JP7370481B2

JP7370481B2 - ガス乾燥システムおよびガス乾燥器

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Publication number: JP7370481B2
Application number: JP2022570900A
Authority: JP
Inventors: 勝也神野; 雅大宮下; 有俊西川; 恒己長田; 亮一名定; 秀聡池嶋
Original assignee: Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-12-24
Filing date: 2020-12-24
Publication date: 2023-10-27
Anticipated expiration: 2040-12-24
Also published as: JPWO2022137451A1; WO2022137451A1; CN116569453A; US20240022139A1

Description

本開示は、水分を含んだガスを乾燥させるガス乾燥システムに関するものである。

回転電機（ＲＯＴＡＴＩＮＧＥＬＥＣＴＲＩＣＭＡＣＨＩＮＥ）のような大容量な機器では、冷却効果および電力損失の観点から、水素ガスを用いて内部を冷却している。絶縁の劣化と内部の結露とを防止するため、水素ガスを乾燥させた状態に保つ必要がある。そこで、水素ガスの中の水分を取り除くため、乾燥剤を用いた水素ガス乾燥器が設置される。
一般的に乾燥剤として、活性アルミナが用いられる。活性アルミナは、色標が変化する指標剤（Ｄｒｙｉｎｇｉｎｄｉｃａｔｉｎｇａｇｅｎｔｗｈｏｓｅｃｏｌｏｒｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｓ）として用いられる塩化コバルトと複合化される。そのため、水分が存在しない場合、塩化コバルトと複合化された活性アルミナは青色である。また、水分が存在する場合、活性アルミナが吸湿するとともに塩化コバルトが赤色に変化する。これにより、活性アルミナの寿命と水素ガス中の水分を目視で判断できる。
乾燥剤が吸湿によって寿命を迎えた場合、加温等で乾燥剤の中の水分を取り除いて乾燥剤を再利用する運用が行われる。

特許文献１には、水素ガス乾燥器において、塩化コバルトを指標剤にしてシリカゲルを乾燥剤として用いる技術が記載されている。

実開昭６１－１５６４６１号公報

特許文献１の構成では、水素ガス乾燥器の中の潤滑油由来の油ミストが乾燥剤の表面に付着する。付着した油ミストは劣化して茶褐色に変色し、その影響で乾燥剤も茶褐色に変色する。そのため、指標剤の色の変化を観察できなくなる。
高い湿度を扱う分野において、乾燥剤を用いて湿度をコントロールする手法はよく知られた技術である。そのため、水素ガス乾燥器にも乾燥剤が用いられている。しかし、一般的に、高い湿度を扱う分野では、湿度と油ミストが共存することはない。そのため、油ミストが乾燥剤の表面に付着して変色する現象は知られていない。この現象は、ガス乾燥器に特有な現象である。そして、この現象は、乾燥剤を用いて湿度をコントロールする手法において改善されていない。

本開示は、油がガスに混ざる場合であっても乾燥剤と複合化される指標剤の色の変化を観察できるようにすることを目的とする。

本開示のガス乾燥システムは、
水分を含み油が混ざったガスが流れる流入管と、
乾燥剤が充填され、前記流入管から流入するガスを前記乾燥剤によって乾燥させる乾燥塔と、
前記乾燥塔で乾燥したガスが流れる流出管と、
を備える。
前記乾燥剤が、前記油の分子の大きさ以上の細孔径を有して前記油が浸入する複数の孔を持つ。

本開示によれば、油がガスに混ざる場合であっても乾燥剤と複合化される指標剤の色の変化を観察することが可能となる。

実施の形態１におけるガス乾燥システム１００の構成図。実施の形態１における乾燥塔１２０の構成図。実施の形態１における乾燥剤１３０の構成図。実施の形態１におけるガス乾燥システム１００（再活性時）を示す図。実施の形態１における乾燥剤１３０に付着した潤滑油１３２を示す図。実施の形態１における乾燥剤１３０に浸入した潤滑油１３２を示す図。比較例における乾燥剤１３９の表面に留まる潤滑油１３２を示す図。実施の形態１における潤滑油１３２の分子構造を示す図。実施の形態１における細孔径と変色の関係グラフ。実施例１における乾燥塔１２０Ａの構成図。実施例２における乾燥塔１２０Ｂの構成図。実施例３におけるガス乾燥システム１００の構成図。実施の形態２におけるガス乾燥システム１００の構成図。実施の形態２における油除去装置１４０の構成図。実施の形態における変色レベルについての試験結果を示す図。実施の形態における変色レベルについての試験結果を示す図。比較例における変色レベルについての試験結果を示す図。

実施の形態および図面において、同じ要素または対応する要素には同じ符号を付している。説明した要素と同じ符号が付された要素の説明は適宜に省略または簡略化する。

実施の形態１．
ガス乾燥システム１００について、図１から図１２に基づいて説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１に基づいて、ガス乾燥システム１００の構成を説明する。
ガス乾燥システム１００は、回転電機１０１と、ガス乾燥器１１０と、を備える。
回転電機１０１は、配管バルブ１０２と、配管バルブ１０３と、を備える。
ガス乾燥器１１０は、乾燥塔１２０を備える。また、ガス乾燥器１１０は、流入管１１１と、流出管１１２と、配管切替機１１３と、戻り管１１４と、排水管１１５と、を備える。

配管バルブ１０２、配管バルブ１０３および配管切替機１１３において、白三角は開いているバルブを表し、黒三角は閉じたバルブを表す。

回転電機１０１では、内部を冷却するための冷却媒体として水素ガスが使用される。
流入管１１１は、回転電機１０１と乾燥塔１２０を繋げる配管である。配管バルブ１０２が開いている場合、水素ガスは、流入管１１１を流れて乾燥塔１２０に流入する。
流出管１１２は、乾燥塔１２０と配管切替機１１３とを繋げる配管である。水素ガスは、乾燥塔１２０から流出して流出管１１２を流れる。
配管切替機１１３は、流路を切り替えるための機器であり、流出管１１２が連結されるバルブと、戻り管１１４が連結されるバルブと、排水管１１５が連結されるバルブとを備える。
戻り管１１４は、回転電機１０１と配管切替機１１３とを繋げる配管である。配管バルブ１０３と配管切替機１１３のバルブのうち排水管１１５のためのバルブ以外が開いている場合、水素ガスは、戻り管１１４を流れて回転電機１０１に戻る。
排水管１１５は、ドレイン水を排出するための配管である。

乾燥塔１２０は、流入管１１１から流入する水素ガスを乾燥させるための機器である。

図２に基づいて、乾燥塔１２０の構成を説明する。
乾燥塔１２０は、収納箱１２１と、蓋１２３と、ヒーター１２４と、を備える。

収納箱１２１には、水素ガスを乾燥させるための乾燥剤１３０が充填される。収納箱１２１を乾燥塔１２０から取り出すことにより、乾燥剤１３０の交換を容易に行うことができる。
乾燥剤１３０は、多孔質セラミックである。例えば、乾燥剤１３０は、活性アルミナ、シリカゲル、ゼオライトまたはマイクロポーラスシリカ等である。入手性の観点から、乾燥剤１３０は活性アルミナまたはシリカゲルが望ましい。

収納箱１２１は、乾燥剤１３０の色を外部から確認するためののぞき窓１２２を有する。のぞき窓１２２を設ける箇所は、運用に応じて移動または増減するとよい。

収納箱１２１の下方から、水素ガスが収納箱１２１の中に流入する。
収納箱１２１の上部は、円筒形状を成す。収納箱１２１の下部は、下側が狭まった円錐形状、ロート形状またはテーパー形状を成す。つまり、収納箱１２１の入口付近の径が細く、上部に向かうにつれて径が太くなる。これにより、水素ガスが乾燥剤１３０にふれやすくなり、乾燥効果を高めることができる。

蓋１２３は、乾燥塔１２０に対して自在に取り付け及び取り外しされる。

ヒーター１２４は、乾燥剤１３０を温める。これにより、乾燥剤１３０に吸着した水分が除去される。

図３に基づいて、乾燥剤１３０の構成を説明する。図３は、一粒の乾燥剤１３０の断面を示している。
乾燥剤１３０の表面には、色相が変化する指標剤１３１が付けられる。
指標剤１３１は、水分に反応して可逆的に変色する。具体的には、指標剤１３１は塩化コバルトである。但し、テトラフェニルポルフィリン塩化物または鉄ミョウバンなどの塩化コバルトフリーの材料が指標剤１３１として用いられてもよい。指標剤１３１は、材料の耐熱性、変色の可逆性および変色の判別容易性などについてのガス乾燥システム１００の仕様に応じて決めるとよい。塩化コバルトフリーの材料であれば、規制物質の観点からテトラフェニルポルフィリン塩化物が望ましい。
指標剤１３１は乾燥剤１３０と複合化され、乾燥剤１３０が吸湿すると指標剤１３１の色が変わる。指標剤１３１の色を目視で確認することにより、乾燥剤１３０の寿命を確認することができる。目視の確認は、収納箱１２１に設けられたのぞき窓１２２から行うことができる。

乾燥剤１３０は、球形状と非球形状とのどちらでもよい。また、乾燥剤１３０は破砕形状であってもよい。
ただし、乾燥剤１３０が球形状を成す方が、収納箱１２１における乾燥剤１３０の充填率が高まり、乾燥効率が高まる。

＊＊＊機能の説明＊＊＊
図１に基づいて、回転電機１０１の運転中におけるガス乾燥システム１００について説明する。
回転電機１０１では、内部を冷却するための冷却媒体として水素ガスが使用される。
水素ガスは、回転電機１０１から流入管１１１を流れて乾燥塔１２０に流入する。
この水素ガスは、回転電機１０１で吸湿して水分を含んでいる。

乾燥塔１２０は、流入した水素ガスを乾燥剤１３０によって乾燥させる。
乾燥した水素ガスは、乾燥塔１２０から流出管１１２を流れ、配管切替機１１３を経由し、戻り管１１４を流れ、回転電機１０１に戻る。

図４に基づいて、乾燥剤１３０を再活性化させるときのガス乾燥システム１００について説明する。
回転電機１０１の運転は停止される。
配管バルブ１０２および配管バルブ１０３は閉じられる。
配管切替機１１３において、戻り管１１４が連結したバルブは閉じられる。また、流出管１１２が連結したバルブと排水管１１５が連結したバルブが開かれる。
乾燥塔１２０のヒーター１２４は、熱を発して乾燥剤１３０を温める。これにより、乾燥剤１３０に吸着している水分が取り除かれる。乾燥剤１３０を温める温度は、水分の沸点以上である。ただし、ガス乾燥器１１０の部品の耐熱温度を考慮する必要がある。例えば、乾燥剤１３０は１２０度程度で温めるとよい。
この状態で一定時間が経過すると、乾燥剤１３０に吸着していた水分から生じた水蒸気が流出管１１２を流れ、配管切替機１１３を経由し、排水管１１５を流れる。そして、水蒸気は、ドレイン水１２９として排水管１１５から外部に放出される。

＊＊＊特徴の説明＊＊＊
ガス乾燥システム１００は、上記の構成および機能の他に、以下のような特徴を有する。
回転電機１０１では、様々なところに潤滑油１３２が使用されている。そのため、潤滑油１３２が運転時の水素ガスに混ざってミスト状態で流れることがある。そして、水素ガスが乾燥塔１２０で乾燥される際に、水素ガスに混ざった潤滑油１３２が乾燥剤１３０に付着する。
図５に、潤滑油１３２が付着した直後の乾燥剤１３０を示す。

乾燥剤１３０は複数の孔を持つ。乾燥剤１３０の各孔は潤滑油１３２の分子の大きさ以上の細孔径を有する。そのため、乾燥剤１３０に付着した潤滑油１３２は、毛細管現象によって乾燥剤１３０の各孔の内部に浸入する。
図６に、潤滑油１３２が内部に浸入した乾燥剤１３０を示す。潤滑油１３２は乾燥剤１３０の内部に浸入するので、潤滑油１３２は空気にさらされない。つまり、潤滑油１３２は劣化しにくく変色しにくい。そのため、指標剤１３１の色変化を観察することができる。

図７に、乾燥剤１３０に対する比較例である乾燥剤１３９を示す。
乾燥剤１３９は複数の孔を持つ。ただし、乾燥剤１３９の各孔は潤滑油１３２の分子の大きさ未満の細孔径を有する。
潤滑油１３２は、乾燥剤１３９の各孔に浸入できないため、乾燥剤１３９の表面に留まる。そして、潤滑油１３２は劣化して茶褐色に変色する。
この場合、指標剤１３１の色変化を観察しにくくなる。例えば、乾燥剤１３９の全面に潤滑油１３２が付着し、潤滑油１３２が茶褐色に変色した場合、乾燥剤１３９の全面が茶褐色に見えるため、指標剤１３１の色変化を観察できない。

図８に、潤滑油１３２の分子構造の具体例を示す。
潤滑油１３２の分子の長さは、５．１ナノメートルである。この長さは、分子量と原子間距離とに基づいて求まる。
乾燥剤１３０の細孔径が５．１ナノメートル未満である場合、潤滑油１３２が細孔内に入ることができないため、毛細管現象は起こらない。
乾燥剤１３０の細孔径は５．１ナノメートル以上である。そのため、潤滑油１３２が細孔内に入ることができ、毛細管現象が起こる。その結果、潤滑油１３２の変色が起こらなくなる。

乾燥剤１３９の各孔は可視光の波長以下の細孔径を有する。
可視光の波長の下限は３６０ナノメートルである。
乾燥剤１３０の細孔径が３６０ナノメートルを超える場合、各細孔の内部に浸入した潤滑油１３２の影響により、乾燥剤１３０の色が違って見えることがある。この場合、潤滑油１３２が劣化によって変色しなくても、指標剤１３１の色の識別がしにくくなる。そのため、乾燥剤１３０の細孔径は３６０ナノメートル以下が望ましい。

１立方センチメートルあたりの乾燥剤１３９の細孔体積は、０．２立方センチメートル以上０．７立方センチメートル以下である。
乾燥剤１３９は細孔内部に潤滑油１３２を取り込む。そのため、細孔の空間体積が小さいと、潤滑油１３２が乾燥剤１３０の表面に溢れて変色することがある。一方で、細孔の空間体積が大きすぎると、乾燥剤１３０の強度不足が生じてしまう。
そのため、乾燥剤１３９が充填された状態において、１立方センチメートルあたりの細細孔体積は０．２立方センチメートル以上０．７立方センチメートル以下が望ましい。この数値は、かさ密度［ｇ／ｃｍ^３］と細孔体積［ｃｍ^３／ｇ］とに基づいて求められる。細孔体積は、窒素を用いたガス吸着法による１点法全細孔容積測定によって測定される。

図９は、図８の潤滑油１３２が使用される場合について、細孔径と変色の関係を示す。
図９を見ると、細孔径が潤滑油１３２の分子サイズ以上である場合に変色が抑制されることが分かる。
変色の現象は、乾燥剤１３０の細孔径と潤滑油１３２の分子サイズとをパラメータとする毛細管現象によって決まる。そのため、乾燥剤１３０の細孔径の極大値が潤滑油１３２の分子サイズ以上であればよい。
細孔径の極大値は、ガス吸着法によって細孔分布を測定し、細孔分布において極大となる細孔径を特定することによって求められる。

＊＊＊実施例１の説明＊＊＊
図１０に基づいて、乾燥塔１２０Ａについて主に乾燥塔１２０と異なる点を説明する。乾燥塔１２０Ａは乾燥塔１２０の実施例である。
乾燥塔１２０Ａは、収納箱１２１Ａを備える。
収納箱１２１Ａは、円筒形状のパンチングメタル１２５Ａを下部に備える。水素ガスは、パンチングメタル１２５Ａの各穴から収納箱１２１Ａの中に流入する。
水素ガスがパンチングメタル１２５Ａの側面から３６０度の各方向に流れるため、乾燥効果が高まる。

＊＊＊実施例２の説明＊＊＊
図１１に基づいて、乾燥塔１２０Ｂについて主に乾燥塔１２０と異なる点を説明する。乾燥塔１２０Ｂは乾燥塔１２０の実施例である。
乾燥塔１２０Ｂは、収納箱１２１Ｂを備える。
収納箱１２１Ｂには、乾燥剤１３０と乾燥剤１３０Ｂが上下二段に分けて充填される。つまり、乾燥剤１３０と乾燥剤１３０Ｂは、互いに層を成して充填される。
乾燥剤１３０と乾燥剤１３０Ｂは、細孔径と材料との少なくともいずれかが異なる。これにより、２種類の乾燥特性が得られる。
ただし、収納箱１２１Ｂには、３種類以上の乾燥剤が充填されてもよい。３種類以上の乾燥剤は、種類ごとに層を成して乾燥塔に充填される。また、収納箱１２１Ｂは、層ごとに別々に設けてもよい。

収納箱１２１Ｂは、乾燥剤１３０を確認するためののぞき窓１２２と、乾燥剤１３０Ｂを確認するためののぞき窓１２２Ｂと、を有する。つまり、収納箱１２１Ｂは、乾燥剤別にのぞき窓を有する。
ただし、収納箱１２１Ｂは、１つののぞき窓を有してもよい。

収納箱１２１Ｂは、乾燥剤１３０を温めるためのヒーター１２４と、乾燥剤１３０Ｂを温めるためのヒーター１２４Ｂと、を備える。
ただし、収納箱１２１Ｂは、ヒーター１２４のみを備えてもよい。この場合、ヒーター１２４の熱は、乾燥剤１３０を再活性化させる。また、ヒーター１２４の熱は、水素ガスを乾燥させる。そして、乾燥した水素ガスが流れることにより、乾燥剤１３０Ｂを再活性化することができる。

＊＊＊実施例３の説明＊＊＊
図１２に基づいて、ガス乾燥システム１００Ｃについて主にガス乾燥システム１００と異なる点を説明する。ガス乾燥システム１００Ｃはガス乾燥システム１００の実施例である。
ガス乾燥システム１００Ｃは、ガス乾燥器１１０の外部に乾燥塔１２０Ｃを備える。
乾燥塔１２０Ｃは、流出管１１２の出口側に接続される。
乾燥塔１２０Ｃには、乾燥塔１２０の乾燥剤１３０とは細孔径と材料との少なくともいずれかが異なる乾燥剤が充填される。これにより、２種類の乾燥特性が得られる。
乾燥塔１２０Ｃは、流出管１１２から流入する水素ガスを乾燥剤で乾燥させる。
乾燥塔１２０と乾燥塔１２０Ｃとのそれぞれがヒーターを備えてもよいし、乾燥塔１２０のみがヒーター１２４を備えてもよい。ヒーター１２４の熱は、乾燥塔１２０の乾燥剤１３０を再活性化することができる。また、ヒーター１２４の熱は、水素ガスを乾燥させる。そして、乾燥した水素ガスが流れることにより、乾燥塔１２０Ｃの乾燥剤を再活性化することができる。
ガス乾燥システム１００Ｃは、さらに別の乾燥塔を備えてもよい。

＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
ガス乾燥システム１００は、指標剤１３１を用いた乾燥剤１３０によって水素ガスを乾燥させる。乾燥剤１３０の細孔分布を測定した際に得られる極大の細孔径が、潤滑油１３２が毛細管現象により細孔内に浸入できるサイズである。
変色の要因となる潤滑油１３２が乾燥剤１３０の表面に留まらないため、潤滑油１３２の変色が防止され、乾燥剤１３０の色変化の識別が可能になる。これにより、水素ガスの純度維持に貢献し、製品の性能安定化という効果を奏することができる。

実施の形態２．
水素ガスに混ざった潤滑油１３２を回収する形態について、主に実施の形態１と異なる点を図１３から図１７に基づいて説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１３に基づいて、ガス乾燥システム１００の構成を説明する。
ガス乾燥システム１００は、さらに、油除去装置１４０を備える。
油除去装置１４０は、流入管１１１の途中に接続され、流入管１１１を流れる水素ガスから潤滑油１３２をサイクロン式で除去する。
サイクロン式は、圧力損失が生じないという観点で有利である。例えば、油除去フィルターが用いられる方式では、フィルターの目詰まりによって圧力損失が生じ、油除去装置の機能が低下してしまう。

図１４に基づいて、油除去装置１４０の構成を説明する。
油除去装置１４０は、容器１４１を備える。
容器１４１は、円錐形状の内面を有する。水素ガスは、容器１４１の内面に沿って渦巻き状に流れる。
容器１４１において、内面の傾斜角度θと内面の静止摩擦係数μは、ｔａｎθ＜１／μを満たす。
容器１４１の内面には、コーティングが施されている。例えば、フッ素樹脂コーティングとセラミックコーティングとガラスコーティングとのいずれかが用いられる。

＊＊＊機能の説明＊＊＊
図１４に基づいて、油除去装置１４０の機能を説明する。
油除去装置１４０には、微量の潤滑油１３２を含有する水素ガスが流入する。
水素ガスは、油除去装置１４０に流入すると、容器１４１の内面に沿って渦巻き状に流れながら下方に落下する。このとき、液状の潤滑油１３２が容器１４１の内面に残る。これにより、水素ガスから潤滑油１３２が取り除かれる。
そして、水素ガスは、容器１４１の下方に到達すると、上昇気流によって容器１４１の上方から外部に排出される。
一方、潤滑油１３２は、容器１４１の内面を下方に流れる。そして、潤滑油１３２は、容器１４１の下方に設けられるドレインから回収される。なお、ドレインが接続されるバルブ１４２は、回転電機１０１の運転時には閉じられ、潤滑油１３２の回収時に開けられる。

＊＊＊特徴の説明＊＊＊
油除去装置１４０は、上記の構成および機能の他に、以下のような特徴を有する。
潤滑油１３２が容器１４１の内面を伝って落下を開始する場合、潤滑油１３２が落下する力に比較して最大静止摩擦力が小さいので、式（１）および式（２）が成り立つ。
「ｍ」は、一粒の潤滑油１３２の重量［ｋｇ］を意味する。
「ｇ」は、重力加速度［ｍ／ｓ^２］を意味する。
「θ」は、容器１４１の内面の傾斜角度を意味する。
「μ」は、容器１４１の内面の静止摩擦係数を意味する。
「Ｎ」は、容器１４１の内面の垂直抗力［Ｎ］を意味する。

ｍｇｃｏｓθ＞μＮ・・・式（１）
Ｎ＝ｍｇｓｉｎθ ・・・式（２）

式（１）と式（２）に基づき、式（３）が成り立つ。

ｔａｎθ＜１／μ ・・・式（３）

容器１４１の内面が式（３）を満たすと、潤滑油１３２は、容器１４１の内面を下方に流れる。そして、潤滑油１３２の回収が可能となる。

サイクロン式の構造では、一般的に、鉄またはアルミニウムなどの金属が使用される。しかし、容器１４１の内面が金属であると、静止摩擦係数が大きいため、ｔａｎθの範囲が狭くなり、容器１４１の設計の自由度が下がってしまう。そのため、容器１４１の内面には、コーティングが施される。
コーティング材料として、例えば、フッ素樹脂コーティング、セラミックコーティングまたはガラスコーティングを用いることができる。
これにより、静止摩擦係数が下がり、容器１４１の設計の自由度が上がる。

油除去装置１４０が潤滑油１３２を取り除くため、潤滑油１３２の劣化に伴う乾燥剤１３０の変色を防止することが可能となる。

＊＊＊実施の形態２の効果＊＊＊
ガス乾燥システム１００はサイクロン式の油除去装置１４０を備える。これにより、変色の要因となる潤滑油１３２を極力除去することができる。そして、乾燥剤１３０の色変化の識別性がより向上する。

＊＊＊試験結果の説明＊＊＊
図１５、図１６および図１７に、乾燥剤の変色レベルについての試験結果を示す。図１５および図１６は実施の形態の実施例における試験結果を示し、図１７は実施の形態に対する比較例における試験結果を示す。
乾燥剤の細孔径の範囲は、５．１ナノメートル以上４２０ナノメートル以下である。
潤滑油の分子サイズの範囲は、２．８ナノメートル以上８．６ナノメートル以下である。
乾燥剤の変色レベルは、５段階で示される。数字が小さいほど変色が少ない。３以下の変色レベルは実用可能レベルである。

潤滑油が毛細管現象によって乾燥剤の内部に浸入するか、潤滑油が乾燥剤の表面に留まるかについては、乾燥剤の使用前後における重量変化に基づいて、次に示す方法で調べることができる。
まず、乾燥剤を一定量用意する。具体的には、５０グラム程度の乾燥剤を用意することが望ましい。ここでは、乾燥剤として活性アルミナを使用し、指標剤として塩化コバルトを使用した。
次に、乾燥剤を十分に乾燥させて、乾燥剤から水分を取り除く。例えば、乾燥剤を１００度で２時間乾燥させる。
次に、乾燥剤の重量を測定して記録する。このときの重量を重量Ａと称する。重量Ａは、乾燥剤の重量である。
次に、潤滑油が含まれる水素ガスの中で乾燥剤を使用する。
次に、界面活性剤を含む溶液で乾燥剤を洗浄する。
次に、乾燥剤を十分に乾燥させて、乾燥剤から水分を取り除く。例えば、乾燥剤を１００度で２時間乾燥させる。
そして、乾燥剤の重量を測定して記録する。このときの重量を重量Ｂと称する。重量Ｂは、乾燥剤の重量と潤滑油の重量との合計である。

毛細管現象が起こらず、潤滑油が乾燥剤の表面に留まった場合、潤滑油が洗浄によって除去される。そして、完全には除去されない潤滑油の影響により、重量Ｂは重量Ａに比較してやや大きい値となる。この場合、重量の変化率は１０ｐｐｍ未満になる。
一方、毛細管現象が起こった場合、潤滑油が乾燥剤の内部に含まれるため、潤滑油が洗浄によって除去されない。そのため、重量Ｂは重量Ａに比較して大きい値となる。この場合、重量の変化率は１０ｐｐｍ以上になる。

乾燥剤の細孔体積が小さいと、潤滑油を取り込むための体積が小さい。一方、乾燥剤の細孔体積が大きすぎる場合、乾燥剤の強度不足が生じてしまう。そのため、１立方センチメートルあたりの細孔体積は、０．２立方センチメートル以上０．７立方センチメートル以下が望ましい。

図１５および図１６は、実施例（１～１７）の試験結果を示している。乾燥剤の細孔径の範囲は５．１ナノメートル以上３６０ナノメートル以下である。変色レベルは３以下であった。つまり、実施例（１～１７）は実用可能レベルを満たした。
図１７は、比較例（Ａ～Ｄ）の試験結果を示している。乾燥剤の細孔径は、４２０ナノメートルであり、３６０ナノメートルを超えている。変色レベルは４または５であった。つまり、比較例（Ａ～Ｄ）は実用可能レベルを満たさなかった。

実施例（１～１７）では、乾燥剤の細孔径が潤滑油の分子サイズよりも大きい。上記の方法によって測定した結果、乾燥剤の重量変化率は１０ｐｐｍ以上であった。つまり、潤滑油が毛細管現象によって乾燥剤の細孔内部に浸入していることが分かった。

図１７は、比較例（Ｅ、Ｆ）の試験結果を示している。比較例（Ｅ、Ｆ）では、乾燥剤の細孔径が潤滑油の分子サイズよりも小さい。変色レベルは４または５であった。つまり、比較例（Ｅ、Ｆ）は実用可能レベルを満たさなかった。
また、上記の方法によって測定した結果、乾燥剤の重量変化率は１０ｐｐｍ未満であった。つまり、潤滑油が毛細管現象によって乾燥剤の細孔内部に浸入していないことが分かった。

実施例（１、１６、１７）は、０．２立方センチメートル以上０．７立方センチメートル以下の範囲内で１立方センチメートルあたりの細孔体積が異なる。しかし、変化レベルの差は見られなかった。

指標剤には、塩化コバルト、テトラフェニルポルフィリン塩化物または鉄ミョウバンなどの各種の材料を使用した。しかし、乾燥剤に占める指標剤の重量割合が微小であるため、どの材料を使用した場合にも同様な結果が確認された。

容器の内面について、傾斜角度（ｔａｎθ）と静止摩擦係数との様々な組み合わせで実験を行った。静止摩擦係数は、容器の内面に塗工されるコーティング剤によって変わる。ｔａｎθの範囲は０．６以上５．７以下である。静止摩擦係数の範囲は０．２以上０．５以下である。

実施例（１、５、６、７、１１、１２、１６、１７）および比較例（Ａ、Ｅ）は、油除去装置を備えない。この場合、変色レベルに変化は見られなかった。
実施例（２、３、８、９、１３、１４）は、油除去装置を備える。油除去装置は、上記の式（３）を満たす容器１４１を備える。この場合、変色レベルがさらに下がることが確認された。
比較例（Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｆ）では、乾燥剤の細孔径が５．１ナノメートル以上３６０ナノメートル以下の範囲外である。この場合、油除去装置を導入しても乾燥剤の変色レベルを実用可能レベルにできないことが分かった。

＊＊＊実施の形態の補足＊＊＊
ガス乾燥システム１００は、回転電機１０１ではない機器の水素ガスを乾燥させるシステムであってもよい。
ガス乾燥システム１００は、水素ガスではないガスを乾燥させるシステムであってもよい。
水素ガスに混ざる油は、潤滑油１３２として使用される油以外の油であってもよい。

各実施の形態は、好ましい形態の例示であり、本開示の技術的範囲を制限することを意図するものではない。各実施の形態は、部分的に実施してもよいし、他の形態と組み合わせて実施してもよい。

１００ガス乾燥システム、１０１回転電機、１０２配管バルブ、１０３配管バルブ、１１０ガス乾燥器、１１１流入管、１１２流出管、１１３配管切替機、１１４戻り管、１１５排水管、１２０乾燥塔、１２０Ａ乾燥塔、１２０Ｂ乾燥塔、１２０Ｃ乾燥塔、１２１収納箱、１２１Ａ収納箱、１２１Ｂ収納箱、１２２のぞき窓、１２２Ｂのぞき窓、１２３蓋、１２４ヒーター、１２４Ｂヒーター、１２５Ａパンチングメタル、１３０乾燥剤、１３０Ｂ乾燥剤、１３１指標剤、１３２潤滑油、１３９乾燥剤、１４０油除去装置、１４１容器、１４２バルブ。

Claims

水分を含み油が混ざったガスが流れる流入管と、
乾燥剤が充填され、前記流入管から流入するガスを前記乾燥剤によって乾燥させる乾燥塔と、
前記乾燥塔で乾燥したガスが流れる流出管と、
を備え、
前記乾燥剤が、前記油の分子の大きさ以上の細孔径を有して前記油が浸入する複数の孔を持つ
ガス乾燥システム。
前記乾燥剤が、水分に反応して変色する指標剤と複合化され、
前記乾燥剤の前記細孔径が、可視光の波長以下である
請求項１に記載のガス乾燥システム。
前記乾燥剤の前記細孔径として前記乾燥剤の細孔分布における細孔径の極大値が５．１ナノメートル以上３６０ナノメートル以下である
請求項１または請求項２に記載のガス乾燥システム。
充填された乾燥剤の１立方センチメートルあたりの細孔体積が０．２立方センチメートル以上０．７立方センチメートル以下である
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のガス乾燥システム。
前記乾燥剤が、シリカゲルと活性アルミナとゼオライトとマイクロポーラスシリカとのいずれかである
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のガス乾燥システム。
前記ガスが、前記油である潤滑油が使用される回転電機で冷却媒体として使用され前記回転電機から流れる水素ガスである
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のガス乾燥システム。
前記乾燥塔が、前記乾燥剤が充填される収納箱を備え、
前記収納箱が、前記流入管から前記ガスが流入する部分が狭まった形状を有する
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のガス乾燥システム。
前記乾燥塔が、前記乾燥剤が充填される収納箱を備え、
前記収納箱が、前記流入管から前記ガスが流入する部分にパンチングメタルを備える
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のガス乾燥システム。
前記乾燥剤が、細孔径と材料との少なくともいずれかが異なる複数種類の乾燥剤のうちの一つであり、
前記複数種類の乾燥剤が、種類ごとに層を成して前記乾燥塔に充填される
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のガス乾燥システム。
前記ガス乾燥システムは、
前記流入管と前記乾燥塔である第１乾燥塔と前記流出管とを備えるガス乾燥器と、
前記流出管の出口側に接続され、前記第１乾燥塔の前記乾燥剤とは細孔径と材料との少なくともいずれかが異なる乾燥剤が充填され、前記流出管から流入するガスを乾燥させる第２乾燥塔と、
を備える
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のガス乾燥システム。
前記ガス乾燥システムは、
前記流入管と前記乾燥塔と前記流出管とを備えるガス乾燥器と、
前記流入管の途中に接続され、前記流入管を流れるガスから前記油をサイクロン式で除去する油除去装置と、
を備える
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のガス乾燥システム。
前記油除去装置は、円錐形状の内面を有し、前記ガスが前記内面に沿って渦巻き状に流れる容器を備え、
前記内面の傾斜角度θと前記内面の静止摩擦係数μが、ｔａｎθ＜１／μを満たす
請求項１１に記載のガス乾燥システム。
コーティングが前記内面に施された請求項１２に記載のガス乾燥システム。
前記コーティングが、フッ素樹脂コーティングとセラミックコーティングとガラスコーティングとのいずれかである
請求項１３に記載のガス乾燥システム。
水分を含み油が混ざったガスが流れる流入管と、
乾燥剤が充填され、前記流入管から流入するガスを前記乾燥剤によって乾燥させる乾燥塔と、
前記乾燥塔で乾燥したガスが流れる流出管と、
を備え、
前記乾燥剤が、前記油の分子の大きさ以上の細孔径を有して前記油が浸入する複数の孔を持つ
ガス乾燥器。