JP4351174B2 - 圧縮気体の除湿における継続供給方法及び圧縮気体の除湿装置 - Google Patents
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一方の吸着塔に湿った圧縮空気を導いて吸着乾燥を行い、得られた乾燥空気を所定の供給先に供給する。同時に、得られた乾燥空気の一部を他方の吸着塔に導き、前段階の乾燥工程で吸湿して吸湿能力の低下した吸着剤から湿分を脱着し、さらにこの湿分を吸着塔からパージして吸着剤の再生を行う。なお、この再生工程では、一般的に、得られた乾燥空気の約20%の量を大気に放出する。
この一方の吸着塔における圧縮空気の乾燥工程と、他方の吸着塔における吸着剤の再生工程は同時に並行して行われる。また、これらの乾燥工程と再生工程は二つの吸着塔の間で交互に行われる。例えば、所定時間経過ごとに両吸着塔に接続された切換え弁を切換える。これにより、乾燥空気を製品空気として連続的に所定の供給先に供給することができる。
このため、吸着剤を用いて圧力スウィング法によって空気から酸素を濃縮させる2塔式の装置にあっては、製品酸素富化ガスの酸素濃度を著しく速く規定濃度にするための運転開始及び運転停止操作を含む運転制御のうち、両方の吸着塔に必ず予め指定された大気圧以上の圧力をかけ、しかもこのうちの一方の吸着塔は再生工程が終わった状態で停止させ、再起動時には、必ず再生が終わった吸着塔から吸着工程が始まる酸素濃縮装置における開閉弁の制御方法が提案されている(特許文献1参照)。
具体的な停止制御としては、二つの吸着塔を均圧状態にして停止させるため、停止スイッチ(遠隔スイッチ等を含む)による停止信号の入力を受けて、バルブ切換時から昇圧までの時間検出(遅延)を行い、装置を安全停止させている。
特に、比較的大型のヒートレスドライヤー装置においては、圧縮空気で駆動する空圧式の開閉バルブによって、吸入空気の制御やパージ空気の制御を行う。このため、その空圧式の開閉バルブを好適に制御して装置を停止させることを要するが、上記のように停止信号が入力され、安全停止プログラムで制御される場合には正常に停止できる。
具体的には、パージ空気(排気)を制御する空圧式の開閉バルブ(排気バルブ)が全体装置の停止時に閉じた状態となっていないと、電源スイッチを入れて運転を再開しようとしても圧縮空気が排気バルブから常にリークした状態となる。これでは、空気回路が圧縮空気(空圧)を利用できず、正常な運転状態に復帰できない。
なお、異常停止は、装置への供給電圧の異常低下、瞬停、数秒間停電、電磁波ノイズ等が発生する場合に起こる。また、異常停止は、人為的な原因でも発生する。機器管理者の運転スイッチ誤操作時には安全停止(完全停止動作)とはならず、同様の不具合が発生する。例えば、頻繁なスイッチ操作や急激なON−OFFがある。
そこで本発明の目的は、装置の異常停止の際にも、継続した再運転が可能で、除湿された圧縮気体を継続的に供給できる圧縮気体の除湿における継続供給方法及び圧縮気体の除湿装置を提供することにある。
本発明にかかる圧縮気体の除湿における継続供給方法の一形態によれば、吸着剤が充填された二つの吸着塔のうち一方へ圧縮気体を導いて該圧縮気体の湿分が吸着除湿されることで乾燥気体を吐出させる乾燥工程と、該乾燥工程によって乾燥された圧縮気体の一部を前工程で圧縮気体の湿分を吸着除湿した他方の吸着塔へ導いて吸着能力が低下した吸着剤から湿分を脱着させると共に排気させて該吸着剤を再生させる再生工程とを並行して行い、これらの乾燥工程と再生工程とを二つの吸着塔の間で実質的に交互に行うことで乾燥気体を連続的に吐出させる圧縮気体の除湿における継続供給方法であって、前記再生工程においては各吸着塔についてそれぞれ設けられ、該吸着塔から供給される乾燥した圧縮気体によって開閉駆動される排気バルブを作動させて排気の制御を行い、前記排気バルブの開閉駆動に用いられる圧縮気体の圧力が予め設定した値よりも低下した場合に、二つの吸着塔の双方について再生工程の排気が止められた状態となるように、各吸着塔にかかるそれぞれの排気バルブを共に閉じた状態とし、その後に装置全体の運転を停止させることを特徴とする。
10は第1吸着塔であり、20は第2吸着塔である。以下、記載を簡略化するため、第1吸着塔10を「A塔」と、第2吸着塔20を「B塔」と記述することがある。なお、図1では、A塔については[CLM A]と、B塔については[CLM B]と表示してある。これらの第1吸着塔10(A塔)及び第2吸着塔20(B塔)には、導入された圧縮気体の湿分を吸着除湿して乾燥させる吸着剤が充填されている。
12は第1吸気バルブであり、第1吸入通路11を開閉する開閉手段となっている。また、22は第2吸気バルブであり、第2吸入通路21を開閉する開閉手段となっている。
この第1吸気バルブ12及び第2吸気バルブ22は、圧縮気体(圧縮空気)によって駆動される空圧作動式の弁であり、パイロットバルブ30によって開閉が制御される。また、パイロットバルブ30は電気的に作動する電磁弁であり、電気的に接続(配線は図示せず)された制御装置50によって制御される。従って、パイロットバルブ30と制御装置50とによって、吸気バルブ12、22の開閉制御手段が構成されている。
なお、31は圧縮空気の入口であり、32は吸気側のフィルタである。
14、24は逆止弁であり、第1排出通路13及び第2排出通路23のそれぞれに設けられている。この逆止弁14、24は、製品気体として吐出される乾燥気体が好適に排出されると共に、逆流することを防止するチェックバルブである。
なお、35は製品空気の排出路であり、第1排出通路13及び第2排出通路23に逆止弁14、24を介して接続されている。36は排気側のフィルタであり、37は製品空気の出口である。
以上の構成により、吸着剤が充填された二つの吸着塔10、20のうち一方へ圧縮気体を導いてその圧縮気体の湿分が吸着除湿されることで乾燥気体を吐出させる乾燥工程を行う乾燥手段が構成されている。
また、この吸着塔間接続路33には、気体流量を調整する手段としてパージ用オリフィス34が設けられている。これにより、一定流量の圧縮空気が通過するようになっている。
17は第1電磁制御弁であり、第1排気バルブ16の開閉を圧縮空気流路の切換によって制御するバルブである。閉塞用駆動エア通路18に圧空を導入すると第1排気バルブ16が閉じ、開放用駆動エア通路19に圧空を導入すると第1排気バルブ16が開く。また、27は第2電磁制御弁であり、第2排気バルブ26の開閉を圧縮空気流路の切換によって制御するバルブである。閉塞用駆動エア通路28に圧空を導入すると第2排気バルブ26が閉じ、開放用駆動エア通路29に圧空を導入すると第2排気バルブ26が開く。
この電磁制御弁17、27は、電源スイッチが切られた際には排気バルブ16、26が閉じるように制御する2位置の制御弁である。また、電磁制御弁17、27は電気的に作動する電磁弁であり、電気的に接続(配線は図示せず)された制御装置50によって制御される。従って、電磁制御弁17、27と制御装置50とによって、排気バルブ(16、26)の開閉制御手段が構成されている。
なお、49はサイレンサであり、排気バルブ16、26から排気されるパージ空気によって発生する音を消音するために設けられている。
この圧力センサー40の信号を受けて、前述した電磁制御弁17、27と制御装置50を構成要素とする排気バルブの開閉制御手段は、第1排気バルブ16と第2排気バルブ26の双方が閉じるように制御する。
また、制御装置50は、排気バルブの開閉制御手段によって第1排気バルブ16及び第2排気バルブ26の双方が閉じた後、装置全体の運転を停止させる。このように本形態の制御装置50は、運転制御手段としても機能し、装置全体を制御する。
なお、A塔側及びB塔側に接続された流路41a、41bの中途にはチェックバルブ42、42が配されている。また、45は圧力メータであり、43、62はフィルタである。
先ず、通常の運転中の動作について説明する。
図1に示す状態では、各制御弁(パイロットバルブ30、第1電磁制御弁17、第2電磁制御弁27)の各ソレノイドの全てに通電がされておらず、その各制御弁はOFFの状態となっている。つまり、装置全体としてOFFの状態となっている。
この状態では、パイロットバルブ30に駆動用の圧縮空気(駆動エア)が供給された状態でも、パイロットバルブ30は中央のクローズ位置にあって、第1吸気バルブ12及び第2吸気バルブ22のどちらに対しても駆動エアが供給されない。
一方、第1電磁制御弁17、第2電磁制御弁27については、駆動エアが供給されると、第1排気バルブ16及び第2排気バルブ26が閉じた状態を維持するように駆動エアを出力する。
パイロットバルブ30の一方(図面上の右側)のソレノイドに通電されて、パイロットバルブ30の一方(図面上の右側)の接続切換手段が駆動エアの通路(図面上点線で示された通路)に接続される。すると、パイロットバルブ30を介して供給される駆動エアによって、第1吸気バルブ12が開き、第2吸気バルブ22が閉じた状態となる。これにより、圧縮空気が吸気バルブ12を通ってA塔に導入され、A塔で乾燥された圧縮空気が第1排出通路13を通って製品空気として排出される。
この間の所定の時間については、第2電磁制御弁27のソレノイドに通電されることで、第2電磁制御弁27の一方(図面上の左側)の接続切換手段が駆動エアの通路28、29に接続され、第2排気バルブ26が開く。これにより、A塔で乾燥された圧縮空気の一部が吸着塔間接続路33を通ってB塔に導入され、B塔内の吸着剤を再生した圧縮空気が第2排気バルブ26からパージ空気として排気される。
この間の所定の時間については、第1電磁制御弁17のソレノイドに通電されることで、第1電磁制御弁17の一方(図面上の左側)の接続切換手段が駆動エアの通路18、19に接続され、第1排気バルブ16が開く。これにより、B塔で乾燥された圧縮空気の一部が吸着塔間接続路33を通ってA塔に導入され、A塔内の吸着剤を再生した圧縮空気が第1排気バルブ16からパージ空気として排気される。
以上の一連の工程を交互に繰り返すことで、乾燥された圧縮空気を連続的に供給することができる。
電源スイッチを切って停止信号を出し、安全プログラムによって適切に停止される場合は、各制御弁(パイロットバルブ30、第1電磁制御弁17、第2電磁制御弁27)が非通電状態になる。なお、入口31及び出口37で圧力変化がなければ、各制御弁にかかる空気圧は維持される。
これによれば、電源スイッチが切られることで、各電磁制御弁17、27のどちらも非通電状態となって図1に示す状態に戻る。つまり、各電磁制御弁17、27は、各排気バルブ16、26を閉じるように制御する状態となる。この電源スイッチが切られた直後は、圧縮空気(駆動エア)の空気圧は十分にある。このため、各排気バルブ16、26は、各電磁制御弁17、27に制御されて閉じられる。また、このように各排気バルブ16、26が閉じられることで二つの吸着塔10、20内は均圧状態となって、その後に装置全体が停止する。
従って、運転を再開する際には、各排気バルブ16、26からリークすることがなく、空気回路を作動するための空気圧を好適に得ることができ、装置を好適に再起動できる。
空気圧が低下すると、それを圧力センサー40が検出してアナログ信号を発生する。
その信号を受けた制御装置50は、各電磁制御弁17、27のどちらのソレノイドについても非通電状態(図1に示すOFFの状態)となるように電気的に制御する。これにより、各排気バルブ16、26を制御するに足る空気圧がある間に、各排気バルブ16、26は各電磁制御弁17、27に制御されて閉じられる。このように各排気バルブ16、26が閉じられることで二つの吸着塔10、20内は均圧状態となる。その後に装置全体が制御装置50からなる運転制御手段によって停止される。
従って、運転を再開する際には、正常に停止された際と同様に、各排気バルブ16、26から圧縮空気がリークすることなく、空気回路を作動するための空気圧を好適に得ることができ、装置を好適に再起動できる。
このため、装置の異常停止の際にも、継続した再運転が可能で、除湿された圧縮気体を継続的に供給できるという有利な効果を奏する。
なお、圧縮空気の供給源(コンプレッサ)側の異常に起因して異常停止する場合とは、コンプレッサの電源が別にあって人為的な原因を含めて何らかの原因で電気が止まった場合、圧縮空気の使用量が想定以上に多くなって空気圧が低下した場合、配管の破損した場合などがある。
11 第1吸入通路
12 第1吸気バルブ
13 第1排出通路
15 第1パージ用排気通路
16 第1排気バルブ
17 第1電磁制御弁
20 第2吸着塔
21 第2吸入通路
22 第2吸気バルブ
23 第2排出通路
25 第2パージ用排気通路
26 第2排気バルブ
27 第2電磁制御弁
30 パイロットバルブ
33 吸着塔間接続路
40 圧力センサー
50 制御装置
Claims (3)
- 吸着剤が充填された二つの吸着塔のうち一方へ圧縮気体を導いて該圧縮気体の湿分が吸着除湿されることで乾燥気体を吐出させる乾燥工程と、
該乾燥工程によって乾燥された圧縮気体の一部を前工程で圧縮気体の湿分を吸着除湿した他方の吸着塔へ導いて吸着能力が低下した吸着剤から湿分を脱着させると共に排気させて該吸着剤を再生させる再生工程とを並行して行い、
これらの乾燥工程と再生工程とを二つの吸着塔の間で実質的に交互に行うことで乾燥気体を連続的に吐出させる圧縮気体の除湿における継続供給方法であって、
前記再生工程においては各吸着塔についてそれぞれ設けられ、該吸着塔から供給される乾燥した圧縮気体によって開閉駆動される排気バルブを作動させて排気の制御を行い、
前記排気バルブの開閉駆動に用いられる圧縮気体の圧力が予め設定した値よりも低下した場合に、二つの吸着塔の双方について再生工程の排気が止められた状態となるように、各吸着塔にかかるそれぞれの排気バルブを共に閉じた状態とし、
その後に装置全体の運転を停止させることを特徴とする圧縮気体の除湿における継続供給方法。 - 導入された圧縮気体の湿分を吸着除湿して乾燥させる吸着剤が充填された第1吸着塔及び第2吸着塔と、
前記第1吸着塔に圧縮気体を導く第1吸入通路、及び前記第2吸着塔に圧縮気体を導く第2吸入通路と、
前記第1吸着塔から乾燥気体を吐出させる第1排出通路、及び前記第2吸着塔から乾燥気体を吐出させる第2排出通路と、
前記第1吸着塔と前記第2吸着塔を連通する吸着塔間接続路と、
前記第2吸着塔で乾燥された一部が前記吸着塔間接続路を介して前記第1吸着塔に導かれ吸着剤から湿分を脱着して該吸着剤を再生させた圧縮気体を排気させる第1パージ用排気通路、及び前記第1吸着塔で乾燥された一部が前記吸着塔間接続路を介して前記第2吸着塔に導かれ吸着剤から湿分を脱着して該吸着剤を再生させた圧縮気体を排気させる第2パージ用排気通路と、
前記第1パージ用排気通路を開閉するように前記吸着塔間接続路に接続されることで前記第1吸着塔又は前記第2吸着塔から供給される乾燥した圧縮気体によって駆動される第1排気バルブ、及び前記第2パージ用排気通路を開閉するように前記吸着塔間接続路に接続されることで前記第1吸着塔又は前記第2吸着塔から供給される乾燥した圧縮気体によって駆動される第2排気バルブと、
前記第1排気バルブ及び第2排気バルブの開閉駆動に用いられる圧縮気体の圧力が予め設定した値よりも低下した場合に信号を発生する圧力センサーと、
該圧力センサーの信号を受けて、前記第1排気バルブ及び第2排気バルブの双方が閉じるように制御する排気バルブの開閉制御手段と、
該排気バルブの開閉制御手段によって前記第1排気バルブ及び第2排気バルブの双方が閉じた状態となった後、装置全体の運転を停止させる運転制御手段とを具備することを特徴とする圧縮気体の除湿装置。 - 前記排気バルブの開閉制御手段は、前記第1排気バルブ及び第2排気バルブのそれぞれについて設けられ、前記圧力センサーの信号を受けて各排気バルブが閉じるように制御すると共に電源スイッチが切られた際にも各排気バルブが閉じるように制御する第1電磁制御弁及び第2電磁制御弁と、該二つの電磁制御弁を電気的に制御する制御装置とを構成要素とすることを特徴とする請求項2記載の圧縮気体の除湿装置。
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