JP2012166128A5 - - Google Patents
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Description
本発明は、水分を含む原ガスの除湿装置に関し、特に、吸着剤により水分を吸着させ除去して乾燥ガスを得る除湿装置に関する。 The present invention relates to a dehumidifying apparatus for raw gas containing moisture, and more particularly to a dehumidifying apparatus for obtaining dry gas by adsorbing and removing moisture with an adsorbent.
近年、様々な産業分野において高度な除湿システムが求められるようになっている。特に、電機製造分野や電子分野では、リチウムイオン電池、偏光フィルム、半導体、有機ＥＬなどの製造工程において、非常に低い湿度管理が求められるため、専用の低露点空間が工場内に設けられ、低露点空間への乾燥空気の供給に除湿システムが使用される。また、一般空調分野でも、ビル空調向けや、スーパーマーケットにおける冷蔵、冷凍ショーケースへの着霜防止のための店内空調や、病院や福祉施設における冷房病防止のため室温を下げずに除湿する空調に、除湿システムが使用される。 In recent years, advanced dehumidification systems have been required in various industrial fields. In particular, in the electrical machinery manufacturing field and the electronic field, a very low humidity control is required in the manufacturing process of lithium ion batteries, polarizing films, semiconductors, organic ELs, etc., so a dedicated low dew point space is provided in the factory. A dehumidification system is used to supply dry air to the dew point space. In the general air conditioning field, it is also used for building air conditioning, in-store air conditioning to prevent frost in supermarkets and refrigeration showcases, and air conditioning that dehumidifies without lowering the room temperature to prevent cooling disease in hospitals and welfare facilities. A dehumidification system is used.
除湿にも様々な方式があるが、中でも吸着により水分を除湿する吸着剤を用いる方式（以下、デシカント空調方式）は、エネルギー効率に優れ、ガス温度を低下させることがなく、また冷媒としてフロンを使用しないため、普及が進んできている。 There are various methods for dehumidification. Among them, the method using an adsorbent that dehumidifies moisture by adsorption (hereinafter, desiccant air conditioning method) is excellent in energy efficiency, does not lower the gas temperature, and uses chlorofluorocarbon as a refrigerant. Since it is not used, it is spreading.
デシカント空調では、除湿ロータを用いた方式が提案されている（特許文献１，２参照）。これらの特許文献１そして特許文献２の装置においては、吸着剤を備えたハニカム構造体の除湿ロータを回転させ、吸着除湿と脱着再生を行うこととしている。 In the desiccant air conditioning, a method using a dehumidifying rotor has been proposed (see Patent Documents 1 and 2). In the devices of Patent Document 1 and Patent Document 2, adsorption dehumidification and desorption regeneration are performed by rotating a dehumidification rotor of a honeycomb structure provided with an adsorbent.
特許文献１，２に開示されている除湿ロータを用いる方式では、原ガス中の水分を吸着剤に吸着させる際に発生する吸着熱が、吸着剤構造体内部に蓄積することを抑制するため、ハニカム構造体を採用し、熱の放散を容易にしている。また、ハニカム構造体であるため、通ガス時の圧力損失を低く抑えるようにしている。 In the method using the dehumidification rotor disclosed in Patent Documents 1 and 2, in order to suppress the heat of adsorption generated when the moisture in the raw gas is adsorbed to the adsorbent, it is prevented from accumulating inside the adsorbent structure. Employs a honeycomb structure to facilitate heat dissipation. In addition, since the honeycomb structure is used, pressure loss during gas passage is kept low.
一方、ハニカム構造体による除湿ロータを採用しているため、装置構成が複雑で大掛かりであり、吸着除湿効率が低いという問題や運転コストが高いという問題がある。すなわち、除湿ロータはハニカム構造体であるため空隙が多く吸着剤構造体の体積当たりの吸着剤比表面積が小さく、吸着除湿効率が低いという問題がある。また、このような構造であるため、短時間で完全に再生を行おうとすると、再生時に供給する加熱ガス流量の除湿ガス流量に対する比率が３０％から１００％となって、過大となり、結果として送風ファンや加熱ヒータの運転費用が過大となり運転コストが高くなる。 On the other hand, since the dehumidification rotor using the honeycomb structure is adopted, the apparatus configuration is complicated and large, and there is a problem that the adsorption dehumidification efficiency is low and the operation cost is high. That is, since the dehumidification rotor is a honeycomb structure, there are problems that there are many voids, the adsorbent specific surface area per volume of the adsorbent structure is small, and the adsorption dehumidification efficiency is low. In addition, because of such a structure, if the regeneration is to be performed completely in a short time, the ratio of the heated gas flow supplied during the regeneration to the dehumidified gas flow rate becomes 30% to 100%, which is excessive, and as a result The operating cost of the fan and the heater becomes excessive and the operating cost increases.
そこで、本発明は、装置全体のコンパクト化を図ると共に原ガスから水分の除湿そして吸着剤の再生を効率的に行うことが可能な除湿装置を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a dehumidifying device capable of reducing the size of the entire device and efficiently performing dehumidification of moisture from the raw gas and regeneration of the adsorbent.
本発明に係る除湿装置は、水分を含有する原ガスから水分を除去し乾燥ガスを得る。 The dehumidifying apparatus according to the present invention removes moisture from the raw gas containing moisture to obtain dry gas.
かかる除湿装置において、本発明は、原ガス中の水分を吸着して除湿する吸着剤を収納する吸着塔と、原ガス中の水分を吸着させ除湿を行うために該吸着塔に原ガスを送る除湿手段と、水分を吸着した上記吸着剤から水分を脱着して吸着剤の再生を行うために上記吸着塔に加熱ガスを供給する再生手段とを備え、上記吸着塔に収納される吸着剤が、吸着塔内に装入及び取り外し可能なカートリッジとして形成され、該カートリッジは、上記吸着剤により形成された平板状の充填層が、複数平行となるように配置されていると共に、各充填層の一方の側面側に供給された原ガスが、上記充填層を通過して他方の側面側に抜けるようなガス流を形成するように構成されていることを特徴としている。 In such a dehumidifying apparatus, the present invention provides an adsorption tower that contains an adsorbent that adsorbs moisture in the raw gas and dehumidifies, and sends the raw gas to the adsorption tower in order to adsorb moisture in the raw gas and perform dehumidification. A dehumidifying means; and a regenerating means for supplying heated gas to the adsorption tower in order to regenerate the adsorbent by desorbing moisture from the adsorbent that has adsorbed moisture, and the adsorbent stored in the adsorption tower is The cartridge is formed as a cartridge that can be inserted into and removed from the adsorption tower, and the cartridge is arranged such that a plurality of flat packed layers formed of the adsorbent are parallel to each other, and The raw gas supplied to one side face is configured to form a gas flow that passes through the packed bed and escapes to the other side face.
かかる構成の本発明にあっては、吸着塔は、除湿手段と協働して吸着剤によって原ガス中の水分を除湿すると共に、再生手段と協働して吸着剤が吸着した水分を脱着して吸着剤を再生する。吸着塔に設けられた吸着剤は、本発明においては、平板状の充填層として形成され、カートリッジ内に該充填層が平行に複数配置されており、各充填層に対し一方の側面側から供給された原ガスあるいは加熱ガスが該充填層を透気して抜け他方の側面側に至り排気される。原ガスが透気するときには充填層で吸着剤により原ガス中の水分が吸着除去され、加熱ガスが透気するときには吸着された水分が充填層の吸着剤から脱着除去されて吸着剤が再生される。 In the present invention having such a configuration, the adsorption tower dehumidifies moisture in the raw gas by the adsorbent in cooperation with the dehumidifying means, and desorbs moisture adsorbed by the adsorbent in cooperation with the regeneration means. To regenerate the adsorbent. In the present invention, the adsorbent provided in the adsorption tower is formed as a flat packed bed, and a plurality of the packed beds are arranged in parallel in the cartridge, and supplied from one side to each packed bed. The raw gas or the heated gas that has passed through the packed bed is exhausted to the other side surface. When the raw gas is permeated, moisture in the raw gas is adsorbed and removed by the adsorbent in the packed bed, and when the heated gas is permeated, the adsorbed moisture is desorbed and removed from the adsorbent in the packed bed to regenerate the adsorbent. The
本発明では、充填層のガスとの接触面積が大きいこと、充填層がカートリッジ内で平行に複数配置されていることに起因して、原ガス中の水分の除湿そして吸着剤の再生が効率的に行われると共に、吸着剤量が少なくても十分に除湿できるため、除湿装置が小型化される。 In the present invention, due to the large contact area of the packed bed with the gas and the plurality of packed beds arranged in parallel in the cartridge, the dehumidification of the moisture in the raw gas and the regeneration of the adsorbent are efficient. In addition, since the dehumidifying device can be sufficiently dehumidified even if the amount of the adsorbent is small, the dehumidifying device is downsized.
本発明において、吸着塔は、吸着剤充填層内に冷却水管を備えることが好ましい。 In the present invention, the adsorption tower preferably includes a cooling water pipe in the adsorbent packed bed.
本発明において、吸着塔は、吸着剤充填層内に冷却・加熱管を備え、冷却・加熱管は、原ガスの除湿を行うときに冷却媒体の供給を受け、吸着剤の再生を行うときに加熱媒体の供給を受けることが好ましい。 In the present invention, the adsorption tower comprises a cooling and heating pipes in the adsorbent packed layer, cooling and heating pipe is supplied with cooling medium when performing dehumidification of the raw gas, when performing regeneration of the adsorbent It is preferable to receive supply of a heating medium.
本発明において、吸着塔は、吸着剤充填層を冷却する冷却ジャケットを備えることが好ましい。 In the present invention, the adsorption tower preferably includes a cooling jacket for cooling the adsorbent packed bed.
本発明において、吸着塔は、吸着剤充填層を冷却及び加熱する冷却・加熱ジャケットを備え、冷却・加熱ジャケットは、原ガスの除湿を行うときに冷却媒体の供給を受け、吸着剤の再生を行うときに加熱媒体の供給を受けることが好ましい。 In the present invention, the adsorption tower is provided with a cooling / heating jacket for cooling and heating the adsorbent packed bed, and the cooling / heating jacket is supplied with a cooling medium when dehumidifying the raw gas and regenerates the adsorbent. It is preferable to receive a heating medium when performing.
本発明において、再生手段は、原ガスの露点温度を計測する露点計と、露点計により計測された原ガスの露点温度計側値に基づき、吸着剤の再生を行うときに再生手段が吸着塔に供給する加熱ガスの温度及び流量のうち少なくとも一つを調整する再生運転制御手段を備えることが好ましい。 In the present invention, the reproduction means comprises a hygrometer for measuring the dew point temperature of the raw gas on the basis of the dew-point thermometer side value of the raw gas measured by the dew point meter, the adsorption tower reproducing means when performing the regeneration of the adsorbent It is preferable to provide a regeneration operation control means for adjusting at least one of the temperature and the flow rate of the heated gas supplied to.
本発明において、再生手段は、吸着塔から排出される乾燥ガスの露点温度を計測する露点計と、露点計により計測された乾燥ガスの露点温度計側値に基づき、吸着剤の再生を行うときに再生手段が吸着塔に供給する加熱ガスの温度及び流量のうち少なくとも一つを調整する再生運転制御手段を備えることが好ましい。 In the present invention, the reproduction means comprises a hygrometer for measuring the dew point temperature of the drying gas discharged from the adsorption tower, based on the dew-point thermometer side value of the dry gas measured by the dew point meter, when performing regeneration of the adsorbent It is preferable to provide a regeneration operation control means for adjusting at least one of the temperature and flow rate of the heated gas supplied to the adsorption tower by the regeneration means.
本発明において、吸着塔は少なくとも二つ設けられていて、一つの吸着塔において除湿を行うとともに、他の吸着塔において吸着剤の再生を行うように、除湿手段と再生手段とが構成されているようにすることができる。こうすることで、一方の吸着塔と他方の吸着塔で、除湿と再生を交互に行うことができ、その結果、除湿と再生を中断させることなく連続して実行できる。 In the present invention, at least two adsorption towers are provided, and the dehumidifying means and the regenerating means are configured so as to perform dehumidification in one adsorption tower and regenerate the adsorbent in another adsorption tower. Can be. By doing so, dehumidification and regeneration can be performed alternately in one adsorption tower and the other adsorption tower, and as a result, dehumidification and regeneration can be performed continuously without interruption.
本発明において、吸着塔は少なくとも二つのカートリッジを備え、一つのカートリッジにおいて除湿を行うとともに、他のカートリッジにおいて吸着剤の再生を行うように、除湿手段と再生手段とが構成されているようにすることができる。こうすることで、吸着塔が一つでも、二つのカートリッジの切り換えにより、吸着塔全体としては、除湿と再生を中断なく連続して実行できる。 In the present invention, the adsorption tower includes at least two cartridges, and the dehumidifying means and the regenerating means are configured so as to perform dehumidification in one cartridge and regenerate the adsorbent in another cartridge. be able to. In this way, even if there is only one adsorption tower, dehumidification and regeneration can be performed continuously without interruption as a whole adsorption tower by switching between two cartridges.
本発明において、再生手段が、吸着塔から抜き出された乾燥ガスの一部、大気中から得る空気及び乾燥ガスの一部と大気中から得る空気との混合ガスのうちいずれかを加熱し加熱ガスとして吸着塔に供給する手段を備えることが好ましい。こうすることにより、吸着除湿後の乾燥ガスの一部を吸着剤の再生のために有効利用できる。この乾燥ガスに代えて、もしくは一緒に、大気中の空気を用いることもできる。 In the present invention, the regeneration means heats and heats any one of a part of the dry gas extracted from the adsorption tower, air obtained from the atmosphere, and a mixed gas of part of the dry gas and air obtained from the atmosphere. It is preferable to provide means for supplying the adsorption tower as a gas. In this way, a part of the dry gas after adsorption dehumidification can be effectively used for regeneration of the adsorbent. Air in the atmosphere can be used instead of or together with the dry gas.
本発明において、再生手段が、吸着塔から抜き出された乾燥ガスの一部、大気中から得る空気及び乾燥ガスの一部と大気中から得る空気との混合ガスのうちいずれかを、吸着剤に吸着させた水分を脱着して吸着塔から抜き出された含水ガスとの熱交換により、予熱する手段を備えることが好ましい。こうすることにより、再生に使用する乾燥ガスの一部等の加熱用として上記含水ガスが保有する熱を予熱に有効利用して、加熱のための手段の負担を軽減する。 In the present invention, the regeneration means uses any one of the dry gas extracted from the adsorption tower, the air obtained from the atmosphere, and the mixed gas of the dry gas and the air obtained from the atmosphere as the adsorbent. It is preferable to provide a means for preheating by heat exchange with the water-containing gas extracted from the adsorption tower by desorbing the moisture adsorbed on the water. By doing so, the heat of the hydrated gas is effectively used for preheating for heating a part of the drying gas used for regeneration, and the burden on the means for heating is reduced.
本発明において、吸着塔が、脱臭用吸着剤をさらに収納することが好ましい。こうすることにより、吸着剤により原ガス中の水分を吸着して除湿するとともに、脱臭用吸着剤により原ガスを脱臭することができる。除湿用吸着剤と脱臭用吸着剤を混合して充填層を形成してもよいし、除湿用吸着剤の充填層の下流側に脱臭用吸着剤の充填層を形成するように構成してもよい。脱臭用吸着剤としては、活性炭や、ゼオライト等の無機吸着剤を用いる。 In the present invention, the adsorption tower preferably further contains a deodorizing adsorbent. By doing so, moisture in the raw gas can be adsorbed by the adsorbent to dehumidify, and the raw gas can be deodorized by the deodorizing adsorbent. The dehumidifying adsorbent and the deodorizing adsorbent may be mixed to form a packed bed, or the deodorizing adsorbent packed bed may be formed downstream of the dehumidifying adsorbent packed bed. Good. As the deodorizing adsorbent, an inorganic adsorbent such as activated carbon or zeolite is used.
本発明によれば、以上のように、吸着剤を平板状の充填層として、これをカートリッジ内に複数平行に配列させて、吸着塔に備えることとしたので、装置全体のコンパクト化を図ると共に、原ガス中からの除湿、吸着剤の再生を効率的に行うことが可能な除湿装置を提供することができる。 According to the present invention, as described above, the adsorbent is formed into a flat packed bed, and a plurality of the adsorbents are arranged in parallel in the cartridge so as to be provided in the adsorption tower. Further, it is possible to provide a dehumidifying device capable of efficiently performing dehumidification from the raw gas and regeneration of the adsorbent.
以下、添付図面にもとづき、本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図１は、本発明に係る除湿装置の第一実施形態を示す概略構成図である。図１に示すように、本実施形態の除湿装置は、水分を含有するガス（以下、「原ガス」ともいう）中から水分の吸着除湿を行い、水分を吸着した吸着剤の再生を行う装置である。本実施形態における除湿装置は、原ガス中の水分を吸着させるための吸着剤を収納する同一構成の二つの吸着塔Ａ，Ｂと、原ガス中の水分を吸着させ除湿を行うためにこの吸着塔Ａ，Ｂに原ガスを送る除湿手段１０と、水分を吸着した吸着剤から水分を脱着して吸着剤の再生を行うために吸着塔Ａ，Ｂに加熱ガスを供給する再生手段２０とを有する。本実施形態では、上記吸着塔Ａ，Ｂに収納される吸着剤が充填された平板状の充填層を平行に複数配置してカートリッジとして構成されていて、吸着塔内に装着及び取り外しが可能、つまり着脱可能となっている。このカートリッジについては、後に詳述する。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of a dehumidifying apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 1, the dehumidifying apparatus of the present embodiment is an apparatus that performs adsorption dehumidification of moisture from a gas containing moisture (hereinafter also referred to as “raw gas”) and regenerates the adsorbent that has adsorbed moisture. It is. In the present embodiment, the dehumidifying device has two adsorption towers A and B having the same configuration that contain an adsorbent for adsorbing moisture in the raw gas, and this adsorption to adsorb moisture in the raw gas and perform dehumidification. A dehumidifying means 10 for sending the raw gas to the towers A and B, and a regenerating means 20 for supplying heated gas to the adsorption towers A and B in order to regenerate the adsorbent by desorbing the moisture from the adsorbent that has adsorbed the moisture. Have. In the present embodiment, a plurality of flat packed layers filled with adsorbents stored in the adsorption towers A and B are arranged in parallel as a cartridge, and can be mounted and removed in the adsorption tower. That is, it is detachable. This cartridge will be described in detail later.
本実施形態では、上記除湿手段１０と再生手段２０は、一方が吸着塔Ａに接続されているときは他方が吸着塔Ｂに接続され、そして、その逆の接続も交互になされるように、接続切り換え可能となっている。図１は、除湿手段１０が吸着塔Ａに、そして再生手段２０が吸着塔Ｂに接続されている状態を示している。 In this embodiment, when one of the dehumidifying means 10 and the regenerating means 20 is connected to the adsorption tower A, the other is connected to the adsorption tower B, and vice versa. Connection switching is possible. FIG. 1 shows a state where the dehumidifying means 10 is connected to the adsorption tower A and the regeneration means 20 is connected to the adsorption tower B.
上記除湿手段１０は、図１の状態において、原ガスを吸着塔Ａ内に導入するための導入配管１１と、この導入配管１１の途中に設けられ、原ガス中のダストを除去するフィルタ１２、原ガスを吸着塔Ａ内に所定の圧力で導入するためのファン１３、後述するクーラ１４とにより構成されている。原ガスは、上記ファン１３により所定の圧力に加圧されて、吸着塔Ａのガス流入側から塔内へ供給される。吸着塔Ａ内に供給された原ガスは、収納される吸着剤の間を通過する際に、その中に含有される水分が吸着剤に吸着され、除湿された乾燥ガスが吸着塔のガス流出側から抜き出され、クーラ１４により冷却され、除湿空間１６に送られる。除湿空間１６内のガスの一部が、一部循環ガスとして抜き出され、原ガスと混合されて除湿される。 In the state of FIG. 1, the dehumidifying means 10 includes an introduction pipe 11 for introducing the raw gas into the adsorption tower A, and a filter 12 provided in the middle of the introduction pipe 11 for removing dust in the raw gas. It comprises a fan 13 for introducing the raw gas into the adsorption tower A at a predetermined pressure, and a cooler 14 described later. The raw gas is pressurized to a predetermined pressure by the fan 13 and supplied from the gas inflow side of the adsorption tower A into the tower. When the raw gas supplied into the adsorption tower A passes between the adsorbents stored therein, moisture contained therein is adsorbed by the adsorbent, and the dehumidified dry gas flows out of the adsorption tower. It is extracted from the side, cooled by the cooler 14, and sent to the dehumidifying space 16. A part of the gas in the dehumidifying space 16 is partially extracted as a circulating gas, mixed with the raw gas, and dehumidified.
一方、上記再生手段２０は、図１の状態において、吸着剤に吸着された水分を脱着するために該吸着剤を加熱する加熱ガスを上記吸着塔Ｂに供給する導入配管２１と、吸着塔Ｂから含水ガスを排出する排出配管２２と、上記導入配管２１の途中に設けられたヒータ２３と、ヒータ２３へ上記吸着塔Ａからの冷却前の乾燥ガスの一部または大気を圧送するファン２４と、該ファン２４で送られる上記乾燥ガスの一部または大気を、上記排出配管２２を流れる含水ガスと熱交換して予熱する間接熱交換器２５と、大気のダストを除去するフィルタ２６とを有している。この予熱された上記乾燥ガスの一部または大気はヒータ２３で加熱され、加熱ガスとなって吸着塔Ｂへ供給され、ここで吸着剤を加熱して水分を脱着する。水分脱着後の含水ガスは、吸着剤を加熱した後も熱を保有しており、上記間接熱交換器２５でファン２４からの乾燥ガスの一部または大気を間接熱交換により予熱する。また、図示していないが、吸着剤の再生に用いるガスとして、吸着塔Ａからの冷却前の乾燥ガスの一部と大気とを混合したガスを加熱して用いてもよい。 On the other hand, in the state of FIG. 1, the regeneration means 20 includes an introduction pipe 21 for supplying a heating gas for heating the adsorbent to the adsorption tower B in order to desorb moisture adsorbed on the adsorbent, and the adsorption tower B. A discharge pipe 22 for discharging the water-containing gas from the heater, a heater 23 provided in the middle of the introduction pipe 21, and a fan 24 for pumping a part of the dry gas before cooling from the adsorption tower A or the atmosphere to the heater 23. And an indirect heat exchanger 25 for preheating by exchanging a part of the dry gas sent by the fan 24 or the atmosphere with the water-containing gas flowing through the discharge pipe 22 and a filter 26 for removing atmospheric dust. doing. A part of the preheated dry gas or the atmosphere is heated by the heater 23 and supplied to the adsorption tower B as a heated gas, where the adsorbent is heated to desorb moisture. The water-containing gas after moisture desorption retains heat even after the adsorbent is heated, and the indirect heat exchanger 25 preheats part of the dry gas from the fan 24 or the atmosphere by indirect heat exchange. Although not shown, a gas obtained by mixing a part of the dry gas before cooling from the adsorption tower A and the atmosphere may be used as the gas used for the regeneration of the adsorbent.
本実施形態では、図１に示すように、一方の吸着塔Ａで原ガス中の水分の吸着、除湿を行っている間に、他方の吸着塔Ｂにおいて、吸着剤に吸着させた水分の脱着、再生を行う。逆に、吸着塔Ｂで原ガス中の水分の吸着、除湿を行っている間は、吸着塔Ａにおいて、吸着剤に吸着させた水分の脱着、再生を行う。このように、吸着除湿と脱着再生をそれぞれの吸着塔Ａ，Ｂで交互に行うことで、原ガスの吸着除湿処理を連続して行うことができる。 In the present embodiment, as shown in FIG. 1, while adsorption and dehumidification of moisture in the raw gas is performed in one adsorption tower A, desorption of moisture adsorbed by the adsorbent in the other adsorption tower B. , Play. On the contrary, while the adsorption tower B is adsorbing and dehumidifying moisture in the raw gas, the adsorption tower A performs desorption and regeneration of the moisture adsorbed by the adsorbent. Thus, by alternately performing adsorption dehumidification and desorption regeneration in the respective adsorption towers A and B, it is possible to continuously perform the adsorption dehumidification treatment of the raw gas.
図１の例では、上述したように、二つの吸着塔Ａ，Ｂに対して、除湿手段１０そして再生手段２０を交互に切り換え可能に接続されているが、吸着塔Ａ，Ｂのそれぞれに対して、除湿手段１０と再生手段２０の両方を専用に備えるようにして、それぞれの吸着塔Ａ，Ｂにおいて、専用の除湿手段１０と再生手段２０とを切り換えて使用するようにしてもよい。 In the example of FIG. 1, as described above, the dehumidifying means 10 and the regenerating means 20 are connected to the two adsorption towers A and B so that they can be switched alternately. Thus, both the dehumidifying means 10 and the regenerating means 20 may be provided exclusively, and the dedicated dehumidifying means 10 and the regenerating means 20 may be switched and used in the respective adsorption towers A and B.
このようにして、吸着塔Ａ，Ｂと、除湿手段１０そして再生手段２０とにより、原ガスの吸着除湿と吸着剤の脱着再生は、連続的になされる。その際、原ガスの吸着除湿を行っている吸着塔Ａと、吸着剤の脱着再生を行っている吸着塔Ｂの作動について、以下、さらに詳述する。 In this way, the adsorption dehumidification of the raw gas and the desorption of the adsorbent are continuously performed by the adsorption towers A and B, the dehumidifying means 10 and the regenerating means 20. At that time, the operation of the adsorption tower A that performs adsorption dehumidification of the raw gas and the adsorption tower B that performs desorption regeneration of the adsorbent will be described in detail below.
＜吸着塔Ａ＞
除湿処理前に水分を含んでいる原ガスをフィルタ１２により除塵し、ファン１３により吸着塔Ａに供給する。水分は吸着剤に吸着され原ガスが除湿される。吸着剤は吸着熱により、発熱するので、除湿後のこの乾燥ガスの利用用途により、必要に応じてクーラ１４で冷却する。冷却後の乾燥ガスは、適宜、除湿空間１６等の利用設備に供給される。除湿空間１６から空間内ガスの一部が、一部循環ガスとして抜き出され、原ガスと混合されて除湿される。
<Adsorption tower A>
Before the dehumidifying treatment, the raw gas containing moisture is removed by the filter 12 and supplied to the adsorption tower A by the fan 13. Moisture is adsorbed by the adsorbent and the raw gas is dehumidified. Since the adsorbent generates heat due to the heat of adsorption, the adsorbent is cooled by the cooler 14 as necessary depending on the intended use of the dry gas after dehumidification. The dried dry gas is appropriately supplied to utilization facilities such as the dehumidifying space 16. A part of the gas in the space is extracted from the dehumidifying space 16 as a circulating gas, mixed with the raw gas, and dehumidified.
＜吸着塔Ｂ＞
水分を吸着した吸着剤に、加熱ガスを導入配管２１を経て供給し、吸着剤を加熱して水分を脱着し、吸着剤を再生する。吸着塔Ａから抜き出された冷却前の乾燥ガスの一部をファン２４を介しヒータ２３により、吸着剤の水分脱着に適した温度（１００〜１４０℃）に加熱し、加熱ガスとすることができる。
<Adsorption tower B>
A heated gas is supplied to the adsorbent that has adsorbed moisture through the introduction pipe 21, the adsorbent is heated to desorb moisture, and the adsorbent is regenerated. A part of the uncooled dry gas extracted from the adsorption tower A is heated to a temperature (100 to 140 ° C.) suitable for moisture desorption of the adsorbent by the heater 23 via the fan 24 to obtain a heated gas. it can.
吸着塔Ｂから排出配管２２を経て抜き出された含水ガスは、高温であるので熱エネルギーを利用するため、排出配管２２を流通している間に、間接熱交換器２５で、導入配管２１内の冷却前乾燥ガスと間接熱交換して予熱に用いられる。間接熱交換器２５で熱交換により冷却された含水ガスは大気中へ放散される。 Since the water-containing gas extracted from the adsorption tower B through the discharge pipe 22 is high in temperature, it uses heat energy, and therefore, while flowing through the discharge pipe 22, the indirect heat exchanger 25 is used in the introduction pipe 21. Indirect heat exchange with dry gas before cooling is used for preheating. The water-containing gas cooled by heat exchange in the indirect heat exchanger 25 is diffused into the atmosphere.
本実施形態では、吸着塔Ａから抜き出される冷却前の乾燥ガスの一部を再生用ガスとして用いることにより、吸着剤が吸着熱により発熱してこのガスが保有する熱量を、再生のための熱エネルギーの一部として有効利用でき、ヒータ２３で要する加熱エネルギーを低減でき、その結果、運転費を低減することができる。 In this embodiment, by using a part of the dry gas before cooling extracted from the adsorption tower A as a regeneration gas, the adsorbent generates heat due to the heat of adsorption, and the amount of heat held by this gas is recovered. It can be used effectively as a part of the heat energy, and the heating energy required by the heater 23 can be reduced. As a result, the operating cost can be reduced.
また、再生用ガスとして大気を用いる場合に比べて、湿度の低い乾燥ガスを再生用として用いるため水分の脱着効率が高い。言うまでもないが、本実施形態では、再生用ガスとして冷却前の乾燥ガスに代え、大気を用いてもよいし、あるいは、冷却前の乾燥ガスと大気を併用してもよい。 Moreover, compared with the case where air | atmosphere is used as regeneration gas, since the dry gas with low humidity is used for regeneration, the desorption efficiency of moisture is high. Needless to say, in this embodiment, instead of the drying gas before cooling as the regeneration gas, the atmosphere may be used, or the drying gas before cooling and the atmosphere may be used in combination.
吸着塔Ｂ内で脱着再生された吸着剤は、加熱されたままで、また冷却されていない状態であるので、吸着除湿に適した温度にまで冷却される。この冷却は、自然放冷でも乾燥ガスとの接触による冷却でも、あるいは吸着剤充填層内に設けた冷却管や水冷ジャケットによる冷却でもよい。適温にまで温度が低下した後、吸着除湿運転に供される。除湿に用いる吸着剤としては、ゼオライト、シリカゲル等の一般的な除湿剤を使用できる。 Since the adsorbent desorbed and regenerated in the adsorption tower B remains heated and not cooled, it is cooled to a temperature suitable for adsorption dehumidification. This cooling may be natural cooling, cooling by contact with a dry gas, or cooling by a cooling pipe or a water cooling jacket provided in the adsorbent packed bed. After the temperature falls to an appropriate temperature, it is subjected to an adsorption dehumidification operation. As the adsorbent used for dehumidification, general dehumidifiers such as zeolite and silica gel can be used.
水を吸着した吸着剤を加熱ガスにより加熱し脱着して再生する際、吸着塔Ｂにおける吸着剤の再生率は５０％以上８０％以下とすることが好ましい。ここで、再生率とは、吸
着塔に新品の吸着剤を収納したときに所定の除湿度（露点温度）を保持して除湿を行うことができる時間に対する、吸着剤を再生した後に所定の除 湿度を保持して除湿を行うことができる時間の比率をいう。再生率の好ましい範囲の根拠は、以下のとおりである。
When the adsorbent that has adsorbed water is heated with a heated gas and desorbed for regeneration, the regeneration rate of the adsorbent in the adsorption tower B is preferably 50% or more and 80% or less. Here, reproduction rate and the relative time that can be performed to dehumidification hold a predetermined dividing humidity (dew point temperature) when accommodating the new adsorbents to adsorption tower, a predetermined removal after regenerating the adsorbent The ratio of time during which dehumidification can be performed while maintaining humidity. The reason for the preferable range of the regeneration rate is as follows.
すなわち、再生率が５０％より低いと、除湿運転できる時間が短くなり、頻繁に吸着塔の除湿運転と再生運転とを切り替える必要があり、吸着塔内で脱着再生された吸着剤を冷却するのに自然放冷や少量の冷却用ガスの送風では間に合わず、多量の冷却用ガスの送風や冷却管、水冷ジャケットによる冷却が必要となり、そのための冷却エネルギーが嵩み好ましくない。 That is, when the regeneration rate is lower than 50%, the time during which the dehumidifying operation can be performed is shortened, and it is necessary to frequently switch between the dehumidifying operation and the regenerating operation of the adsorption tower, and the adsorbent desorbed and regenerated in the adsorption tower is cooled. In addition, natural cooling or blowing of a small amount of cooling gas is not in time, and blowing of a large amount of cooling gas or cooling with a cooling pipe or a water cooling jacket is required, which increases the cooling energy and is not preferable.
また、吸着剤充填層内で吸着剤が水分を吸着している帯域を吸着帯というが、再生率が８０％より高くなると、比較的狭い吸着帯の吸着剤で水分の吸着が生じるようになり、水分吸着時に発生する吸着熱による発熱が局所的に発生するため、吸着剤温度の過度な上昇を招き、平衡吸着量が低下し、吸着除湿性能が低下する。更に、再生ガス流量の増加割合と比較して、吸着剤における再生率の増加割合が低下するため、エネルギー効率が低くなるため、好ましくない。 In addition, the zone where the adsorbent adsorbs moisture in the adsorbent packed bed is called the adsorption zone. However, when the regeneration rate is higher than 80%, the adsorption of moisture occurs in the adsorbent with a relatively narrow adsorption zone. Since heat generation due to adsorption heat generated during moisture adsorption is locally generated, the adsorbent temperature is excessively increased, the equilibrium adsorption amount is lowered, and the adsorption dehumidification performance is lowered. Furthermore, since the increase rate of the regeneration rate in the adsorbent is lower than the increase rate of the regeneration gas flow rate, the energy efficiency is lowered, which is not preferable.
このように、吸着剤の再生率を５０％以上８０％以下とすることにより、再生した吸着剤を吸着除湿に用いるとき、除湿効率を大きく低下させることなく、水分の吸着熱による吸着剤温度の上昇を原ガスの水分濃度に合わせて適切な範囲に制御でき、平衡吸着量の低下による吸着除湿性能の低下を抑制できるし、また、乾燥ガスをクーラにより冷却することを不要にするか、少なくできるので、運転費を低減できる。 Thus, by setting the regeneration rate of the adsorbent to 50% or more and 80% or less, when the regenerated adsorbent is used for adsorption dehumidification, the adsorbent temperature due to the heat of adsorption of moisture can be reduced without greatly reducing the dehumidification efficiency. The rise can be controlled within an appropriate range according to the moisture concentration of the raw gas, the decline in adsorption dehumidification performance due to a decrease in the equilibrium adsorption amount can be suppressed, and it is unnecessary or less necessary to cool the dry gas with a cooler. As a result, operating costs can be reduced.
水を吸着した吸着剤を加熱ガスにより加熱し脱着して再生する際、上記のように、再生率を５０％以上８０％以下とするように、吸着塔に供給する加熱ガスの流量を調整する加熱ガス流量調整手段を備えることが好ましい。 When the adsorbent that has adsorbed water is heated and desorbed with a heated gas for regeneration, the flow rate of the heated gas supplied to the adsorption tower is adjusted so that the regeneration rate is 50% or more and 80% or less as described above. It is preferable to provide a heating gas flow rate adjusting means.
図１に示された第一実施形態においては、吸着塔を吸着塔Ａ，Ｂとして２基設置する場合を示していたが、図２に示される第二実施形態のように、吸着塔を３基以上設置してもかまわない。この場合、それぞれの吸着塔を、吸着除湿、脱着再生、冷却の各工程に振り分けて運転することができる。 In the first embodiment shown in FIG. 1, the case where two adsorption towers are installed as the adsorption towers A and B is shown. However, as in the second embodiment shown in FIG. You can install more than one. In this case, the respective adsorption towers can be operated by being assigned to the respective steps of adsorption dehumidification, desorption regeneration, and cooling.
第二実施形態を示す図２において、図１の第一実施形態と同一部位には同一符号を付し、その説明は省略する。 In FIG. 2 which shows 2nd embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the same site | part as 1st embodiment of FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted.
本実施形態では、第一実施形態の場合と同様に、除湿手段と、再生手段の両方を切り換え可能に有している同一構成の吸着塔を三つ有している。さらに、本実施形態では、除湿手段と再生手段とが三つの吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃに対して順次切り換え可能に設けられている。図示の例では、吸着塔Ａに対しては除湿手段が作用している状態、吸着塔Ｂに対しては再生手段が作用している状態、そして吸着塔Ｃに対しては自然放冷等による冷却状態で示されている。 In the present embodiment, as in the case of the first embodiment, there are three adsorption towers of the same configuration that have both dehumidifying means and regeneration means switchable. Further, in the present embodiment, the dehumidifying means and the regenerating means are provided so as to be sequentially switched with respect to the three adsorption towers A, B, and C. In the illustrated example, the dehumidifying means is acting on the adsorption tower A, the regeneration means is acting on the adsorption tower B, and the adsorption tower C is naturally cooled. Shown in the cooled state.
かかる第二実施形態では、各吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃが除湿、再生、冷却工程を一サイクルとし順に繰り返すが、その際、各吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃは、それぞれ一工程ずつずれて、行われる。換言すれば、同一時期には、各吸着塔で除湿、再生、冷却がそれぞれ行われている。上記冷却は、第一実施形態の場合同様、自然放冷でも冷却後の乾留ガスの一部による冷却でもよい。 In this second embodiment, each adsorption tower A, B, C repeats the dehumidification, regeneration, and cooling process as one cycle in order, but at that time, each adsorption tower A, B, C is shifted by one process, Done. In other words, dehumidification, regeneration, and cooling are performed in each adsorption tower at the same time. As in the case of the first embodiment, the cooling may be natural cooling or cooling with a part of the dry distillation gas after cooling.
このような第二実施形態では、三つの吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃに対して、再生手段のヒータは、常時いずれかの吸着塔に加熱ガスを供給すべく作動しているので、二つの吸着塔Ａ，Ｂが設置され除湿、再生、冷却工程を繰り返し、冷却工程中はヒータが停止する場合に比べて、熱ロスがないので、その分、運転費を低減できる。 In such a second embodiment, for the three adsorption towers A, B and C, the heater of the regeneration means is always operated to supply the heating gas to any one of the adsorption towers. Compared with the case where the towers A and B are installed and the dehumidification, regeneration, and cooling processes are repeated and the heater is stopped during the cooling process, there is no heat loss, and accordingly, the operation cost can be reduced.
図３に示される第三実施系形態では、一つの吸着塔内に２基のカートリッジ５０，５０を独立の２系統として分割して設置されている二段カートリッジの形態となっている。この場合、吸着塔内のそれぞれの系統において吸着除湿操作、あるいは脱着再生操作が可能となる。これにより、従来２塔必要であった吸着塔を１塔とすることが可能となり、装置全体を更にコンパクト化することが可能となる。なお、図３では図示を省略し、一つのカートリッジ５０で原ガス中の水分の吸着除湿を行う場合の除湿手段と、他のカートリッジ５０で吸着剤に吸着させた水分の脱着、再生を行う場合の再生手段とのみを記載しているが、二つのカートリッジ５０には、それぞれ除湿手段及び再生手段を共に有しているか、除湿手段及び再生手段との接続を切り換えるようにしている。 The third embodiment shown in FIG. 3 is in the form of a two-stage cartridge in which two cartridges 50, 50 are divided and installed as two independent systems in one adsorption tower. In this case, an adsorption dehumidification operation or a desorption regeneration operation can be performed in each system in the adsorption tower. As a result, it is possible to reduce the number of adsorption towers, which conventionally required two towers, to one, and to further downsize the entire apparatus. 3, the illustration is omitted, and the dehumidifying means when the moisture in the raw gas is adsorbed and dehumidified with one cartridge 50 and the desorption and regeneration of the moisture adsorbed by the adsorbent with the other cartridge 50 are performed. However, each of the two cartridges 50 has both the dehumidifying means and the regenerating means, or the connection between the dehumidifying means and the regenerating means is switched.
ここでは、図１に示す第一実施形態の場合と同様に、原ガス中から水分の除湿を行った乾燥ガス、つまり一つのカートリッジ５０を通過した乾燥ガスの一部を脱着再生中の他のカートリッジ５０に再生用ガスとして供給するようにしている。 Here, as in the case of the first embodiment shown in FIG. 1, the other part of the dry gas that has been dehumidified from the raw gas, that is, part of the dry gas that has passed through one cartridge 50 is being desorbed and regenerated. The cartridge 50 is supplied as a regeneration gas.
本発明においては、第四実施形態として図４に示されるように、一つの吸着塔内に３基のカートリッジ５０，５０，５０を独立の３系統として分割して設置してもよい。この場合、吸着塔内のそれぞれの系統で、吸着除湿操作、脱着再生操作、冷却操作がそれぞれ可能になる。吸着塔が１塔となって装置がコンパクト化することは、第三実施形態と同様である。また、この第四実施形態でも三つのカートリッジ５０には、それぞれ除湿手段及び再生手段を共に有しているか、除湿手段及び再生手段との接続を切り換えて、除湿、再生、そして冷却を順次行うようにすることができる点でも、第三実施形態に類似している。 In the present invention, as shown in FIG. 4 as the fourth embodiment, three cartridges 50, 50, 50 may be divided and installed as three independent systems in one adsorption tower. In this case, adsorption dehumidification operation, desorption regeneration operation, and cooling operation can be performed in each system in the adsorption tower. It is the same as that of 3rd embodiment that an adsorption tower becomes one tower and an apparatus becomes compact. Also in the fourth embodiment, each of the three cartridges 50 has both the dehumidifying means and the regenerating means, or the connection between the dehumidifying means and the regenerating means is switched to perform dehumidification, regeneration, and cooling sequentially. It is similar to the third embodiment in that it can be made.
次に、第一ないし第四実施形態で採用されるカートリッジ式吸着剤充填層構造について説明する。 Next, the cartridge type adsorbent packed layer structure employed in the first to fourth embodiments will be described.
＜カートリッジ式吸着剤充填層構造＞
本発明のカートリッジ式吸着剤充填層構造を側流式複層構造ということもある。
<Cartridge type adsorbent packed bed structure>
The cartridge type adsorbent packed layer structure of the present invention is sometimes referred to as a side flow type multilayer structure.
図５に、本実施形態のカートリッジ５０の構成の一例を示す。図５に示すように、該カートリッジ５０は、例えば、原ガスに対して耐腐食性を有する剛体で構成される筺体５１の内部に、既述の吸着剤により形成された平板状の充填層５２を、それぞれが平行となるように、さらには、好ましくはそれぞれが面対称となるように複数配置することにより構成される。そして、この筺体５１を吸着塔Ａ，Ｂ内部に、装入及び取り外し可能、つまり着脱可能に構成することで、カートリッジとしての吸着剤が構成できる。ここでは、吸着剤をカートリッジ構造として、吸着塔内に着脱可能とすることで、吸着剤の交換や装置内の点検等のメンテナンスを容易に行なうことが可能となる。 FIG. 5 shows an example of the configuration of the cartridge 50 of the present embodiment. As shown in FIG. 5, the cartridge 50 includes, for example, a flat packed layer 52 formed of an adsorbent as described above in a casing 51 made of a rigid body that has corrosion resistance to raw gas. Are arranged so as to be parallel to each other, and more preferably to be arranged in a plane-symmetric manner. The adsorbent as a cartridge can be configured by configuring the casing 51 in the adsorption towers A and B so that it can be loaded and unloaded, that is, detachable. Here, since the adsorbent has a cartridge structure and is detachable from the adsorption tower, maintenance such as exchange of the adsorbent and inspection of the apparatus can be easily performed.
ここで、上記充填層５２の構成の一例について説明する。この充填層５２は、その外枠となる収納ケースに、吸着剤を充填することで構成できる。なお、該収納ケースには、その中に充填される吸着剤の交換を容易とするための開閉可能な蓋部が設けられており、吸着剤は、収納ケース内において、該蓋部との隙間がなく圧密充填される。収納ケース内に吸着剤を圧密充填する方法としては、例えば、バイブレータで振動を与えながら充填する、充填時に棒などで上から押さえつけるなどの方法が挙げられる。また、吸着剤と蓋部との間にも隙間が生じない様に、グラスウールなどの緩衝材を用いて圧着させてもよい。これにより、この充填層５２を通過する原ガスのショートパス（吸着剤を透過しない吹き抜け）を防止でき、吸着剤と原ガスとの接触効率を高くすることが可能となる。さらに、原ガスの充填層５２を通過する流速を速くした場合においても、吸着剤の流動を防止できる。 Here, an example of the structure of the packed bed 52 will be described. The filling layer 52 can be configured by filling an adsorbent in a storage case serving as an outer frame. The storage case is provided with an openable / closable lid for facilitating replacement of the adsorbent filled in the storage case, and the adsorbent has a gap with the lid in the storage case. There is no compaction filling. Examples of the method for compactly filling the adsorbent in the storage case include a method of filling the container with vibration while applying vibration using a vibrator, and pressing from above with a stick or the like during filling. Moreover, you may make it press-fit using buffer materials, such as glass wool, so that a clearance gap may not arise between adsorption agent and a cover part. As a result, it is possible to prevent a short path (blow-through that does not pass through the adsorbent) of the raw gas passing through the packed bed 52 and to increase the contact efficiency between the adsorbent and the raw gas. Furthermore, even when the flow rate of the raw gas passing through the packed bed 52 is increased, the adsorbent can be prevented from flowing.
上記収納ケースの形状は、充填層５２内を原ガスが均一に通過できること、さらに、ケースの製作が比較的容易であることなどを考慮すると、平板状が一般的であるが、この収納ケースが、実質的に平行な表裏１組の面を、一方をガス流入側面、他方をガス流出側面として有していれば平板状に限られるものではない。 The shape of the storage case is generally a flat plate considering that the raw gas can pass uniformly through the packed bed 52 and that the case is relatively easy to manufacture. As long as one pair of substantially parallel front and back surfaces is provided as a gas inflow side and the other as a gas outflow side, the plate is not limited to a flat plate shape.
また、上記収納ケースの材質は耐久性、耐熱性の観点から鋼鉄製、ステンレス製などの金属製とすることが好ましく、また、ガス流入側面及びガス流出側面は、これらの金属からなる金網、パンチングメタル（打抜金網）などの通気性を有する素材から形成することが好ましい。上記ガス流入側面及びガス流出側面は通常は平面であり、また、互いに実質的に平行であることが好ましい。なお、これらガス流入側面及びガス流出側面は通常は共に四角形で、かつ、面対称とすることが好ましい。 Further, the material of the storage case is preferably made of metal such as steel or stainless steel from the viewpoint of durability and heat resistance, and the gas inflow side and the gas outflow side are made of a metal mesh, punching made of these metals. It is preferably formed from a material having air permeability such as metal (punched wire net). The gas inflow side and the gas outflow side are usually flat and preferably substantially parallel to each other. It is preferable that the gas inflow side and the gas outflow side are both generally square and plane symmetric.
また、吸着剤としては、シリカゲルやゼオライト等の無機吸着剤を用いることができ、吸着、脱着性能に優れた吸着剤が好ましい。使用する吸着剤の粒径は、小さいほど吸着／脱着速度が上がり有利である。しかし、粒径が小さすぎる場合は、充填層５２での圧力損失が大きくなってしまう。また、上記収納ケースにおけるガス流入側面及びガス流出側面として必要な強度を確保しながら、より粒径の小さい吸着剤の保持が可能な、充分に小さい孔を有するガス透過面の作製が困難ないし実用的でなくなる。そのため、吸着剤の粒径は０．５〜２．４ｍｍ程度のものが好ましい。 As the adsorbent, inorganic adsorbents such as silica gel and zeolite can be used, and adsorbents excellent in adsorption and desorption performance are preferable. The smaller the particle size of the adsorbent used, the higher the adsorption / desorption rate. However, when the particle size is too small, the pressure loss in the packed bed 52 becomes large. In addition, it is difficult or practical to produce a gas permeable surface with sufficiently small holes that can hold an adsorbent with a smaller particle size while ensuring the necessary strength as the gas inflow side and gas outflow side in the storage case. It ’s not right. Therefore, the particle size of the adsorbent is preferably about 0.5 to 2.4 mm.
次に、図５により、カートリッジ５０内でのガス流れの挙動を説明する。原ガスは、図５に示すように、上記カートリッジ５０のガス流入側に設けられた流入口５３から、上記カートリッジ５０の内部に配置された充填層５２の一方の側面側であるガス流入側面側にのみ供給される。そして、上記充填層５２のガス流入側面側に供給された原ガスは、充填層５２を通過して他方の側面側であるガス流出側面側に抜けて、上記カートリッジ５０のガス流出側に設けられた流出口５４から排出される。このように、カートリッジ５０内に供給された原ガスは、いわゆる側流式のガス流れを形成するように、吸着剤の充填された充填層５２を通過するように構成される。 Next, the behavior of the gas flow in the cartridge 50 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5, the raw gas flows from the inlet 53 provided on the gas inflow side of the cartridge 50 to the gas inflow side surface that is one side of the packed bed 52 disposed inside the cartridge 50. Supplied only to. The raw gas supplied to the gas inflow side of the packed bed 52 passes through the packed bed 52 and escapes to the gas outflow side, which is the other side, and is provided on the gas outflow side of the cartridge 50. It is discharged from the outlet 54. Thus, the raw gas supplied into the cartridge 50 is configured to pass through the packed bed 52 filled with the adsorbent so as to form a so-called side flow type gas flow.
上記カートリッジ５０の内部には、複数の充填層５２が平行となるように、好ましくはそれぞれが面対称となるように配置されているが、充填層５２を挟んで一方の側面がガス流入側面、他方の側面がガス流出側面となるように配置される。ここで、充填層５２のガス流出側面側のガス流入側（図では上方）には、原ガスが直接供給されないように、ガスの進入を遮断するための遮断板５５が設けられている。また、充填層５２のガス流入側面側のガス流出側（図では下方）には、充填層５２を通過しないガスがそのままカートリッジ５０の外に排出されないように遮断板５５が設けられている。これにより、充填層５２のガス流入側面側に供給された原ガスは、必ず充填層５２を通過して、ガス流出側面側から排出されるという側流式のガス流れが形成される。 Inside the cartridge 50, a plurality of packed layers 52 are arranged in parallel so that they are preferably symmetrical with each other, but one side surface is a gas inflow side surface across the packed layer 52, It arrange | positions so that the other side surface may become a gas outflow side surface. Here, on the gas inflow side (upper side in the drawing) of the gas outflow side surface of the packed bed 52, a blocking plate 55 for blocking gas ingress is provided so that the raw gas is not directly supplied. Further, a blocking plate 55 is provided on the gas outflow side (downward in the drawing) of the packed bed 52 so that the gas that does not pass through the packed bed 52 is not discharged out of the cartridge 50 as it is. Thereby, the raw gas supplied to the gas inflow side surface of the packed bed 52 always passes through the packed bed 52 and is discharged from the gas outflow side surface to form a side flow type gas flow.
カートリッジ５０内において、充填層５２を、複数が平行となるように、好ましくはそれぞれが面対称となるように配置し、さらに、原ガスのガス流れを側流式のガス流れとすることで、カートリッジ５０内における原ガスの流れが均一化され、原ガスが接触する充填層５２の有効面積を大きくとることが可能となる。これにより、吸着剤と原ガスとの接触効率が高まり、高い吸着性能が発揮され、同じ吸着性能の装置であれば吸着塔Ａ，Ｂの設置面積を小さくすることが可能となり、設備費及びランニングコストを低減でき経済的である。さらに、原ガスが接触する充填層５２の有効面積を大きくとることができるため、充填層５２を通過する原ガスの流速が遅くなり、充填層５２での圧力損失が小さく、ファン又はブロワーが小型化でき経済的である。 In the cartridge 50, the packed beds 52 are arranged in parallel so that a plurality of them are preferably parallel to each other, and each of them is plane-symmetric, and further, the gas flow of the raw gas is a side flow type gas flow, The flow of the raw gas in the cartridge 50 is made uniform, and the effective area of the packed bed 52 in contact with the raw gas can be increased. As a result, the contact efficiency between the adsorbent and the raw gas is increased, high adsorption performance is exhibited, and if the apparatus has the same adsorption performance, the installation area of the adsorption towers A and B can be reduced. Cost can be reduced and it is economical. Furthermore, since the effective area of the packed bed 52 in contact with the raw gas can be increased, the flow rate of the raw gas passing through the packed bed 52 becomes slow, the pressure loss in the packed bed 52 is small, and the fan or blower is small. Economical.
カートリッジ５０内に供給された原ガスは、充填層５２を通過する際に、その中に含有される水分が吸着剤に吸着される。これにより、充填層５２を通過し、水分が吸着剤に吸着され除湿された乾燥ガスがカートリッジ５０から排出される。 When the raw gas supplied into the cartridge 50 passes through the packed bed 52, moisture contained therein is adsorbed by the adsorbent. As a result, the dry gas passing through the packed bed 52 and dehumidified by moisture adsorbed by the adsorbent is discharged from the cartridge 50.
ここで、上記充填層５２の層厚は、１０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下とすることが好ましく、さらに好ましくは３０ｍｍ以上、５０ｍｍ以下である。 Here, the layer thickness of the filling layer 52 is preferably 10 mm or more and 100 mm or less, and more preferably 30 mm or more and 50 mm or less.
本発明においては、上述の構成とすることで、カートリッジ５０内における原ガスのガス流れが均一化され、原ガスが接触する充填層５２の有効面積を大きくとることが可能となる。そのため、充填層５２の層厚を、好ましくは１０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下、さらに好ましくは３０ｍｍ以上、５０ｍｍ以下と薄くした場合においても、原ガス中から水分を除湿するために必要な吸着剤との最低限の接触時間を確保できる。また、充填層５２の層厚を薄くできるため、充填層５２を通過する際の圧力損失を低く抑えることが可能となる。これにより、低圧損と吸着及び脱着性能を共に両立でき、非常に効率的である。 In the present invention, by adopting the above-described configuration, the gas flow of the raw gas in the cartridge 50 is made uniform, and the effective area of the packed bed 52 in contact with the raw gas can be increased. Therefore, even when the layer thickness of the packed layer 52 is reduced to preferably 10 mm or more and 100 mm or less, more preferably 30 mm or more and 50 mm or less, the minimum of the adsorbent necessary for dehumidifying the moisture from the raw gas. A limited contact time can be secured. Moreover, since the layer thickness of the filling layer 52 can be reduced, the pressure loss when passing through the filling layer 52 can be kept low. As a result, both low pressure loss and adsorption and desorption performance can be achieved, which is very efficient.
また、充填層５２は、層厚が１００ｍｍ以下と薄いため、原ガス中の水分が吸着剤に吸着するときに発生する吸着熱の放熱が容易であり、吸着剤の温度上昇による吸着性能の低下が防止できる。さらに、加熱ガスを供給し吸着剤を加熱して脱着再生を行う場合は、吸着剤における熱の出入りを早くでき、温度変化が迅速に行われるため、効率的に再生運転することができる。 In addition, since the packed bed 52 is as thin as 100 mm or less, it is easy to dissipate the heat of adsorption generated when moisture in the raw gas is adsorbed on the adsorbent, and the adsorption performance decreases due to the temperature rise of the adsorbent. Can be prevented. In addition, when desorption regeneration is performed by supplying heated gas and heating the adsorbent, heat can be made to enter and exit from the adsorbent quickly, and the temperature can be changed quickly, so that the regeneration operation can be performed efficiently.
ここで、上記充填層５２の設置数は、原ガスの流量や水分の含有率等により適宜設定し得るものである。 Here, the number of the packed beds 52 can be set as appropriate depending on the flow rate of the raw gas, the moisture content, and the like.
また、本発明においては、吸着塔内において、上記カートリッジ５０を２基以上分割して吸着塔内に並列または直列に設置してもよい。この場合、それぞれのカートリッジ５０を、独立に吸着塔Ａ，Ｂ内に装入及び取り外し可能、つまり着脱可能に構成することが好ましい。 In the present invention, two or more cartridges 50 may be divided and installed in parallel or in series in the adsorption tower in the adsorption tower. In this case, it is preferable that each cartridge 50 is configured to be able to be inserted and removed independently from the adsorption towers A and B, that is, to be detachable.
吸着塔内にカートリッジを並列に設置する場合は、吸着塔の圧力損失を低く維持することが可能となる。また、カートリッジを直列に設置する場合には、その分圧力損失は上昇するものの、本発明においては、上述のカートリッジ構造とすることで、そもそもカートリッジ１基あたりの圧力損失が低いため、問題にならない程度に維持できる。 When cartridges are installed in parallel in the adsorption tower, the pressure loss of the adsorption tower can be kept low. Further, when the cartridges are installed in series, the pressure loss increases by that amount. However, in the present invention, since the pressure loss per cartridge is low in the first place, there is no problem. It can be maintained to the extent.
さらに、吸着剤の性能が劣化した場合や、原ガス側のフィルタ等の除塵設備の不具合等により原ガス中に含まれるダストが増加し、それが吸着剤に堆積した場合等においても、上流側のカートリッジから交換することで、全ての吸着剤を交換する必要が無くなり、非常に効率的である。また、カートリッジ構造とすることで交換も容易である。なお、カートリッジの配置を並列、直列いずれに配置するか、あるいはどのようにこれらを組み合わせて配置するかは、装置の使用条件等に応じて適宜設定し得るものである。 Furthermore, even when the performance of the adsorbent deteriorates, or when dust contained in the raw gas increases due to problems with the dust removal equipment such as the filter on the raw gas side, and accumulates in the adsorbent, the upstream side By exchanging from this cartridge, it is not necessary to replace all the adsorbents, which is very efficient. In addition, the cartridge structure allows easy replacement. It should be noted that whether the cartridges are arranged in parallel or in series, or how these are arranged in combination, can be appropriately set according to the use conditions of the apparatus.
このように、吸着剤充填層を側流式複層構造とすることにより、吸着剤充填層の体積当たりの吸着剤比表面積を大きくすることができ、吸着除湿効率、脱着再生効率を高くすることができる。 Thus, by making the adsorbent packed bed a side flow type multilayer structure, the adsorbent specific surface area per volume of the adsorbent packed bed can be increased, and the adsorption dehumidification efficiency and desorption regeneration efficiency can be increased. Can do.
また、吸着剤層を薄く、多層にしているので、吸着除湿時に発生する吸着熱を効果的に放熱でき、吸着除湿性能の低下を抑制できる。 Further, since the adsorbent layer is thin and multi-layered, the heat of adsorption generated during the adsorption dehumidification can be effectively dissipated, and the decrease in the adsorption dehumidification performance can be suppressed.
さらに、吸着除湿時に吸着塔の抜熱を行うことを省略または小さくすることができるので、装置をコンパクトにできる。 Furthermore, since the heat removal from the adsorption tower during adsorption dehumidification can be omitted or reduced, the apparatus can be made compact.
さらに、脱着再生時に吸着剤に供給する加熱ガス量を従来技術に比べて低減できるので装置をコンパクトにでき、再生ヒータの運転費を低減できる。 Furthermore, since the amount of heated gas supplied to the adsorbent during desorption regeneration can be reduced as compared with the prior art, the apparatus can be made compact and the operating cost of the regenerative heater can be reduced.
上述のカートリッジ５０内の吸着剤の各充填層５２は、図６のごとく、冷却水管５２Ａを備えていることが好ましい。冷却水管５２Ａ内に冷却水を流通させることにより、除湿時には吸着剤を容易に冷却でき、再生後の冷却時には吸着剤を容易に冷却できる。また、これに代えて、図７のごとく、例えば充填層５２の側面（図示では、両側面）に冷却ジャケット５２Ｂを備えるようにしてもよい。冷却ジャケット５２Ｂは、図示の例の場合、枠状をなしていて、その窓部で原ガスと乾燥ガスの貫流を許容しており、上記吸着剤あるいは乾燥ガスを冷却する。 Each packed bed 52 of the adsorbent in the cartridge 50 is preferably provided with a cooling water pipe 52A as shown in FIG. By circulating cooling water through the cooling water pipe 52A, the adsorbent can be easily cooled during dehumidification, and can be easily cooled during cooling after regeneration. Alternatively, as shown in FIG. 7, for example, a cooling jacket 52 </ b> B may be provided on the side surface (both side surfaces in the drawing) of the packed bed 52. In the example shown in the figure, the cooling jacket 52B has a frame shape, and allows the raw gas and the dry gas to flow through the window, thereby cooling the adsorbent or the dry gas.
本発明にあっては、吸着塔は、吸着剤充填層を冷却及び加熱する冷却・加熱ジャケットを備え、冷却・加熱ジャケットは、原ガスの除湿を行うときに冷却媒体の供給を受け、吸着剤の再生を行うときに加熱媒体の供給を受けるようになっていることが好ましい。この構成は、図７のジャケットを冷却用と加熱用に切り換えて用い、ジャケットに流通させる媒体をその時期によって変えることにより実施できる。すなわち、除湿運転時には、冷却媒体（例えば、冷水）をジャケットに供給し、再生運転時には、加熱媒体（例えば、蒸気）を供給する。 In the present invention, the adsorption tower is provided with a cooling / heating jacket for cooling and heating the adsorbent packed bed, and the cooling / heating jacket is supplied with a cooling medium when dehumidifying the raw gas, and the adsorbent It is preferable that the heating medium is supplied when the reproduction is performed. This configuration can be implemented by switching the jacket shown in FIG. 7 between cooling and heating and changing the medium circulating in the jacket depending on the timing. That is, during the dehumidifying operation, a cooling medium (for example, cold water) is supplied to the jacket, and during the regeneration operation, a heating medium (for example, steam) is supplied.
本発明にあっては、除湿されるべき原ガスの状況に応じて、再生運転条件を変えて装置を運転制御することが好ましい。例えば、図８のように、原ガスの露点温度を計測する原ガス露点計３１をフィルタ１２の手前位置に設けると共に、冷却前の乾燥ガスの一部を吸着塔Ａから再生手段のファン２４へ導く管路に乾燥ガスダンパ３３を、そして上記ファン２４へ大気を導く管路に大気ダンパ３４を設け、再生運転制御装置３２で、上記露点温度の計測値に基づき上記ファン２４から送風する再生用加熱ガスの流量を調整する。上記乾燥ガスダンパ３３、大気ダンパ３４がファン２４と相俟って加熱ガス流量調整手段を形成する。 In the present invention, it is preferable to control the operation of the apparatus by changing the regeneration operation conditions according to the state of the raw gas to be dehumidified. For example, as shown in FIG. 8, a raw gas dew point meter 31 for measuring the dew point temperature of the raw gas is provided at a position in front of the filter 12, and a part of the dry gas before cooling is supplied from the adsorption tower A to the fan 24 of the regeneration means. A drying gas damper 33 is provided in the conduit that leads, and an atmospheric damper 34 is provided in the conduit that guides the atmosphere to the fan 24, and the regeneration operation controller 32 blows air from the fan 24 based on the measured dew point temperature. Adjust the gas flow rate. The dry gas damper 33 and the atmospheric damper 34 together with the fan 24 form a heating gas flow rate adjusting means.
具体的には、原ガスの露点温度が低いとき（低水分率のとき）は、乾燥ガスの湿度が低いので、吸着剤充填層での水分が脱着し易くなるため、再生手段のファン２４でのガスの引込量を低減させ、ヒータ２３による加熱量を低減できる。その結果、運転費が抑制される。上記ファン２４から送風する再生用加熱ガスの流量の調整は、図８のごとく、ファン２４の回転数をインバータ等により調整して送風量を調整することによってできるし、図９のごとく、乾燥ガスダンパ３３と大気ダンパ３４の開度を変えることによってもできる。図９の実施形態では、原ガスの露点温度が低いとき、大気ダンパ３４の開度を小さくし、乾燥ガスダンパ３３の開度を大きくするか固定の開度として、乾燥ガスの割合を大きくして、かつファン２４から送風する再生用ガスの流量を少なくする。その結果、ヒータ２３による加熱量を低減でき、運転費が抑制される。また、上記原ガスの露点温度に応じて、加熱ガスの温度を変えるようにヒータ２３の加熱量を調整することもできる。 Specifically, when the dew point temperature of the raw gas is low (when the moisture content is low), the moisture in the adsorbent packed bed is easy to desorb because the humidity of the dry gas is low. The amount of gas drawn in can be reduced, and the amount of heating by the heater 23 can be reduced. As a result, operating costs are reduced. The flow rate of the heating gas for regeneration blown from the fan 24 can be adjusted by adjusting the rotational speed of the fan 24 by an inverter or the like as shown in FIG. 8, and the dry gas damper as shown in FIG. This can also be done by changing the opening degree of 33 and the atmospheric damper 34. In the embodiment of FIG. 9, when the dew point temperature of the raw gas is low, the opening degree of the atmospheric damper 34 is reduced, the opening degree of the drying gas damper 33 is increased or the opening degree is fixed, and the ratio of the drying gas is increased. In addition, the flow rate of the regeneration gas blown from the fan 24 is reduced. As a result, the heating amount by the heater 23 can be reduced, and the operating cost is suppressed. Further, the heating amount of the heater 23 can be adjusted so as to change the temperature of the heating gas in accordance with the dew point temperature of the raw gas.
上記再生手段のファン２４でのガスの引込量は、図８、図９のごとくに除湿手段への原ガスの露点温度の計測値に基づいて調整することに代え、除湿した乾燥ガスを供給する除湿空間（図示せず）に設けた露点計により計測した除湿空間の露点温度の計測値に基づいて調整するようにしてもよい。 The amount of gas drawn in by the fan 24 of the regenerating unit is supplied instead of adjusting the dew point temperature of the raw gas to the dehumidifying unit as shown in FIGS. You may make it adjust based on the measured value of the dew point temperature of the dehumidification space measured with the dew point meter provided in the dehumidification space (not shown).
また、上記再生手段のファン２４でのガスの引込量は、図８、図９のごとくに除湿手段への原ガスの露点温度の計測値に基づいて調整することに代え、図１０、１１のごとく、吸着塔Ａからの冷却前の乾燥ガスの露点温度を乾燥ガス露点計３１’を用いて計測し、その計測値に基づいて制御できる。この場合も、図８、図９のときと同様に、乾燥ガスの湿度が低いときには、再生手段のファン２４でのガスの引込量を低減させる。これは、図１０のように、ファン２４の送風量を制御してもよいし、図１１のように、乾燥ガスダンパ３３あるいは大気ダンパ３４の開度を制御してもよい。 In addition, the amount of gas drawn in by the fan 24 of the regenerating means is not adjusted based on the measured value of the dew point temperature of the raw gas to the dehumidifying means as shown in FIGS. As described above, the dew point temperature of the drying gas before cooling from the adsorption tower A is measured using the drying gas dew point meter 31 ′, and can be controlled based on the measured value. Also in this case, as in FIGS. 8 and 9, when the humidity of the dry gas is low, the amount of gas drawn in by the fan 24 of the regeneration means is reduced. As shown in FIG. 10, the air flow rate of the fan 24 may be controlled, or the opening degree of the dry gas damper 33 or the atmospheric damper 34 may be controlled as shown in FIG.
以上、本発明においては、吸着剤をカートリッジ構造としているため、吸着塔内でのレイアウトをある程度自由に変更することが可能となる。これにより、目的に合った最適のレイアウトに吸着剤を配置できる。さらに、カートリッジの内部構造を上述の構成とすることで、装置全体のコンパクト化を図ると共に原ガスからの水分の除湿、吸着剤の再生を効率的に行うことが可能な除湿装置が提供される。 As described above, in the present invention, since the adsorbent has a cartridge structure, the layout in the adsorption tower can be freely changed to some extent. As a result, the adsorbent can be arranged in an optimal layout suitable for the purpose. Furthermore, by making the internal structure of the cartridge as described above, a dehumidifying device is provided that can reduce the size of the entire device and can efficiently dehumidify moisture from the raw gas and regenerate the adsorbent. .
本発明にあっては、吸着塔が、原ガスを脱臭する吸着剤をさらに収納することが好ましい。こうすることにより、吸着剤により原ガス中の水分を吸着して除湿するとともに、脱臭用吸着剤により原ガスを脱臭することができる。除湿用吸着剤と脱臭用吸着剤を混合して充填層を形成してカートリッジ構造としてもよいし、除湿用吸着剤の充填層を設けたカートリッジの下流側に脱臭用吸着剤の充填層を設けたカートリッジを設けるように構成してもよい。吸着塔に原ガスを脱臭する吸着剤の充填層を設けることにより、空調対象の空間から導いた空気から、アンモニア系やアセトアルデヒド系臭気成分等の臭気を除去して、脱臭され除湿された快適な空気を供給することができる。脱臭用吸着剤としては、活性炭や、ゼオライト等の無機吸着剤を用いる。 In the present invention, it is preferable that the adsorption tower further contains an adsorbent that deodorizes the raw gas. By doing so, moisture in the raw gas can be adsorbed by the adsorbent to dehumidify, and the raw gas can be deodorized by the deodorizing adsorbent. A cartridge structure may be formed by mixing a dehumidifying adsorbent and a deodorizing adsorbent to form a packed layer, or a deodorizing adsorbent packed layer is provided downstream of the cartridge provided with a dehumidifying adsorbent packed layer. A cartridge may be provided. By providing a packed bed of adsorbent that deodorizes the raw gas in the adsorption tower, it is possible to remove odors such as ammonia and acetaldehyde odor components from the air led from the air-conditioned space, and to deodorize and dehumidify comfortably. Air can be supplied. As the deodorizing adsorbent, an inorganic adsorbent such as activated carbon or zeolite is used.
本発明にあっては、大気中から空気を導くファンの入り口側に、花粉を捕集するフィルタを設けるようにして、花粉が除去され除湿された快適な空気を供給することができる。フィルタとしては、数十マイクロメーターの花粉を捕集できるフィルタであればよく、中高性能フィルタを用いれば十分に除去できるが、必要に応じて、ＵＬＰＡフィルタ、ＨＥＰＡフィルタ、準ＨＥＰＡフィルタを用いることができる。 In the present invention, a comfortable air from which pollen has been removed and dehumidified can be supplied by providing a filter for collecting pollen on the inlet side of a fan that guides air from the atmosphere. Any filter can be used as long as it can collect pollen of several tens of micrometers. If a medium-high performance filter is used, the filter can be removed sufficiently. However, a ULPA filter, a HEPA filter, or a quasi-HEPA filter may be used as necessary. it can.
１０ 除湿手段
２０ 再生手段
３１ 露点計
３２ 再生運転制御手段
３３，３４ 加熱ガス流量調整手段
５０ カートリッジ
５２ 充填層
５２Ａ 冷却水管
５２Ｂ 冷却ジャケット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Dehumidifying means 20 Regenerating means 31 Dew point meter 32 Regenerating operation control means 33, 34 Heating gas flow rate adjusting means 50 Cartridge 52 Packing layer 52A Cooling water pipe 52B Cooling jacket
Claims (12)
原ガス中の水分を吸着して除湿する吸着剤を収納する吸着塔と、
原ガス中の水分を吸着させ除湿を行うために該吸着塔に送る除湿手段と、
水分を吸着した上記吸着剤から水分を脱着して吸着剤の再生を行うために上記吸着塔に加熱ガスを供給する再生手段とを備え、
上記吸着塔に収納される吸着剤が、吸着塔内に装入及び取り外し可能なカートリッジとして形成され、該カートリッジは、上記吸着剤により形成された平板状の充填層が、複数平行となるように配置されていると共に、各充填層の一方の側面側に供給された原ガスが、上記充填層を通過して他方の側面側に抜けるようなガス流を形成するように構成されていることを特徴とする除湿装置。 A dehumidifying device for removing moisture from a raw gas containing moisture to obtain a dry gas,
An adsorption tower containing an adsorbent that adsorbs moisture in the raw gas and dehumidifies it,
Dehumidification means for adsorbing moisture in the raw gas and sending it to the adsorption tower for dehumidification;
Regenerating means for supplying heated gas to the adsorption tower in order to regenerate the adsorbent by desorbing moisture from the adsorbent that has adsorbed moisture,
The adsorbent accommodated in the adsorption tower is formed as a cartridge that can be inserted and removed from the adsorption tower, and the cartridge is formed such that a plurality of flat packed layers formed by the adsorbent are parallel to each other. The raw gas supplied to one side surface of each packed bed is configured to form a gas flow that passes through the packed bed and escapes to the other side surface. A dehumidifying device.
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