JP5409279B2

JP5409279B2 - 空気精製装置の監視方法および監視システム

Info

Publication number: JP5409279B2
Application number: JP2009255693A
Authority: JP
Inventors: 将行河岡; 貴洋秋山; 弘五味
Original assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Current assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Priority date: 2009-11-09
Filing date: 2009-11-09
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2029-11-09
Also published as: JP2011098308A

Description

本発明は、空気精製装置の監視方法および監視システムに関し、詳しくは、水分を吸着する吸着剤の加熱再生を行う空気精製装置の監視方法および監視システムに関する。

温度スイング（ＴＳＡ）式や圧力温度スイング（ＰＴＳＡ）式のような、吸着剤を充填した吸着筒を複数本用いて、水分の吸着と加熱による水分の離脱とを繰り返す空気精製装置では、吸着剤が経年劣化する。したがって、空気精製装置による空気精製の処理能力が低下する前に、吸着剤を交換する必要がある。吸着剤の交換は、精製空気質が低下する直前で行うことが経済的である。このためには、吸着剤の交換時期を適確に知る必要がある。

吸着剤の劣化状況を診断する従来の方法として、以下の技術がある。
ａ．吸着処理後の空気である精製空気の露点温度を露点計で測定する方法
ｂ．吸着筒に取り付けた測定ポートから精製途中の空気を採取し、露点計で測定する方法（例えば、特許文献１参照。）
ｃ．吸着剤の再生時の温度変化により劣化を診断する方法（例えば、特許文献２、３参照。）
上記ａの方法は、吸着筒からの精製空気の露点温度を測定する。また、上記ｂの方法は、吸着筒から採取した空気（露点温度：−６０℃以上）の温度を測定して、吸着筒内に形成される吸着帯の上昇を確認し、出口空気つまり精製空気の露点温度が上昇する前に警報を出力する。露点温度が−６０℃よりも高い場合には、安価な露点計の利用が可能である。上記ｃの方法における特許文献２の技術は、吸着剤の再生時に吸着剤の温度を測定し、吸着剤温度の上昇特性から吸着剤の劣化を診断する。つまり、吸着剤は水分の脱着によって温度が低下する、という特性を利用している。また、上記ｃの方法における特許文献３の技術は、吸着剤の再生時に、吸着剤の排気温度を温度センサで測定し、基準時間内に排気温度が基準温度を超えた場合に、吸着剤の劣化と判断する。

特開２００７−３１９７２７号公報特開平９−４７６３０号公報特開２００４−１８８３７１号公報

しかし、上記ａ〜上記ｃの各方法には次の課題がある。上記ａの方法により、露点温度が−１００℃以下の超低露点の空気を測定するには、数百万円もする高額な露点計を必要とする。

上記ｂの方法によれば、精製途中の空気（露点温度−６０℃以上）を測定して、吸着筒内での吸着帯の上昇を確認し、出口空気の露点温度が上昇する前に警報を出力するので、数十万円の露点計で計測が可能である。この結果、上記ａの方法に比べれば低コストではあるが、それでも高額な機器を必要とする。また、露点計自体の信頼性を確保するために、露点計の定期的な保守が必要である。

上記ｃの方法では、吸着剤の再生時の温度変化を熱電対等の安価な温度センサで測定するので、低コスト化が可能である。上記ｃの方法における特許文献２の技術は、吸着筒内の温度上昇特性を計測する。そして、あらかじめ設定された温度上昇変化率よりも低下した場合に、吸着剤が劣化したと診断する。この方法では、原料空気の量が過大または原料空気の露点上昇等の高負荷時においても、再生温度上昇率が低下するために、実際には吸着剤が劣化していないのに、劣化したと誤認するおそれがある。

上記ｃの方法における特許文献３の技術は、吸着剤の排気温度（再生出口空気）の温度を測定し、基準時間内に基準温度を超えたときに、吸着剤の劣化と判断する。吸着剤の排気温度が基準温度よりも上昇するということは、通常よりも脱着熱が小さくなったこと、つまり、装置の処理能力が低下したことを意味するために、警報時にはすでに精製空気質が低下しているおそれがある。また、原料空気が少ない等のような、負荷が小さい時に、基準温度以上になることがあるために、この方法では吸着剤の劣化を誤認するおそれがある。

本発明の目的は、前記の課題を解決し、負荷変動や吸着剤の劣化を適確に判別することができる空気精製装置の監視方法および監視システムを提供することにある。

前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、水分を吸着する吸着剤を充填した筒状体の入口から導入した原料空気を、前記吸着剤で精製して前記筒状体の出口から導出し、加熱した再生空気によって前記吸着剤に吸着された水分を離脱して前記吸着剤を再生する空気精製装置の監視方法において、前記吸着剤の再生時に、前記筒状体の出口に導入される再生空気の温度を第１の温度センサによって測定し、１または２以上の第２の温度センサによって前記筒状体の内部の温度を測定すると共に、前記筒状体の入口から排出される再生空気の温度を第３の温度センサによって測定し、前記吸着剤の再生開始から第１の時間が経過すると、前記第１の温度センサおよび前記第２の温度センサがそれぞれ測定した温度の温度差と第１の基準温度差との比較結果を基に、前記吸着剤の劣化診断を行い、前記第１の温度センサおよび前記第２の温度センサがそれぞれ測定した温度の温度差が前記第１の基準温度差以下の場合は、前記吸着剤が正常であると判定し、劣化診断により前記吸着剤が正常ではないと判定したときに、前記吸着剤の再生開始から第２の時間が経過すると、前記第１の温度センサおよび前記第３の温度センサがそれぞれ測定した温度の温度差と第２の基準温度差との比較結果を基に、前記第１の温度センサおよび前記第３の温度センサがそれぞれ測定した温度の温度差が前記第２の基準温度差以下の場合は、前記吸着剤の劣化と判定し、前記第１の温度センサおよび前記第３の温度センサがそれぞれ測定した温度の温度差が前記第２の基準温度差より大きい場合は、負荷量の過大と判定する、ことを特徴とする。

請求項２の発明は、水分を吸着する吸着剤を充填した筒状体の入口から導入した原料空気を、前記吸着剤で精製して前記筒状体の出口から導出し、加熱した再生空気によって前記吸着剤に吸着された水分を離脱して前記吸着剤を再生する空気精製装置の監視方法において、前記吸着剤の再生時に、前記筒状体の出口に導入される再生空気の温度を第１の温度センサによって測定し、１または２以上の第２の温度センサによって前記筒状体の内部の温度を測定すると共に、前記筒状体の入口から排出される再生空気の温度を第３の温度センサによって測定し、前記吸着剤の再生開始から第１の時間が経過すると、新品吸着剤の再生時に前記第１の温度センサと前記第２の温度センサとが測定した各温度の差を基にして前記第１の基準温度差を設定し、前記第１の時間で測定した温度差が前記第１の基準温度差以下の場合は、前記吸着剤が正常と判定し、劣化診断により前記吸着剤が正常ではないと判定したときに、前記吸着剤の再生終了時点または終了前後を前記第２の時間に設定すると共に、前記新品吸着剤の再生時に前記第１の温度センサと前記第３の温度センサとが測定した各温度の差を基にして前記第２の基準温度差を設定し、前記第２の時間で測定した温度差が前記第２の基準温度差以下の場合は、前記吸着剤の劣化と判定し、前記第２の時間で測定した温度差が前記第２の基準温度差より大きい場合は、前記吸着剤の負荷量が過大であると判定する、ことを特徴とする。

請求項３の発明は、水分を吸着する吸着剤を充填した筒状体の入口から導入した原料空気を、前記吸着剤で精製して前記筒状体の出口から導出し、加熱した再生空気によって前記吸着剤に吸着された水分を離脱して前記吸着剤を再生する空気精製装置の監視システムにおいて、前記筒状体の出口に設置され、前記筒状体の出口に導入される再生空気の温度を測定する第１の温度センサと、前記筒状体に設置され、前記筒状体の内部の温度を測定する１または２以上の第２の温度センサと、前記筒状体の入口に設置され、前記筒状体の入口から排出される再生空気の温度を測定する第３の温度センサと、前記吸着剤の再生開始から第１の時間が経過すると、前記第１の温度センサおよび前記第２の温度センサがそれぞれ測定した温度の温度差と第１の基準温度差との比較結果を基に、前記吸着剤の劣化診断を行い、前記第１の温度センサおよび前記第２の温度センサがそれぞれ測定した温度の温度差が前記第１の基準温度差以下の場合は、前記吸着剤が正常であると判定し、劣化診断により前記吸着剤が正常ではないと判定したときに、前記吸着剤の再生開始から第２の時間が経過すると、前記第１の温度センサおよび前記第３の温度センサがそれぞれ測定した温度の温度差と第２の基準温度差との比較結果を基に、前記第１の温度センサおよび前記第３の温度センサがそれぞれ測定した温度の温度差が前記第２の基準温度差以下の場合は、前記吸着剤の劣化と判定し、前記第１の温度センサおよび前記第３の温度センサがそれぞれ測定した温度の温度差が前記第２の基準温度差より大きい場合は、負荷量の過大と判定する劣化診断手段と、を備えることを特徴とする空気精製装置の監視システムである。

請求項１および請求項３の発明によれば、露点計を用いて精製空気の露点温度を計測する従来の技術に比べて、高価な露点計を不要にするので、低コスト化を可能にする。また、本発明によれば、筒状体内部での温度測定を含む各温度測定で吸着剤の劣化と負荷量の過大とを判定するので、露点計の定期的な保守等の必要がなく、精製空気が悪化する前に吸着剤の劣化を的確に判定して、吸着剤の無駄な交換を回避することを可能にする。さらに、本発明によれば、温度測定で吸着剤の劣化および負荷変動を的確に判定できる。

請求項２の発明によれば、新品吸着剤を用いて第１の基準温度差および第２の基準温度差を設定するので、基準温度差の設定が容易である。

実施の形態１による監視システムを示す概略構成図である。基本的な圧力温度スイング吸着サイクルを説明する説明図である。基本的な圧力温度スイング吸着サイクルを説明する説明図である。空気精製装置の精製と再生の際の原料空気および精製空気の流れを示す図である。吸着剤の劣化を説明する説明図である。吸着剤が新品のときの吸着筒の様子を示す図であり、図６（ａ）は水分吸着量分布を示す図、図６（ｂ）は再生時の筒内温度変化を示す図である。吸着剤が劣化したときの吸着筒の様子を示す図であり、図７（ａ）は水分吸着量分布を示す図、図７（ｂ）は再生時の筒内温度変化を示す図である。高負荷時の吸着筒の様子を示す図であり、図８（ａ）は水分吸着量分布を示す図、図８（ｂ）は再生時の筒内温度変化を示す図である。劣化診断処理の一例を示すフローチャートである。実施の形態２による吸着筒の一例を示す図である。実施の形態３による劣化診断処理の一例を示すフローチャートである。

次に、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳しく説明する。以下の実施の形態では、２つの吸着筒ごとに配管とセンサ、弁類が対称関係で配置され、吸着剤再生手段と監視手段、給気源と排気先を共用するシステムに対して、本発明の空気精製装置の監視方法および監視システムが適用されている。

（実施の形態１）
実施の形態１による監視システムの構成の概略を図１に示す。本実施の形態による監視システム１は、２本の吸着筒１０Ａ、１０Ｂと、逆止弁Ｕ１、Ｕ２と電磁バルブＶ１〜Ｖ７とを含む配管系２０と、加熱ヒータ３０と、温度センサ４０Ａ〜４０Ｆと、制御盤５０とを備えている。吸着筒１０Ａ、１０Ｂは、吸着装置として機能して同一構成である。吸着筒１０Ａの筒体１０Ａ_１の内部には、例えばシリカゲル、ゼオライト、活性アルミナ等の、空気精製の際に使用される吸着剤が充填されている。

逆止弁Ｕ１、Ｕ２と電磁バルブＶ１〜Ｖ７とを含む配管系２０は、配管２１Ａ、２１Ｂ、２４、２５Ａ、２５Ｂと、合流管２２Ａ〜２２Ｄと、精製空気導出管２３と、原料ガス導入管２６と、再生ガス排出管２７とを備えている。吸着筒１０Ａ、１０Ｂの上部には、配管２１Ａ、２１Ｂが接続され、合流管２２Ａによって配管２１Ａ、２１Ｂが合流している。合流管２２Ａには精製空気導出管２３が接続されている。また、配管２１Ａ、２１Ｂ間には、合流管２２Ｂが接続されている。さらに、精製空気導出管２３と合流管２２Ｂとの間には、配管２４が接続されている。

合流管２２Ａには、精製空気導出管２３との接続部を挟んで、逆止弁Ｕ１、Ｕ２がそれぞれ設けられている。逆止弁Ｕ１、Ｕ２の作用により、逆止弁Ｕ１が相対する吸着筒１０Ａ側への流路が閉止されていると共に逆止弁Ｕ２が相対する吸着筒１０Ｂ側への流路が閉止されている。これにより、合流管２２Ａを流れる気体は、精製空気導出管２３側へのみ流れる。したがって、合流管２２Ａは、精製空気の導出系に使用される。

配管２４には、電磁バルブＶ３と加熱ヒータ３０とがそれぞれ設けられている。電磁バルブＶ３の作用により、精製空気導出管２３を流れる精製空気の一部が分岐され、分岐された精製空気は、加熱ヒータ３０で加熱され、再生空気として合流管２２Ｂに流れる。

合流管２２Ｂには、配管２４との接続部を挟んで、電磁バルブＶ１、Ｖ２がそれぞれ設けられている。電磁バルブＶ１、Ｖ２の作用により、配管２４からの再生空気は、吸着筒１０Ａまたは吸着筒１０Ｂに流れる。

吸着筒１０Ａ、１０Ｂの下部には配管２５Ａ、２５Ｂが接続され、配管２５Ａ、２５Ｂは合流管２２Ｃによって合流している。合流管２２Ｃには原料ガス導入管２６が接続されている。合流管２２Ｃには、原料ガス導入管２６の接続部を挟んで電磁バルブＶ４、Ｖ５がそれぞれ設けられている。電磁バルブＶ４、Ｖ５の作用により、原料ガス導入管２６からの原料ガスである原料空気が吸着筒１０Ａまたは吸着筒１０Ｂに流れる。

配管２５Ａ、２５Ｂ間には、合流管２２Ｄが接続されている。合流管２２Ｄによって配管２５Ａ、２５Ｂが合流している。合流管２２Ｄには再生ガス排出管２７が接続され、再生ガス排出管２７との接続部を挟んで電磁バルブＶ６、Ｖ７がそれぞれ設けられている。電磁バルブＶ６、Ｖ７の作用により、吸着筒１０Ａ、１０Ｂから排出されて合流管２２Ｄを流れる再生空気は、再生ガス排出管２７を経てシステム外に排出される。

温度センサ４０Ａ〜４０Ｃは吸着筒１０Ａおよび配管２１Ａ、２５Ａに設けられ、温度センサ４０Ｄ〜４０Ｆは吸着筒１０Ｂおよび配管２１Ｂ、２５Ｂに設けられている。温度センサ４０Ｄ〜４０Ｆは温度センサ４０Ａ〜４０Ｃと同一である。温度センサ４０Ａは、吸着筒１０Ａと配管２１Ａとの接続部付近に、かつ、配管２１Ａ側に設けられている。温度センサ４０Ａは、主に、電磁バルブＶ１から配管２１Ａを流れる再生空気の入口温度を測定し、測定信号を制御盤５０に送る。温度センサ４０Ｂは、吸着筒１０Ａ内の上部つまり筒体１０Ａ_１の筒上部に位置し、筒を貫通して感温部が筒内部に至るように設けられている。温度センサ４０Ｂは、吸着剤が充填されている筒体１０Ａ_１の筒上部温度を測定し、測定信号を制御盤５０に送る。温度センサ４０Ｃは、吸着筒１０Ａと配管２５Ａとの接続部付近に、かつ、配管２５Ａ側に設けられている。温度センサ４０Ｃは、主に、吸着筒１０Ａから排出される再生空気の温度つまり出口温度を測定し、測定信号を制御盤５０に送る。

制御盤５０は、吸着筒１０Ａ、１０Ｂと、配管系２０と、加熱ヒータ３０とで構成される空気精製装置の運転を制御する。つまり、制御盤５０は、電磁バルブＶ１〜Ｖ７の開閉を制御して、図２に示すＰＴＳＡサイクルを行わせる。つまり、制御盤５０は、吸着筒１０Ａで吸着を行うと共に吸着筒１０Ｂの水分脱着を行う第１の工程（図２の左図）と、吸着筒１０Ｂで吸着を行うと共に吸着筒１０Ａの水分脱着を行う第２の工程（図２の右図）とを交互に行う。このとき、図３に示すように、吸着筒１０Ａが行う筒Ａ工程で、原料空気の精製を行っているときに、吸着筒１０Ｂが行う筒Ｂ工程では、精製空気の一部を利用して、吸着筒１０Ｂの加熱による再生と、再生が済んだ後の冷却・スタンバイとを行っている。また逆に、筒Ｂ工程で原料空気の精製を行っているときに、筒Ａ工程では吸着筒１０Ａの再生・冷却・スタンバイを行っている。

このように、制御盤５０は、吸着剤を充填した２本の吸着筒１０Ａ、１０Ｂの筒切替により、吸着筒１０Ａ、１０Ｂの精製と再生の指示とを一定時間毎に繰り返している。

制御盤５０は、温度センサ４０Ａ〜４０Ｆからの各測定信号を基にして、吸着筒１０Ａ、１０Ｂの筒体１０Ａ_１、１０Ｂ_１に充填されている吸着剤の劣化を診断する。例えば図４に示すように、制御盤５０の指示により上記第１の工程が行われている場合、再生空気が流れる際の各所における温度を温度センサ４０Ｄ〜４０Ｆがそれぞれ測定する。このとき、温度センサ４０Ｄ〜４０Ｆがそれぞれ測定する温度をＴ１、Ｔ２、Ｔ３とする。なお、原料空気を精製する際の各所における温度であって、温度センサ４０Ａ〜４０Ｃがそれぞれ測定する温度をＴ４、Ｔ５、Ｔ６としている。なお、図２と図４では、原料空気と、原料空気を精製した精製空気との流路を太い実線で示し、吸着剤の再生に利用される精製空気と、再生空気との流路を破線で示している。また、温度センサ４０Ａ〜４０Ｃを用いた吸着剤の劣化診断は、温度センサ４０Ｄ〜４０Ｆを用いた劣化診断と同じであるので、以下では、吸着筒１０Ｂの温度Ｔ１〜Ｔ３を用いた、吸着剤の劣化診断について説明する。

ここで、制御盤５０が行う劣化診断の基本的な手法について説明する。吸着剤を充填した空気精製装置では、安全面から、つまり、空気の確実な精製を行うために、必要量よりも多めに吸着剤を充填している。吸着剤が新品の状態では、吸着筒１０Ｂの筒上部は、余裕部分であるために、常に水分量が少ない状態にある。この様子を図５に示す。水分の吸着および脱着が頻繁に繰り返される吸着筒１０Ｂの下部、つまり、筒高さの低い筒下部から吸着剤が劣化していくことが、一般的に知られている。そして、吸着剤が劣化すると、新品のときに比べて水分の吸着量が減少する。図５において、筒内の右方への膨らみ部分は吸着剤による吸着への寄与量を模式的に示している。吸着剤が新品の状態にあるときには、図５左図に示すように、筒下部での水分吸着量が多いので、筒上部においては、図６（ａ）に示すように、水分吸着量が少なく、図６（ｂ）に示すように、再生時の脱着熱が小さいために、温度（Ｔ２）上昇が速い。なお、図６（ｂ）と、後述の図７（ｂ）および図８（ｂ）とは、筒の再生空気の入口に近い温度センサ４０Ｅの検出値（温度Ｔ２）と、入口の温度Ｔ１と、出口の温度Ｔ３との状態を示している。また、吸着筒１０Ｂの筒下部の吸着剤が劣化すると、図５中央図と図５右図に示すように、筒下部での水分吸着量が少なくなるので、筒上部においては、図７（ａ）に示すように、筒上部まで水分が吸着し、図７（ｂ）に示すように、吸着剤が新品であるときに比べて温度（Ｔ２）上昇が遅くなる。

したがって、再生時の加熱途中に基準時間ｔ１を設定し、基準時間ｔ１における再生空気の入口温度Ｔ１と、吸着剤が新品であるときの吸着筒１０Ｂの筒上部温度Ｔ２との温度差ΔＴ_{１２（新品）}、および、吸着剤が劣化しているときの温度差ΔＴ_{１２（劣化）}を算出する。そして、２つの温度差を比較すると、
ΔＴ_{１２（新品）}＜ΔＴ_{１２（劣化）}
となり、吸着剤の再生時での温度差の増加から、温度Ｔ２を測定する温度センサ４０Ｅの挿入部における水分吸着量の増加を判別することができる。

ところで、吸着筒１０Ｂの吸着剤が劣化していなくても、精製空気の使用先での使用量（負荷）が増大したなどの場合、原料空気の量が増大した場合、また、外気条件等により原料空気の露点が上昇した場合、といった高負荷時においても、図８（ａ）に示すように、温度センサ４０Ｅの挿入部まで水分が吸着する可能性がある。このときにも、図８（ｂ）に示すように、
ΔＴ_{１２（新品）}＜ΔＴ_{１２（劣化）}
となる。このために、この温度差条件では、吸着筒１０Ｂの吸着剤が劣化しているのか、または、負荷が過大であるのかを判別することが困難である。

そこで、本願発明者は、吸着剤を再生するための加熱完了時（基準時間ｔ２）において、吸着筒１０Ｂから排出される再生空気の出口温度Ｔ３が負荷量によって変動することに着目した。吸着筒１０Ｂに供給された再生空気の熱は、吸着筒１０Ｂからの放熱ロスおよび吸着剤の加熱と水分の脱着熱の受け入れに使われる。吸着筒１０Ｂからの放熱ロスが一定であるとすると、吸着剤の状態（新品または劣化）によらず、筒全体の水分吸着量（負荷量）が同じとき、吸着剤の加熱完了時の出口温度Ｔ３が同じになるため、入口温度Ｔ１と吸着剤が新品であるときの吸着筒１０Ｂの出口温度Ｔ３の温度差ΔＴ_{１３（新品）}と、吸着剤が劣化しているときの温度差ΔＴ_{１３（劣化）}とは、
ΔＴ_{１３（新品）}＝ΔＴ_{１３（劣化）}
のように同じになる（図６と図７参照）。ここで、筒全体の水分吸着量が同じときとは、吸着剤が新品の状態で吸着している全水分量と、劣化している状態で吸着している全水分量が同じであるときである。吸着筒１０Ｂの出口温度は、筒全体に吸着されている水分量に影響される。このために、吸着剤の状態が新品でも劣化していても、全水分量が同じであれば、再生の際の加熱完了時において、出口温度は、吸着剤の状態によらず同じになる。一方、高負荷時では脱着熱量が増加するため、高負荷時における入口温度Ｔ１と吸着筒１０Ｂの出口温度Ｔ３の温度差ΔＴ_{１３（高負荷）}については、
ΔＴ_{１３（新品）}＜ΔＴ_{１３（高負荷）}
ΔＴ_{１３（劣化）}＜ΔＴ_{１３（高負荷）}
となる。

つまり、基準時間ｔ１における基準温度差をΔＴ_ｓｅｔ１とし、基準時間ｔ２における基準温度差をΔＴ_ｓｅｔ２とすると、
基準時間ｔ１：ΔＴ_１２≦ΔＴ_ｓｅｔ１
であるとき（条件１）、吸着剤が正常である状態を示している。また、
基準時間ｔ１：ΔＴ_１２＞ΔＴ_ｓｅｔ１
基準時間ｔ２：ΔＴ_１３≦ΔＴ_ｓｅｔ２
の両方が成立するとき（条件２）、吸着剤が劣化している状態を示している。さらに、
基準時間ｔ１：ΔＴ_１２＞ΔＴ_ｓｅｔ１
基準時間ｔ２：ΔＴ_１３＞ΔＴ_ｓｅｔ２
の両方が成立するとき（条件３）、高負荷である状態を示している。なお、温度差ΔＴ_ｓｅｔ１、ΔＴ_ｓｅｔ２としては、例えば吸着剤が新品の場合と劣化した場合との蓄積データから設定された値や、吸着剤の交換直後の値などがある。

上述した、基本的な手法を基に制御盤５０は吸着剤の劣化診断をする。このために、制御盤５０は図９に示す劣化診断処理を行う。制御盤５０は、劣化診断処理を開始すると、吸着剤の再生における加熱開始からの経過時間を測り（ステップＳ１）、経過時間が１時間になったかどうかを判定する（ステップＳ２）。なお、本実施の形態では、基準時間ｔ１が１時間に設定されている。ステップＳ２で経過時間が１時間に達しない場合に、制御盤５０は処理をステップＳ１に戻す。また、ステップＳ２で経過時間が１時間に達したと判定すると、制御盤５０は、温度センサ４０Ｄ、４０Ｅがそれぞれ測定した温度Ｔ１、Ｔ２から、再生空気の入口温度を２５０℃と想定した場合、この入口温度と吸着筒１０Ｂの筒上部温度との差ΔＴ_１２を算出し（ステップＳ３）、温度差が、
ΔＴ_１２＞５０℃
であるかどうかを判定する（ステップＳ４）。つまり、ステップＳ４で上記の条件１が成り立つかどうかを、制御盤５０が判定している。なお、本実施の形態では、基準時間ｔ１における基準温度差ΔＴ_ｓｅｔ１が５０℃に設定されている。

ステップＳ４で温度差ΔＴ_１２が５０℃を超える場合、加熱開始からの経過時間が３時間になったかどうかを判定する（ステップＳ５）。なお、本実施の形態では、基準時間ｔ２が３時間に設定されている。ステップＳ５で加熱時間が３時間を経過していないと判定すると、制御盤５０は３時間が経過するまで待つ。また、ステップＳ５で加熱時間が３時間に達したと判定すると、制御盤５０は、温度センサ４０Ｄ、４０Ｆがそれぞれ測定した温度Ｔ１、Ｔ３から、再生空気の入口温度と出口温度との差ΔＴ_１３を算出し（ステップＳ６）、温度差が、
ΔＴ_１３≦１００℃
であるかどうかを判定する（ステップＳ７）。つまり、ステップＳ７で上記条件２および上記条件３のどちらかが成り立つかどうかを、制御盤５０が判定している。なお、本実施の形態では、基準時間ｔ２における基準温度差ΔＴ_ｓｅｔ２が１００℃に設定されている。

ステップＳ７で、
ΔＴ_１３≦１００℃
である場合、上記の条件２が成り立つので、制御盤５０は、吸着剤の劣化を示す吸着剤劣化警報の出力を警報装置５０Ａに対して行い（ステップＳ８）、劣化診断処理を終了する。また、ステップＳ７で、
ΔＴ_１３≦１００℃
が成り立たない場合、つまり、
ΔＴ_１３＞１００℃
である場合、上記条件３が成り立つので、制御盤５０は、高負荷であることを示す高負荷警報の出力を警報装置５０Ａに対して行い（ステップＳ９）、劣化診断処理を終了する。

一方、ステップＳ４で、
ΔＴ_１２＞５０℃
が成り立たない場合、つまり、
ΔＴ_１２≦５０℃
である場合、上記条件１が成り立つので、制御盤５０は、吸着剤が正常であることを示す吸着剤正常の出力を警報装置５０Ａに対して行い（ステップＳ１０）、劣化診断処理を終了する。

警報装置５０Ａは、制御盤５０からの出力に応じて、吸着剤劣化警報、高負荷警報、吸着剤正常を、点灯表示などによって担当者等に知らせる。

次に、本実施の形態による空気精製装置の監視システムの作用について説明する。制御盤５０は、加熱ヒータ３０と電磁バルブＶ１〜Ｖ７とを制御して、空気精製装置の運転を制御する。これにより、制御盤５０は、吸着筒１０Ａで吸着を行うと共に吸着筒１０Ｂの水分脱着を行う第１の工程と、吸着筒１０Ａの水分脱着を行うと共に吸着筒１０Ｂで吸着を行う第２の工程とを交互に行う。

また、制御盤５０は、温度センサ４０Ａ〜４０Ｆが測定した、再生空気の入口温度、吸着筒１０Ｂの筒上部温度、再生空気の出口温度の信号を受け取り、水分の脱着を行って吸着剤を再生している吸着筒に対して劣化診断処理を行い、診断結果を警報装置５０Ａに出力する。警報装置５０Ａは、制御盤５０からの出力に応じて、吸着剤劣化警報、高負荷警報、吸着剤正常を担当者等に知らせる。この後、担当者は、例えば吸着剤劣化警報により、吸着剤を交換する。このとき、吸着剤の価格や交換頻度に応じて、吸着剤の一部交換か全交換を行う。なお、吸着剤の一部交換を行うためには、吸着剤を複数パッケージ化する方法などがある。

本実施の形態によれば、露点計を用いて精製空気の露点温度を測定する従来の技術に比べて、高価な露点計を不要にするので、大幅な低コスト化を可能にする。また、本実施の形態によれば、負荷変動による高負荷と、吸着剤の劣化とを的確に判断することができる。これにより、吸着剤の無駄な交換を回避することが可能になる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１の吸着筒１０Ａ、１０Ｂに対して複数の温度センサを用いる。以下では、吸着筒１０Ｂを例として説明する。なお、本実施の形態では、先に説明した実施の形態１と同一もしくは同一と見なされる構成要素には、それと同じ参照符号を付けて、その説明を省略する。図１０に示すように、吸着筒１０Ｂに対して実施の形態１の温度センサ４０Ｅの代わりに、ｎ個の温度センサ４０Ｅ_１〜４０Ｅ_ｎを設ける。

制御盤５０は、再生時の加熱途中（基準時間ｔ１）において、温度センサ４０Ｅ_１〜４０Ｅ_ｎが測定した温度Ｔ２_１〜Ｔ２_ｎを受け取る。この後、制御盤５０は、再生時の加熱途中で温度センサ４０Ｄが測定した温度Ｔ１との温度差を算出し、温度差が最も大きいものを温度差ΔＴ_１２として、劣化診断処理のステップＳ３を行う。

本実施の形態によれば、温度差が最も大きいものを温度差ΔＴ_１２として劣化診断処理を行うので、吸着剤の交換時期をより精度よく判断することができる。また、最も大きい温度差ΔＴ_１２に係る温度センサの位置を、吸着帯のある位置とすることができる。

（実施の形態３）
実施の形態１では、条件１〜条件３を基に制御盤５０が劣化診断処理を行ったが、本実施の形態では、条件１〜条件３の代わりに次の条件を用いる。なお、本実施の形態では、先に説明した実施の形態１と同一もしくは同一と見なされる構成要素には、それと同じ参照符号を付けて、その説明を省略する。本実施の形態では、再生時の加熱途中（基準時間ｔ１）で温度センサ４０Ｅが測定した、筒体１０Ａ_１の筒上部温度Ｔ２と、再生時の加熱完了（基準時間ｔ２）で温度センサ４０Ｆが測定した、吸着筒１０Ｂから排出される再生空気の出口温度Ｔ３とが基準温度に達しているか否かで、吸着剤の劣化および高負荷を判断する。

つまり、基準時間ｔ１における筒上部の基準温度をＴ２_ｓｅｔとし、基準時間ｔ２における再生空気の出口温度をＴ３_ｓｅｔとすると、
基準時間ｔ１：Ｔ２＞Ｔ２_ｓｅｔ
であるとき（条件１１）、吸着剤が正常である状態を示している。また、
基準時間ｔ１：Ｔ２≦Ｔ２_ｓｅｔ
基準時間ｔ２：Ｔ３≧Ｔ３_ｓｅｔ
の両方が成立するとき（条件１２）、吸着剤が劣化している状態を示している。さらに、
基準時間ｔ１：Ｔ２≦Ｔ２_ｓｅｔ
基準時間ｔ２：Ｔ３＜Ｔ３_ｓｅｔ
の両方が成立するとき（条件１３）、高負荷である状態を示している。なお、温度差ΔＴ_ｓｅｔ２、ΔＴ_ｓｅｔ３としては、例えば吸着剤が新品の場合と劣化した場合との蓄積データから設定された値や、吸着剤の交換直後の値などがある。

これらの条件１１〜条件１３を基に、制御盤５０は例えば次の劣化診断処理を行う。制御盤５０は図１１に示す劣化診断処理を開始すると、再生時の加熱開始からの経過時間を測り（ステップＳ２１）、経過時間が１時間（基準時間ｔ１）になったかどうかを判定する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２で経過時間が１時間に達しない場合に、制御盤５０は処理をステップＳ２１に戻す。また、ステップＳ２２で経過時間が１時間に達したと判定すると、制御盤５０は、温度センサ４０Ｅが測定した温度Ｔ２が、
Ｔ２＞２００℃
であるかどうかを判定する（ステップＳ２３）。つまり、ステップＳ２３で上記の条件１１が成り立つかどうかを、制御盤５０が判定している。なお、本実施の形態では、基準時間ｔ１における基準温度Ｔ２_ｓｅｔが２００℃に設定されている。

ステップＳ２３で筒上部の温度Ｔ２が、
Ｔ２≦２００℃
である場合、加熱開始からの経過時間が３時間（基準時間ｔ２）になったかどうかを判定する（ステップＳ２４）。ステップＳ２４で加熱時間が３時間を経過していないと判定すると、制御盤５０は３時間が経過するまで待つ。また、ステップＳ２４で加熱時間が３時間に達したと判定すると、制御盤５０は、温度センサ４０Ｆが測定した温度Ｔ３が
Ｔ３≧１５０℃
であるかどうかを判定する（ステップＳ２５）。つまり、ステップＳ２５で上記の条件１２および条件１３のどちらかが成り立つかどうかを、制御盤５０が判定している。なお、本実施の形態では、基準時間ｔ２における基準温度Ｔ３_ｓｅｔが１５０℃に設定されている。

ステップＳ２５で、
Ｔ３≧１５０℃
である場合、上記の条件１２が成り立つので、制御盤５０は、吸着剤の劣化を示す吸着剤劣化警報の出力を警報装置５０Ａに対して行い（ステップＳ２６）、劣化診断処理を終了する。また、ステップＳ２５で、
Ｔ３≧１５０℃
が成り立たない場合、つまり、
Ｔ３＜１５０℃
である場合、上記の条件１３が成り立つので、制御盤５０は、高負荷であることを示す高負荷警報の出力を警報装置５０Ａに対して行い（ステップＳ２７）、劣化診断処理を終了する。

一方、ステップＳ２３で、
Ｔ２＞２００℃
である場合、上記の条件１１が成り立つので、制御盤５０は、吸着剤が正常であることを示す吸着剤正常の出力を警報装置５０Ａに対して行い（ステップＳ２８）、劣化診断処理を終了する。

本実施の形態によれば、制御盤５０が行う劣化診断処理のステップ数を減らし、制御盤５０の負担を軽くして、吸着剤の劣化診断を行うことができる。また、吸着筒１０Ａ、１０Ｂの温度センサ４０Ａ、４０Ｄを省くことができ、装置構成の簡単化が可能である。

本発明は、ＰＴＳＡ式やＴＳＡ式に限らず、加圧下での吸着を行う圧力スイング（ＰＳＡ）式のドライヤにおいても、定格負荷を吸着剤に吸着させた状態から、吸着剤の加熱再生を行うことにより、吸着剤の再生と劣化診断を同時に行うことを可能にする。

１監視システム
１０Ａ、１０Ｂ吸着筒
１０Ａ_１筒体（筒状体）
２０配管系
２１Ａ、２１Ｂ、２４、２５Ａ、２５Ｂ配管
２２Ａ〜２２Ｄ合流管
２３精製空気導出管
２６原料ガス導入管
２７再生ガス排出管
Ｕ１、Ｕ２逆止弁
Ｖ１〜Ｖ７電磁バルブ
３０加熱ヒータ
４０Ａ〜４０Ｆ温度センサ
５０制御盤（劣化診断手段）
５０Ａ警報装置

Claims

水分を吸着する吸着剤を充填した筒状体の入口から導入した原料空気を、前記吸着剤で精製して前記筒状体の出口から導出し、加熱した再生空気によって前記吸着剤に吸着された水分を離脱して前記吸着剤を再生する空気精製装置の監視方法において、
前記吸着剤の再生時に、前記筒状体の出口に導入される再生空気の温度を第１の温度センサによって測定し、１または２以上の第２の温度センサによって前記筒状体の内部の温度を測定すると共に、前記筒状体の入口から排出される再生空気の温度を第３の温度センサによって測定し、
前記吸着剤の再生開始から第１の時間が経過すると、前記第１の温度センサおよび前記第２の温度センサがそれぞれ測定した温度の温度差と第１の基準温度差との比較結果を基に、前記吸着剤の劣化診断を行い、前記第１の温度センサおよび前記第２の温度センサがそれぞれ測定した温度の温度差が前記第１の基準温度差以下の場合は、前記吸着剤が正常であると判定し、
劣化診断により前記吸着剤が正常ではないと判定したときに、前記吸着剤の再生開始から第２の時間が経過すると、前記第１の温度センサおよび前記第３の温度センサがそれぞれ測定した温度の温度差と第２の基準温度差との比較結果を基に、前記第１の温度センサおよび前記第３の温度センサがそれぞれ測定した温度の温度差が前記第２の基準温度差以下の場合は、前記吸着剤の劣化と判定し、前記第１の温度センサおよび前記第３の温度センサがそれぞれ測定した温度の温度差が前記第２の基準温度差より大きい場合は、負荷量の過大と判定する、
ことを特徴とする空気精製装置の監視方法。
水分を吸着する吸着剤を充填した筒状体の入口から導入した原料空気を、前記吸着剤で精製して前記筒状体の出口から導出し、加熱した再生空気によって前記吸着剤に吸着された水分を離脱して前記吸着剤を再生する空気精製装置の監視方法において、
前記吸着剤の再生時に、前記筒状体の出口に導入される再生空気の温度を第１の温度センサによって測定し、１または２以上の第２の温度センサによって前記筒状体の内部の温度を測定すると共に、前記筒状体の入口から排出される再生空気の温度を第３の温度センサによって測定し、
前記吸着剤の再生開始から第１の時間が経過すると、新品吸着剤の再生時に前記第１の温度センサと前記第２の温度センサとが測定した各温度の差を基にして前記第１の基準温度差を設定し、前記第１の時間で測定した温度差が前記第１の基準温度差以下の場合は、前記吸着剤が正常と判定し、
劣化診断により前記吸着剤が正常ではないと判定したときに、前記吸着剤の再生終了時点または終了前後を前記第２の時間に設定すると共に、前記新品吸着剤の再生時に前記第１の温度センサと前記第３の温度センサとが測定した各温度の差を基にして前記第２の基準温度差を設定し、前記第２の時間で測定した温度差が前記第２の基準温度差以下の場合は、前記吸着剤の劣化と判定し、前記第２の時間で測定した温度差が前記第２の基準温度差より大きい場合は、前記吸着剤の負荷量が過大であると判定する、
ことを特徴とする空気精製装置の監視方法。
水分を吸着する吸着剤を充填した筒状体の入口から導入した原料空気を、前記吸着剤で精製して前記筒状体の出口から導出し、加熱した再生空気によって前記吸着剤に吸着された水分を離脱して前記吸着剤を再生する空気精製装置の監視システムにおいて、
前記筒状体の出口に設置され、前記筒状体の出口に導入される再生空気の温度を測定する第１の温度センサと、
前記筒状体に設置され、前記筒状体の内部の温度を測定する１または２以上の第２の温度センサと、
前記筒状体の入口に設置され、前記筒状体の入口から排出される再生空気の温度を測定する第３の温度センサと、
前記吸着剤の再生開始から第１の時間が経過すると、前記第１の温度センサおよび前記第２の温度センサがそれぞれ測定した温度の温度差と第１の基準温度差との比較結果を基に、前記吸着剤の劣化診断を行い、前記第１の温度センサおよび前記第２の温度センサがそれぞれ測定した温度の温度差が前記第１の基準温度差以下の場合は、前記吸着剤が正常であると判定し、劣化診断により前記吸着剤が正常ではないと判定したときに、前記吸着剤の再生開始から第２の時間が経過すると、前記第１の温度センサおよび前記第３の温度センサがそれぞれ測定した温度の温度差と第２の基準温度差との比較結果を基に、前記第１の温度センサおよび前記第３の温度センサがそれぞれ測定した温度の温度差が前記第２の基準温度差以下の場合は、前記吸着剤の劣化と判定し、前記第１の温度センサおよび前記第３の温度センサがそれぞれ測定した温度の温度差が前記第２の基準温度差より大きい場合は、負荷量の過大と判定する劣化診断手段と、
を備えることを特徴とする空気精製装置の監視システム。