生用空気出
   口側配管にそれぞれ設置されている請求項１記載の空気
   乾燥装置。
3. 【請求項３】 温度センサーが各吸着器の再生用空気の
   出口側にある切換弁の再生空気放出口に設置されている
   請求項１記載の空気乾燥装置。