CN107407272A - 气体升压压缩装置和气体压缩机 - Google Patents

Abstract

在气体压缩机运转中，低纯度的产品气体流向气体压缩机的情况下供给了低纯度的产品气体。此时，为了再次提高产品气体的纯度，停止来自气体升压压缩装置的产品气体的供给，为了使储存罐内的气体纯度回到规定值，必须使气体升压压缩装置运转，消耗无用的电力。为了解决上述课题，在本发明中包括：从空气中分离一部分气体的气体分离装置；储存所述气体分离装置分离出的气体即产品气体的产品气体罐(A)；将所述产品气体罐(A)所储存的产品气体升压的气体压缩机；储存被所述气体压缩机升压后的产品气体的产品气体罐(B)；和控制所述气体分离装置和所述气体压缩机的控制部，所述控制部根据所述气体分离装置的产品气体排出信号来控制所述气体压缩机的运转和停止。

Description

气体升压压缩装置和气体压缩机

技术领域

本发明涉及气体升压压缩装置和气体压缩机。

背景技术

作为本技术领域的背景有专利文献1。在专利文献1记载有“在通过往复活塞式压缩机9使不活泼气体源1的不活泼气体升压后送入升压储藏罐14的不活泼气体升压传送方法中，实际上在停止往复活塞式压缩机9的同时，停止从不活泼气体源1对往复活塞式压缩机9的不活泼气体的供给，并且使从往复活塞式压缩机9排出的不活泼气体在排出配管12内放气，在往复活塞式压缩机9再起动时，使不活泼气体源1和往复活塞式压缩机9连通，且使从往复活塞式压缩机9排出的不活泼气体从排出配管内放气规定时间后，将成为规定的纯度的不活泼气体送至升压储藏罐14。”(参照摘要)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2006－336574号公报

发明内容

发明要解决的课题

根据上述专利文献1记载的技术，能够防止气体压缩机运转停止时或卸载时空气混入气体压缩机内造成的气体压缩机起动时储存罐内的产品气体纯度降低。

但是，例如，在使用PSA式的气体分离装置作为不活泼气体源的情况下，PSA式的气体分离装置因气体分离性能在很大程度上受使用环境的影响，因此在装置的使用周围温度、湿度高的情况下，产品气体纯度有可能变为低纯度。

在气体压缩机运转中，这种低纯度的产品气体流向气体压缩机的情况下，低纯度的产品气体供给至气体压缩机一方。此时，为了再次提高产品气体的纯度，停止来自气体升压压缩装置的产品气体的供给，为了使储存罐内的气体纯度回到规定值，必须使气体升压压缩装置运转，消耗无用的电力。本发明提供抑制无用的电力消耗而供给产品气体的气体升压压缩装置和气体压缩机。

用于解决课题的技术方案

为了解决上述课题，在本发明中，构成为包括：从空气中分离一部分气体的气体分离装置；储存所述气体分离装置分离出的气体即产品气体的产品气体罐A；将所述产品气体罐A所储存的产品气体升压的气体压缩机；储存被所述气体压缩机升压后的产品气体的产品气体罐B；和控制所述气体分离装置和所述气体压缩机的控制部，所述控制部根据所述气体分离装置的产品气体排出信号来控制所述气体压缩机的运转和停止。

发明效果

根据本发明，能够提供抑制电力消耗而供给产品气体的气体升压压缩装置和气体压缩机。

附图说明

图1是表示本发明实施例1的气体升压压缩装置的整体构成图。

图2是本发明的实施例1的气体升压压缩装置的控制流程图。

具体实施方式

实施例1

使用图1对本发明的实施例1进行说明。使用图1对本实施例的气体升压压缩装置90的整体构成进行说明。

图1所示的气体分离装置1是PSA式的气体分离装置。气体分离装置1由供给空气的空气供给部件2、生成产品气体的PSA部件3构成。本实施例中，作为一例，空气供给部件2和PSA部件3分开收纳在不同壳体内，上述两个部件也可以收纳在相同的壳体内。

该空气供给部件2具有压缩空气的空气压缩机4、储存压缩空气的空气槽5、对压缩空气进行除湿的空气干燥器6、回收析出的排水(废水)并去除杂质的排水过滤器7。本实施例中，作为一例，这些空气压缩机4、空气槽5、空气干燥器6和排水过滤器7收纳于壳体内。另一方面，PSA部件3具有通过从由空气供给部件2供给的压缩空气分离规定的气体来生成产品气体的吸附槽19a、19b和储存产品气体(氮)的氮槽(产品气体储存罐)41。

空气槽5中储存的压缩空气供给至后述的吸附槽19a、19b，从空气槽5中储存的压缩空气分离规定的气体。本实施例中，对通过在吸附槽19a、19b中吸附氧而分离氮的情况进行说明，但也可以通过吸附氮而分离氧，也可以是从大气以外的压缩空气分离其它气体的情况。另外，本实施例中，由吸附槽19a、19b这两个吸附槽构成气体分离装置，但也可以是由三个以上的吸附槽构成的气体分离装置。

作为空气压缩机4，使用往复移动式、螺旋式或涡旋式等的压缩机、从外部供给1次压进行再压缩的增压压缩机等。在空气槽5上连接有供来自空气槽5的压缩空气流动的配管16，在该配管16的末端位置连接有分支为2系统的配管17a、17b。在配管17a、17b上，在中途分别设置有使流路开闭的供给阀18a、18b，分别连接有用于吸附氧分子而取出氮气作为产品气体的吸附槽19a、19b。该吸附槽容积一定。另外，在配管17a、17b上，在供给阀18a、18b与吸附槽19a、19b之间的位置分别连接有配管21a、21b，在这些配管21a、21b上，中途设置有开闭流路的排气阀22a、22b，在末端设置有消音用带过滤器的排气消音器23。该排气消音器也可以设置在各个吸附槽19a、19b上。另外，在配管17a、17b上，以连结各配管21a、21b和吸附槽19a、19b之间位置的方式连接有配管25a、25b，在该配管25a、25b上设置有开闭流路的下均压阀26a、26b。

在吸附槽19a、19b内，例如填充有作为吸附氧分子的吸附单元的吸附剂。吸附剂具体地使用碳分子筛或沸石等。吸附槽19a、19b上分别连接有彼此合流的配管31a、31b。在这些配管31a、31b上，以连结各吸附槽19a、19b侧彼此的方式连接有配管32a、32b，在该配管32A、32B上设置有节流孔33。另外，在配管31a、31b上，以与各配管32a、32b相比，连结吸附槽19a、19b的相反侧的彼此的方式连接有配管35a、35b，在该配管35a、35b上设置有开闭流路的上均压阀36a、36b。另外，在配管31a、31b上，在比各自的配管35a、35b靠吸附槽19a、19b的相反侧分别设置有开闭流路的取出阀38a、38b。在配管31a、31b的合流位置连接有配管40，在该配管40上，连接有作为储存氮气的产品气体储存罐的氮槽41。在该氮槽41上，连接有设置了排出口42的配管43，在该配管43的中途位置，从氮槽41一侧开始按顺序设置有去除尘埃等并且调节气体的压力的过滤调节器44、开闭流路的排出阀45、调节产品气体的流量的流量调节阀46。在配管43的过滤调节器44与排出阀45之间位置连接有配管48和配管49，在配管48上，从配管43一侧开始按顺序设置有开闭流路的开闭阀50、调节气体的流量的流量调节阀51、消音器52。在配管49上，从配管43一侧开始按顺序设置有开闭流路的开闭阀54、调节气体的流量的流量调节阀55、检测氧浓度的氧传感器56。氧传感器56与控制部60可通信地连接，向控制部60输出检测信号。控制部60接收检测信号，控制吸附槽19a、19b的氮气的生成。

具体而言，供给阀18a、18b、排气阀22a、22B、下均压阀26a、26b、上均压阀36a、36b、取出阀38a、38b、排出阀45、开闭阀50和54与控制部60可通信地连接，按照来自控制部60的指令进行动作。

至此，对气体分离装置1的构成进行行了说明，在此，说明在气体分离装置1中进行的气体分离方法。气体分离装置1中，进行下述工序：通过空气压缩机4压缩空气的压缩工序、在空气槽5内储存通过压缩工序被压缩的空气的储藏工序、通过空气干燥器6对压缩空气进行除湿的除湿工序、从通过除湿工序被除湿的空气分离气体的分离工序。在气体分离装置1的分离工序中，依次反复以下的(a)～(d)的工序。

(a)吸附、回流工序：通过打开供给阀18，向填充了吸附剂的吸附槽19供给通过空气压缩机4压缩并储存于空气槽5的压缩空气，并且通过打开取出阀38，使残存于氮槽41内的氮气回流到吸附槽19而使吸附槽19升压，利用压力使吸附剂吸附氧分子的工序。

(b)取出工序：自吸附工序继续，从空气槽5向吸附槽19持续供给压缩空气，同时从吸附槽19取出通过吸附剂分离生成的氮气并将其储存于氮槽41的工序。

(c)均压工序：用于通过上均压阀36和下均压阀26的开闭，实现取出工序结束后的一对吸附槽19的均压化，提高下一次的吸附工序的吸附效率，生成更高纯度的氮气的工序。

(d)再生工序：在均压工序结束后的吸附槽19内，通过打开排气阀22，经由配管21将吸附于吸附剂的氧分子脱离而再生吸附剂的工序。此外，在该再生工序中，与排气阀22以外的吸附槽19相关连的供给阀18、下均压阀26、上均压阀36和取出阀38设为关闭状态。

在吸附槽19a内进行吸附工序、取出工序(工序(a)(b))期间，在吸附槽19b进行再生工序(工序(d))。之后，同时进行(c)均压工序，将吸附槽19a、19b互换，进行吸附工序、取出工序(工序(a)(b))和再生工序(工序(d))。将上述的吸附工序(a)、取出工序(b)、均压工序(c)的时间合并作为循环时间。

将通过上述气体分离装置1生成的产品气体通过排出口42送入储存罐A71，从储存罐A71通过配管80送入气体压缩机72。在排出口42顶端连接有用于防止产品气体从储存罐A向气体分离装置回流的止回阀88，在配管80上设置有开闭流路的开闭阀77。将通过气体压缩机72升压后的产品气体储存在储存罐B74，经由取出口82送至适宜供给目标。

在储存罐A71上连接有压力检测单元73，在储存罐B74上连接有压力检测单元75，以与气体分离装置1的控制部60可通信的方式相连接。

使用图2说明本实施例的控制部60的控制流程。

开始气体升压压缩装置的运转(S201)时，首先，气体分离装置1开始运转(S202)。通过进行上述(a)～(d)的分离工序，在氮槽41内储存生成的产品气体。储存的产品气体的浓度通过配置于气体分离装置1内的氧传感器56来检测。产品气体浓度超过预先规定的产品气体浓度的情况下，来自控制部60的产品气体排出信号N输出为ON。S203中，判断是否输出了产品气体排出信号N，在输出的情况下，将排出阀45设为开(S204)，经由排出口42在储存罐A71储存产品气体。这时，开闭阀77为闭。另一方面，在S203，判断为未输出产品气体排出信号N的情况下，将排出阀45设为闭(S205)，确认气体压缩机72停止(S206)。

接着，在S207中，通过压力检测单元73检测在储存罐A71中储存的产品气体的压力，判断储存罐A71的压力P1是否超过预先规定的罐压力Pmin1。

储存罐A71的压力P1超过Pmin1的情况下，根据来自控制部60的信号，将开闭阀77设为开(S208)，并且开始气体压缩机78的运转(S209)。

在S210中，再次判断是否输出了产品气体排出信号N，输出(ON)的情况下，进入S214。未输出产品气体排出信号N(OFF)的情况下，关闭排出阀45(S211)，中断对储存罐A71供给产品气体。另外，将开闭阀77设为闭(S212)，停止气体压缩机(S213)。之后，再次输出产品气体排出信号N的情况下(S203)，将排出阀设为开，再次开始向储存罐A71供给产品气体(S204)。这时只要储存罐A71的压力P1超过Pmin1，则将排出阀45设为开，与此同时，将开闭阀77设为开，再次开始气体压缩机的运转。

在S214中，判断气体压缩机78由压力检测单元75检测到的储存罐B74的压力P2是否超过预先规定的气体压缩机停止压力Pmax。

储存罐B74的压力P2超过气体压缩机停止压力Pmax时，则通过控制部60进行控制以停止气体压缩机的运转(S215)。之后，停止气体压缩机，由此压力P2下降，成为规定的气体压缩机复原压力Pmin2的情况下，通过控制部60进行控制以使得气体压缩机78再次开始运转(S216)。即，进行运转、停止的控制使得气体压缩机72以储存罐B74内的压力P2为Pmin2≦P2≦Pmax。

另外，不管储存罐B的压力P2，储存罐A的压力P1低于预先规定的压力Pmin1的情况下，通过控制部60停止气体压缩机72的运转。

如上所述，根据本实施例，在没有产品气体排出信号N(OFF)的情况下，将排出阀设为闭，进行控制以使得气体压缩机72停止，因此，在气体升压压缩装置运转中，气体分离装置内的产品气体浓度为低纯度时，能够防止低纯度的产品气体流入储存罐B74内。因此，能够消除储存罐B74内的产品气体浓度恶化时的气体压缩机的无用的运转，能够抑制消耗电力。

另外，储存罐A的压力为规定的压力Pmin1以上的情况下，将开闭阀77设为开，气体压缩机进行运转，因此，能够抑制吸入侧的压力降低时的气体压缩机的运转。由此，在吸入侧的压力高的情况下，能够使气体压缩机运转，且可以进行高效的运转。

附图标记说明

1…PSA式气体分离装置

2…压缩机部

3…PSA部

4…空气压缩机

5…空气槽

6…空气干燥器

7…排水过滤器、19…吸附槽、41…氮槽、44…过滤调节器、52…消音器、56…氧传感器、60…控制部、71…储存罐A、72…气体压缩机、73…压力检测单元、74…储存罐B、75…压力检测单元、90…气体升压压缩装置。

Claims (11)

1.一种气体升压压缩装置，其特征在于，包括：

从空气中分离一部分气体的气体分离装置；

储存所述气体分离装置分离出的气体即产品气体的产品气体罐A；

将所述产品气体罐A所储存的产品气体升压的气体压缩机；

储存被所述气体压缩机升压后的产品气体的产品气体罐B；和

控制所述气体分离装置和所述气体压缩机的控制部，

所述控制部根据所述气体分离装置的产品气体排出信号来控制所述气体压缩机的运转和停止。

2.根据权利要求1所述的气体升压压缩装置，其特征在于：

所述产品气体排出信号是所述气体分离装置分离出的气体的浓度超过了规定的浓度时输出的信号。

3.根据权利要求1所述的气体升压压缩装置，其特征在于：

所述控制部在所述气体分离装置的产品气体排出信号已被输出且所述产品气体罐A的压力超过了规定的压力的情况下，进行控制以使所述气体压缩机运转。

4.根据权利要求1所述的气体升压压缩装置，其特征在于：

所述控制部在没有所述气体分离装置的产品气体排出信号的情况下，与所述产品气体罐A和所述产品气体罐B的压力无关地进行控制，以使气体压缩机停止。

5.根据权利要求1所述的气体升压压缩装置，其特征在于：

所述控制部在所述气体分离装置的产品气体排出信号已被输出的情况下，控制所述气体分离装置，使其向所述产品气体罐A储存由所述气体分离装置分离出的产品气体。

6.根据权利要求1所述的气体升压压缩装置，其特征在于：

所述控制部在没有所述气体分离装置的产品气体排出信号的情况下，控制所述气体分离装置，使其停止向所述产品气体罐A储存由所述气体分离装置分离出的产品气体。

7.一种将产品气体升压并将升压后的产品气体提供给产品气体罐的气体压缩机，其中所述产品气体是由从空气中分离一部分气体的气体分离装置提供的，所述气体压缩机的特征在于：

根据所述气体分离装置的产品气体排出信号来控制运转的开始和停止。

8.根据权利要求7所述的气体压缩机，其特征在于：

所述产品气体排出信号是所述气体分离装置分离出的气体的浓度超过了规定的浓度时输出的信号。

9.根据权利要求7所述的气体压缩机，其特征在于：

在所述气体分离装置的产品气体排出信号已被输出且从所述气体分离装置提供的产品气体的压力超过了规定的压力的情况下，进行控制以开始运转。

10.根据权利要求7所述的气体压缩机，其特征在于：

在没有所述气体分离装置的产品气体排出信号的情况下，与从所述气体分离装置提供的产品气体的压力和所述产品气体罐的压力无关地进行控制以停止运转。

11.根据权利要求7所述的气体压缩机，其特征在于：

在从所述气体分离装置提供的产品气体的压力低于规定的压力的情况下，与所述产品气体罐的压力无关地进行控制以停止运转。