(57)【要約】【課題】  被処理ガスの含有水分量を確実に設定値以下として排出することが出来る除湿装置を提供する。【解決手段】  除湿装置は除湿塔１Ａ，１Ｂを主体とし、除湿塔１Ａ，１Ｂにおいて除湿剤の充填層２の中央部には導通路３が設けられ、導通路３には加熱筒４が挿着されており、更に除湿塔には、上記充填層２の上端部に連絡する被処理ガス導入路５が具備されており、被処理ガス導入路には、被処理ガスの流量検出手段である差圧式流量計２０Ａと、被処理ガスの水分含有量検出手段である露点計２０Ｂと、差圧式流量計２０Ａと露点計２０Ｂとから充填層２に吸着された積算水分量を演算する演算回路ＯＣと、演算回路よりＯＣ出力される信号によって除湿塔１Ａ，１Ｂへの被処理ガスの導入を再生ガスの導入へ切換える切換手段と、が具備されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理ガスに含有されている水分を除去するために使用される除湿装置であって、
上記除湿装置は、除湿剤の充填層と加熱手段とを内部に具備した除湿塔を主体としており、
上記除湿塔において、上記充填層の中央部には上記除湿塔の上下に連通する導通路が設けられ、上記導通路には上記除湿塔の上端よりヒーターが挿着されており
更に上記除湿塔には、上記充填層の上端部に連絡する被処理ガス導入路と、上記除湿塔の上端部に連絡する処理済み被処理ガス排出路と、
上記除湿塔の上端部に連絡する再生ガス導入路と、上記充填層の上端部に連絡する使用済再生ガス排出路と、上記充填層の上端部に連絡する冷却ガス導入路と、上記除湿塔の上端部に連絡する使用済冷却ガス排出路と、が具備されており、
上記被処理ガス導入路には、被処理ガスの流量検出手段と、被処理ガスの水分含有量検出手段と、上記被処理ガスの流量検出手段と上記被処理ガスの水分含有量検出手段とから上記充填層に吸着された積算水分量を演算する演算回路と、上記演算回路より出力される信号によって上記除湿塔への被処理ガスの導入を再生ガスの導入へ切換える切換手段と、が具備されている
ことを特徴とする除湿装置。
【請求項２】
上記再生ガス排出路の中間部には上記冷却ガス導入路が合一され、
上記被処理ガス導入路と上記再生ガス排出路と上記冷却ガス導入路とは合一して上記除湿塔に接続し、上記再生ガス導入路と上記使用済冷却ガス排出路とは合一して上記除湿塔に接続し、上記冷却ガス導入路と上記使用済冷却ガス排出路とはガス冷却手段を介して接続して冷却ガス循環径路を形成している
請求項１に記載の除湿装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の除湿装置によって構成される除湿システムであり、
上記除湿塔は二基が並設され、
一の除湿塔では被処理ガスを導入して除湿を行なう除湿工程が実施され、
他の除湿塔では再生ガスを導入して上記充填層の加熱再生を行ない、その後冷却ガスを導入して冷却を行なう再生冷却処理が行なわれ、
上記二基の除湿塔間には所定時間毎に除湿工程と再生冷却工程とを切換える切換手段が介在している
ことを特徴とする除湿システム。
【請求項４】
請求項１または２に記載の除湿装置を使用し、
被処理ガスの除湿処理工程にあっては、被処理ガス導入路から除湿塔内の充填層上部に被処理ガスを導入し、上記充填層上部に導入された上記被処理ガスが上記充填層内を流下して上記除湿塔底部に達し、上記除湿塔底部から導通路内を上昇して上記除湿塔上端部に接続する処理済ガス排出路から排出されるが、
上記被処理ガス導入路に介在する流量検出手段によって上記充填層に導入される上記被処理ガスの導入積算量を検出し、更に水分含有量検出手段によって上記被処理ガスの水分含有量を検出し、上記被処理ガスの導入積算量および上記被処理ガスの水分量から上記充填層の水分吸着量を演算回路によって演算して、上記水分吸着量が飽和量に達した場合には、上記被処理ガスの除湿処理工程から上記充填層の再生冷却工程に切り換えるものとし、
上記充填層の再生冷却工程にあっては、
上記充填層の再生として、再生ガス導入路から上記除湿塔上端部に再生ガスを導入し、上記再生ガスが上記充填層の導通路を下降してその間に上記ヒーターによって所定温度に加熱され、上記除湿塔底部に達してから上記充填層内を上昇し、上記充填層上部から使用済再生ガスとして再生ガス排出路へ排出され、
上記充填層の再生後に上記充填層の冷却として、冷却ガス導入路から冷却ガスを上記充填層上部に導入し、上記冷却ガスが上記充填層内を下降しつつ上記充填層を冷却して上記除湿塔底部に達し、上記除湿塔底部から上記導通路内を上昇して上記除湿塔上部から使用済み冷却ガスとして冷却ガス排出路へ排出される
ことを特徴とする被処理ガスの除湿処理方法。
【請求項５】
請求項３に記載の除湿システムを使用し、
一の除湿塔においては被処理ガスの除湿処理工程を行ない、他の除湿塔においては再生冷却工程を行ない、一の除湿塔における除湿工程が完了し、かつ他の除湿塔における再生冷却工程が完了した時、一の除湿塔においては除湿工程から再生冷却工程に切換え、他の除湿塔においては再生冷却工程から除湿工程に切換える
ことを特徴とする被処理ガスの除湿処理方法。
【請求項６】
一の除湿塔における充填層の積算水分吸着量が飽和量の７５〜８５％の範囲で設定された所定の設定値に達した時、上記被処理ガスを上記除湿塔に導入する速度を低下して、他の除湿塔における再生冷却工程が完了する時点で、一の除湿工程における除湿工程が完了するように調節する請求項５に記載の被処理ガスの除湿処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば工業炉の雰囲気ガスのような水分を含有する被処理ガスから水分を除去するために使用される除湿装置及びそれによって構成される除湿システム並びにそれらによる被処理ガスの除湿処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の除湿装置としては、例えば特許文献１のように、内部に除湿剤の充填層を設けた除湿塔内に上記被処理ガスを導入し、該被処理ガスを該除湿塔充填層内に通して除湿を行なう構成のものが提案されている。
上記除湿装置では、該除湿剤充填層に吸着される水分量が飽和に達すると、除湿工程を中止して該除湿剤充填層を加熱して該除湿剤充填層に吸着されている水分を除去する再生工程を行なう。
そこで、上記除湿工程と上記再生工程とを適正な時点で切換えることが必要になる。上記従来例では除湿塔の出口側に流量計と露点計とが設定され、該除湿塔から排出される処理済みの被処理ガスの水分を測定し、該処理済み被処理ガスの水分含有量が設定値以上になった時点で、除湿工程から再生工程に切換える方式が提供されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５９−１３６１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし上記従来方式では、再生工程に切換える前に設定値以上の水分含有量の処理済み被処理ガスが除湿塔から排出されるおそれがある。
本発明は、設定値以上に水分を含む処理済み被処理ガスが排出されないような除湿装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための手段として、本発明は、被処理ガスに含有されている水分を除去するために使用される除湿装置であって、上記除湿装置は、除湿剤の充填層と加熱手段とを内部に具備した除湿塔を主体としており、上記除湿塔において、上記充填層の中央部には上記除湿塔の上下に連通する導通路が設けられ、上記導通路には上記除湿塔の上端よりヒーターが挿着されており更に上記除湿塔には、上記充填層の上端部に連絡する被処理ガス導入路と、上記除湿塔の上端部に連絡する処理済み被処理ガス排出路と、上記除湿塔の上端部に連絡する再生ガス導入路と、上記充填層の上端部に連絡する使用済再生ガス排出路と、上記充填層の上端部に連絡する冷却ガス導入路と、上記除湿塔の上端部に連絡する使用済冷却ガス排出路と、が具備されており、上記被処理ガス導入路には、被処理ガスの流量検出手段と、被処理ガスの水分含有量検出手段と、上記被処理ガスの流量検出手段と上記被処理ガスの水分含有量検出手段とから上記充填層に吸着された積算水分量を演算する演算回路と、上記演算回路より出力される信号によって上記除湿塔への被処理ガスの導入を再生ガスの導入へ切換える切換手段と、が具備されている除湿装置を提供するものである。
上記除湿装置にあっては、上記再生ガス排出路の中間部には上記冷却ガス導入路が合一され、上記被処理ガス導入路と上記再生ガス排出路と上記冷却ガス導入路とは合一して上記除湿塔に接続し、上記再生ガス導入路と上記使用済冷却ガス排出路とは合一して上記除湿塔に接続し、上記冷却ガス導入路と上記使用済冷却ガス排出路とはガス冷却手段を介して接続して冷却ガス循環径路を形成していることが望ましい。
更に本発明にあっては、上記除湿装置によって構成され、上記除湿塔は二基が並設され、一の除湿塔では被処理ガスを導入して除湿を行なう除湿工程が実施され、他の除湿塔では再生ガスを導入して上記充填層の加熱再生を行ない、その後冷却ガスを導入して冷却を行なう再生冷却処理が行なわれ、上記二基の除湿塔間には所定時間毎に除湿工程と再生冷却工程とを切換える切換手段が介在している除湿システムが提供される。
また更に本発明にあっては、上記除湿装置を使用し、被処理ガスの除湿処理工程にあっては、被処理ガス導入路から除湿塔内の充填層上部に被処理ガスを導入し、上記充填層上部に導入された上記被処理ガスが上記充填層内を流下して上記除湿塔底部に達し、上記除湿塔底部から導通路内を上昇して上記除湿塔上端部に接続する処理済ガス排出路から排出されるが、上記被処理ガス導入路に介在する流量検出手段によって上記充填層に導入される上記被処理ガスの導入積算量を検出し、更に水分含有量検出手段によって上記被処理ガスの水分含有量を検出し、上記被処理ガスの導入積算量および上記被処理ガスの水分量から上記充填層の水分吸着量を演算回路によって演算して、上記水分吸着量が飽和量に達した場合には、上記被処理ガスの除湿処理工程から上記充填層の再生冷却工程に切り換えるものとし、上記充填層の再生冷却工程にあっては、上記充填層の再生として、再生ガス導入路から上記除湿塔上端部に再生ガスを導入し、上記再生ガスが上記充填層の導通路を下降してその間に上記ヒーターによって所定温度に加熱され、上記除湿塔底部に達してから上記充填層内を上昇し、上記充填層上部から使用済再生ガスとして再生ガス排出路へ排出され、上記充填層の再生後に上記充填層の冷却として、冷却ガス導入路から冷却ガスを上記充填層上部に導入し、上記冷却ガスが上記充填層内を下降しつつ上記充填層を冷却して上記除湿塔底部に達し、上記除湿塔底部から上記導通路内を上昇して上記除湿塔上部から使用済み冷却ガスとして冷却ガス排出路へ排出される被処理ガスの除湿処理方法が提供される。
また更に本発明にあっては、上記除湿システムを使用し、一の除湿塔においては被処理ガスの除湿処理工程を行ない、他の除湿塔においては再生冷却工程を行ない、一の除湿塔における除湿工程が完了し、かつ他の除湿塔における再生冷却工程が完了した時、一の除湿塔においては除湿工程から再生冷却工程に切換え、他の除湿塔においては再生冷却工程から除湿工程に切換える被処理ガスの除湿処理方法が提供される。
上記除湿システムを使用した除湿処理方法にあっては、一の除湿塔における充填層の積算水分吸着量が飽和量の７５〜８５％の範囲で設定された所定の設定値に達した時、上記被処理ガスを上記除湿塔に導入する速度を低下して、他の除湿塔における再生冷却工程が完了する時点で、一の除湿工程における除湿工程が完了するように調節することが望ましい。
【発明の効果】
【０００６】
〔作用〕
本発明にあっては、被処理ガス導入路に被処理ガスの流量検出手段と、被処理ガスの水分含有量検出手段を具備しておき、該被処理ガス導入路を介して除湿塔内に導入される被処理ガス量と該被処理ガスの水分含有量とを検出し、演算回路によってその積算量を演算することによって、処理開始からその時点までに除湿塔の除湿剤充填層に吸着された積算水分量を確認することが出来る。上記除湿剤充填層の水分飽和吸着量は、該除湿剤の水分飽和吸着量と、充填層の除湿剤重量とを掛け合わせれば求められるから、積算水分量が上記水分飽和吸着量に達した時点で、除湿工程から再生工程に切換えればよい。一般に再生工程では除湿剤充填層は加熱再生されるので、その後の冷却工程が必要であり、冷却には上記再生ガスを循環経路によって循環し、その途中で冷却手段によって加熱された再生ガスと冷却した冷却ガスを使用する。
上記除湿塔が二基並設されている除湿システムでは、除湿工程と再生および冷却工程とを二基の除湿塔について交互に行なう。上記除湿塔を二基並設し、除湿工程と、再生および冷却工程とを交互に行なうシステムでは、除湿工程時間と、再生および冷却工程時間とが同一になるようにして、各除湿塔で連続して除湿工程と再生工程とを実施するように設定することが望ましい。そのために一の除湿塔における充填層の生産水分吸着量が飽和量の７５〜８５％の範囲で設定された所定の設定値に達した時、被処理ガスの上記除湿塔への導入速度を調節（低下）して、他の除湿塔の再生冷却工程の完了時点で、上記一の除湿塔の除湿工程が完了するようにする。
【０００７】
〔効果〕
本発明では、被処理ガスの含有水分量を確実に設定値以下として、排出することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例の除湿システムを示す系統図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に本発明を具体的に説明するための実施例を記載する。
図１に示すように当該実施例は、二基の除湿塔１Ａ，１Ｂを具備する除湿システムに関するものである。上記除湿塔１Ａ，１Ｂの内部には合成ゼオライト（商品名：モレキュラーシーブ）、活性アルミナ等の除湿剤の充填層２がそれぞれ設置されており、上記充填層２の中央部には導通路３が設けられている。
上記導通路３には上記除湿塔１Ａ，１Ｂの上端より、ヒーターＨが内挿されている加熱筒４が挿着されている。上記ヒーターＨには、空焚き防止用の熱電対が組込まれており、ヒーターＨが設定温度以上になると該熱電対によって通電が断たれるようになっている。更に上記ヒーターＨには温度表示調節計ＴＩＳが付設されている。
上記除湿塔１Ａ，１Ｂには、それぞれ被処理ガスを導入するための径路５が連結している。該径路５には上記被処理ガスの導入を、除湿塔１Ａ側と除湿塔１Ｂ側とに切換えるための四方弁５１が介在されている。そして上記四方弁５１から分岐する分岐径路５Ａ、５Ｂは、上記除湿塔１Ａ，１Ｂ内の充填層２，２の上端部に連結している。
【００１０】
更に上記除湿塔１Ａ，１Ｂの充填層２，２よりも上側の位置（除湿塔１Ａ，１Ｂの上端部）からは、除湿処理が済んだ被処理ガス（処理済みガス）を排出するための径路５’，５’がそれぞれ差出されている。上記径路５’，５’の排出端付近には、処理済みガスの排出を除湿塔１Ａ側と除湿塔１Ｂ側とに切換えるための四方弁６が介在されている。
再生ガス（例えば窒素ガスＮ２）は、再生ガス源８Ａより径路７および径路５’，５’を介して上記除湿塔１Ａ，１Ｂ上端部に導入されるが、四方弁６によって除湿塔１Ａ側と除湿塔１Ｂ側とに切換えられる。
冷却ガス源は系内に残った再生ガスが流用され、三方弁８Ｂによって再生ガス源８Ａの経路を遮断し、冷却ガスを循環する径路９に振り向けられる。
【００１１】
使用済み再生ガスを排出させるための径路としては、被処理ガスを導入するための径路５Ａ，５Ｂが使用されるが、更に使用済み再生ガスを排出させるための径路１３が上記四方弁５１から分岐し、排出端には再生ガス放出弁１４が設けられている。
【００１２】
冷却ガスを循環させる径路９にはブロワ１５が介在し、更に上記ブロワ１５よりも後段側にはドレンセパレーター１６と再生クーラー１７とが介在している。そして上記径路９は上記再生ガス放出弁１４よりも四方弁５１側において、上記径路１３に合流する。即ち上記径路には、径路９との合流点よりも四方弁５１側において冷却ガスを循環させる径路としても機能しており、更に冷却ガスは四方弁５１から分岐径路５Ａ，５Ｂに振り分けられて上記除湿塔１Ａ，１Ｂ内に導入される。
【００１３】
上記径路５は、上記したように主として被処理ガスを除湿塔１Ａまたは１Ｂに導入するための径路であるが、そのためには被処理ガスを所定の流速で導入するため、上記径路５の始端部分にはインバーターによって回転数を制御される昇圧ブロワ１８が介在されており、該昇圧ブロワ１８の被処理ガスの吸込口には、吸込みサイレンサ１９が付されている。
【００１４】
更に上記径路５には除湿塔１Ａ，１Ｂよりも前段において、オリフィス２１の上流側と下流側との差圧を測定することによって流量を測定する差圧発信器ｄＰＧＩを備えた差圧式流量計２０Ａと、サンプル吸引のためのバルブ２３と吸引ポンプ２４を備え、吸引した被処理ガスサンプルの露点を測定する露点計センサＤＰＥとサンプル温度を測定する温度センサＤＰ１を備えた露点計２０Ｂとが介在されている。
そして上記流量計２０Ａによって測定された被処理ガスの流量データＦと、上記露点計２０Ｂによって測定された被処理ガスの水分含有量データＭとを、演算回路ＯＣによって演算して、その時点までに除湿塔１Ａまたは除湿塔１Ｂに導入された積算水分量ＳＷを計算する。
【００１５】
上記除湿システムにおいて、除湿塔１Ａで被処理ガスの除湿工程を実施し、除湿塔１Ｂで充填層２の再生冷却を行なう場合について説明する。
上記被処理ガスとは、例えば工業炉の雰囲気ガス、主として水素ガスおよび／または窒素ガス等である。
上記除湿塔１Ａ，１Ｂの充填層２の除湿剤は予め単位質量当りの吸水量ＳＷkg／ｋｇが決まっているので、充填層２の吸水能力は充填層２に充填されている除湿剤の総量ＷＡkg／ｋｇで計算出来る。
【００１６】
〔除湿塔１Ａによる除湿工程〕
被処理ガスはブロワ１８によって矢印Ａに示すように所定の流速で径路５から除湿塔１Ａに導入されるが、その前に流量計２０によって流量Ｆを測定され、露点計２１によって水分含有量を測定され、演算回路ＯＣによって積算水分量ＳＷが求められる。
上記被処理ガスは除湿塔１Ａの充填層２上端部に導入され、上記充填層２内を流下して水分を除去され、上記除湿塔１Ａの底部に達し、矢印Ａに示すように導通路３を上行上記除湿塔１Ａの上端部から径路５’へ排出される。
【００１７】
〔除湿塔１Ｂによる再生冷却〕
充填層２を再生するためのガスとしては、通常窒素ガスＮ２が使用される。
上記充填層２を再生する再生工程にあっては、上記窒素ガスＮ２はＮ２源８Ａから三方弁８Ｂを介して径路７に導入され、四方弁６を介して矢印Ｂに示すように除湿塔１Ｂの上端部から塔内へ導入され、導通路３を流下してその間に加熱筒４のヒーターＨによって加熱される。なお上記ヒーターＨの加熱温度は温度表示調節計ＴＩＳによって調節される。
上記加熱された再生ガスは上記除湿塔１Ｂの底部に至り、更に充填層２内を上行して上記充填層２内に吸着されている水分を加熱除去し、処理済みガスは矢印Ｂに示すように、上記除湿塔１Ｂの充填層２の上端部から分岐径路５Ｂ、四方弁５１を介して径路１３に至り、放出弁１４を開いて外界に放出される。
上記再生工程においては、充填層２は再生ガスのみではなく、加熱筒４からの輻射熱によっても加熱されるので、高い熱効率が得られる。
【００１８】
上記充填層２の再生が終了したら、冷却工程に入る。再生終了の時点は、吸湿した除湿剤を加熱再生するのに必要な時間を予め測定して設定する。
冷却工程にあっては再生工程で使用した再生ガスＮ２を冷却ガスとして使用し、矢印Ｃに示すように、三方弁８Ｂが切り替えられて、Ｎ２源８Ａからの経路が径路７側に変わって循環経路９につながる。循環経路９においてはブロワ１５によって冷却ガスが循環されるが、その間ドレンセパレーター１６によってガス内に凝縮した水分を除去され、再生クーラー１７によって冷却された上で径路１３に導入され、径路１３から四方弁５１を介して矢印Ｃに示すように分岐径路５Ｂに振り分けられ、除湿塔１Ｂの充填層２の上端部に導入される。即ち径路１３、分岐径路５Ｂは冷却ガス循環経路の一部となっている。
上記充填層２に導入された冷却ガスは充填層２内を流下することによって上記充填層２を冷却し、上記充填層２の底部から導通路３を上行して上記除湿塔１Ｂの上端部から径路５’に排出される。そして該使用済み冷却ガスは径路５’から矢印Ｃに示すように四方弁６に至り、該四方弁６によって径路７に振り分けられる。
【００１９】
〔切換え〕
前記実施例では除湿塔１Ａにおいて被処理ガスの除湿工程を実施し、除湿塔１Ｂにおいて充填層２の再生工程および冷却工程を実施している。そして除湿塔１Ａにおける除湿工程が終了し、かつ除湿塔１Ｂにおける再生冷却工程が終了した時点で、除湿塔１Ａでは再生冷却工程を実施し、除湿塔１Ｂでは除湿工程を実施するように、四方弁５１および四方弁６を切換える。この切換え信号は、被処理ガスの流量と水分含有量とを測定し、演算回路ＯＣによって演算して除湿塔１Ａに導入され充填層２によって吸着された積層水分量ＳＭが、前述した充填層２の吸水能力ＷＡ（kg）×ＳＷ（kg／kg）（吸水能力限界）に達した時、上記演算回路ＯＣによって出力される。
連続して除湿工程と再生冷却工程とを実施することを確保するためには、除湿塔１Ａの除湿工程と除湿塔１Ｂの再生冷却工程とが同時、または除湿塔１Ａの除湿工程より除湿塔１Ｂの再生冷却工程が早く終了するように運転されることが望ましい。
例えばモレキュラーシーブを１４４ｋｇ充填した充填層２を有する除湿塔１Ａ，１Ｂの場合、再生に要するガス量（Ｎ２量）は３０Ｎｍ３／ｈ、冷却に要するガス量は４０Ｎｍ３／ｈとして再生時間は５時間、冷却時間は３時間(循環）、計８時間の再生冷却工程に設定される。そこで除湿工程も８時間で終了するように被処理ガスの送通量をブロワ１８によって調節する。具体的には充填層２の吸水能力を８ｋｇとすると、除湿工程開始後５時間までブロワ１８を通常駆動し、演算回路ＯＣによって演算された積算水分量が上記吸水能力の７５〜８５％の範囲で設定された量、例えば７ｋｇに達した時、演算回路ＯＣからの信号ＳＭによって、上記ブロワ１８の回転数を落とし、残余の１ｋｇを３時間で吸着出来るようにする。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明では、被処理ガスの水分含有量を確実に設定値以下とすることが出来るので、産業上利用可能である。
【符号の説明】
【００２１】
１Ａ，１Ｂ  除湿塔
２      充填層
３      導通路
４      加熱筒
５      被処理ガスを導入するための径路
５’    処理済みガスを排出するための径路
５Ａ，５Ｂ  分岐径路
５１，６，    四方弁
９      冷却ガスを循環する径路
１３    使用済み再生ガスを排出させるための径路
１４    再生ガス放出弁
２０    流量計
２１    露点計
ＯＣ    演算回路
【図１】
2014008462.tif 000003