JP2001219024A - 窒素発生装置 - Google Patents

窒素発生装置

Info

Publication number
JP2001219024A
JP2001219024A JP2000031671A JP2000031671A JP2001219024A JP 2001219024 A JP2001219024 A JP 2001219024A JP 2000031671 A JP2000031671 A JP 2000031671A JP 2000031671 A JP2000031671 A JP 2000031671A JP 2001219024 A JP2001219024 A JP 2001219024A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
concentration
gas
flow rate
adsorption
nitrogen generator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000031671A
Other languages
English (en)
Inventor
Kyuichi Sakamoto
久一 坂元
Kazukiyo Takano
和潔 高野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electronic Industries Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electronic Industries Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electronic Industries Co Ltd filed Critical Sanyo Electronic Industries Co Ltd
Priority to JP2000031671A priority Critical patent/JP2001219024A/ja
Publication of JP2001219024A publication Critical patent/JP2001219024A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 質量分析装置であるGC/MSやLC/MS
に使用するもので、その用途によって必要とする発生窒
素ガスの濃度や流量が大幅に異なる被分析資料のキャリ
ヤーガスを発生させるためのPSA方式による小型の窒
素発生装置において、1台の装置でこれら両方の使用条
件を満足させる。 【解決手段】 吸着剤を充填した2本の吸着筒1,2又
は同3,4を1組として窒素発生装置を構成し、取出す
窒素ガスが高濃度で小流量を必要とするときは該吸着筒
を直列接続となるようにし、又、取出す窒素ガスが低濃
度で大流量を必要とするときには該吸着筒を並列接続と
なるように制御部16で三方弁10,11や弁6〜9及
び25,26で切換え制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明はPSA方式による
窒素発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】 特定ガスを吸着する吸着剤を吸着筒に
充填し、これに特定ガスを含む混合ガスを吸着筒の一方
の口より圧力を加えながら流入させると、吸着筒内の吸
着剤に特定ガスが吸着されて除かれ、吸着筒の他端より
特定ガスを含まないガスが分離して取出される。これを
吸着工程という。吸着筒内の吸着剤に吸着された特定ガ
スは、吸着筒入口より減圧して吸着筒内圧を下げると、
吸着剤に吸着した特定ガスが離脱して排出される。この
ことにより吸着剤の吸着能力が回復して、再生するので
再生工程という。このように吸着筒に加える圧力をスイ
ングしてガスを分離する技術を(Pressure S
wing Adsorption)PSA方式によるガ
ス分離という。
【0003】 空気を原料として窒素ガスを取出す窒素
発生装置の吸着剤として、活性炭の細孔を特殊処理して
窒素ガス分子に対して酸素ガス分子の吸着速度が極めて
早い特性をもたせた分子篩炭を用いる。通常のガス分離
装置を用いる使用例においては、当該使用の目的にかな
う濃度のガス発生装置が用いられる。そして、更に他の
使用例においては、濃度のうすいガスが必要な場合があ
り、当該発生ガスを他のガスと混合器により混合して当
該目的に使用している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】 窒素発生装置のガ
ス応用例において、ガスクロマトグラフ質量分析装置G
C/MS,(Gas Chromatograph mass Spectrometer Sy
stem) や液体クロマトグラフ質量分析装置LC/MS,
(Liquid Chromatograph mass Spectrometer System)に
おける被分析資料をイオン化して質量分析部と結合する
部分のイオン化を促進させる為のキャリヤーガスとして
窒素ガスが用いられる。この用途にPSA方式の窒素発
生装置を使用する。
【0005】 多くの実験室にGC/MSやLC/MS
が共存している場合が多い。この場合、装置や分析資料
により窒素ガスに対する要求条件が異なる場合が多い。
例えばGC/MSの場合には純度99%で、流量10L
/分を必要とする。又、LC/MSの場合は純度99.
99%で、そのときの流量が2L/分が要求される場合
がある。これを1台の窒素発生装置で出したいという要
求がある。
【0006】 PSA方式による大型の窒素発生装置の
場合には、取出しガスの流量を減ずるとその流量が0.
5〜0.7倍で1桁の濃度向上がある。しかし、小型の
窒素発生装置の場合には、取出しガスの濃度が飽和して
いて、取出しガスの流量を減じてもすでに飽和している
ので濃度の向上が容易に得られないという問題がある。
【0007】
【課題を解決するための手段】 吸着筒内の吸着剤層が
大きくなる中型以上のPSA方式による窒素発生装置の
場合、発生ガスの取出し流量を減ずると、その値の0.
5〜0.7倍で1桁の濃度向上があることが研究の結果
明らかとなった。しかし、吸着筒の長さが600mm以下
の小型の窒素発生装置の場合、取出し流量を減じても濃
度の向上が前述のように得られなくなる。
【0008】 かかる小型の窒素発生装置を用いて1台
の装置で濃度の異なる用途に応じられるようにするため
次のようにすることにより解決を図ることができた。 (その1)吸着筒2本を1組とし、発生ガスの用途によ
り高濃度ガスを発生させる必要があるときは該吸着筒を
直列接続とし、低濃度ガスを発生させる必要があるとき
には該吸着筒を並列接続とするよう該発生ガスの用途に
合わせて切換え操作をしてPSA動作を行なわせるよう
に構成した窒素濃縮装置を構成する。
【0009】 すなわち、高濃度のガスを得るために
は、被吸着ガスが吸着剤に吸着されて除かれるためには
吸着層の層厚(ガスの通過時間)が必要であるため上記
の方式を構成したものであり、このためには更に吸着筒
の形状、特に吸着筒の直径又はその断面の対辺の長さに
対する該吸着筒の長さの比が重要であることがわかっ
た。 (その2)吸着筒の直径又はその断面の対辺の長さに対
する該吸着筒の長さの比が4以上の吸着筒を使用した前
記(その1)の窒素濃縮装置を構成する。
【0010】 更に1台の装置を用いて低濃度と高濃度
の両方の用途に供する場合、その窒素発生装置から取り
出す発生ガス量が重要であり、濃度と取出す発生ガス量
との間には密接な関係があり濃度に関係づけられた装置
の容量や吸着筒形状や吸着剤により定まる独自の取出し
流量がある。 (その3)吸着筒の直径又はその断面の対辺の長さに対
する該吸着筒の長さの比が4以上の吸着筒2本を1組と
し、発生ガスの用途により高濃度ガスを発生させる必要
があるときは該吸着筒を直列接続とし、低濃度ガスを発
生させる必要があるときには該吸着筒を並列接続とし、
かつ、発生ガスを取出し流量を当該発生ガスの濃度に関
連づけた流量により該吸着筒の接続を変更するようにし
た窒素ガス発生装置を構成する。
【0011】 また、 (その4)吸着筒2本を1組とし、該吸着筒を直列接続
又は並列接続とし得る構成の吸着筒を有するPSA方式
の窒素発生部と該窒素発生部からのガスを取出す流量検
出調節部と制御部と濃度設定部とで構成される窒素発生
装置において、該濃度設定部で設定した濃度信号により
該制御部は、該濃度設定部で設定した設定値が吸着筒を
直列接続にすべきか、並列接続にすべきかを判断して接
続指示をするとともに該流量検出調節部を制御して、該
濃度設定部で設定した濃度に対応する流量になるよう制
御するようにした窒素発生装置を構成する。
【0012】 また、(その5)PSA方式による窒素
発生部と該窒素発生部からのガスを取出す流量検出調節
部とガスの濃度計測部と制御部と濃度設定部とで構成さ
れる窒素発生装置において、該濃度設定部で設定した濃
度信号により、該制御部は、該流量検出調節部を制御し
て該濃度設定部で設定した濃度に対応する流量になるよ
う制御し、更にこのガスの濃度計測部にて前記のガスの
濃度を計測し、該流量検出調節部を調整して該濃度設定
部で設定した設定濃度と一致させるように制御するよう
にした窒素発生装置を構成する。
【0013】 更に、(その6)PSA方式による窒素
発生部と該窒素発生部からのガスを取出す流量検出調節
部とガスの濃度計測部と廃棄ガス流量調節部と制御部と
濃度設定部とで構成される窒素発生装置において、該濃
度調節部で設定した濃度信号により該制御部は、該流量
検出調節部を制御して該濃度設定部で設定した濃度に対
応する流量になるよう制御し、更に該濃度計測部にて該
ガスの濃度を計測し、該流量検出調節部を調整するとと
もに、取出口から取出すガスの流量と廃棄ガス流量調節
部より廃棄されるガスの流量との和が該流量調節部の流
量と一致するように該廃棄ガス流量調節部を制御するよ
うにした窒素発生装置を構成する。
【0014】
【実施例】 図1に本発明の実施例を示す。分子篩炭を
吸着剤として吸着筒1,2,3,4に充填し、吸着筒1
と2の間に、三方弁10を介して吸着筒1の出口と吸着
筒2の入口とを接続し、三方弁10の他の口を吸着筒2
の出口と接続し、吸着筒2の入口と、弁25を介して吸
着筒1の入口とを接続する。吸着筒3と4の間に、三方
弁11を介して吸着筒3の出口と吸着筒4の入口とを同
じく接続し、その三方弁11の他の口を吸着筒4の出口
と接続する。吸着筒4の入口と、弁26を介して吸着筒
3の入口とを接続する。
【0015】 吸着筒1の入口は弁6,7,25と接続
し、吸着筒3の入口は弁8,9,26と接続し、コンプ
レッサーよりの圧縮空気を空気入口22より取り込み弁
6,8より吸着筒1,3へそれぞれ取り込む。弁7,9
はサイレンサー24と接続し、排気ガスを放出させる。
吸着筒2,4の出口は弁12,13を介してバッファタ
ンク5へ接続し、濃縮された窒素ガスをこのバッファー
タンクに貯える。この窒素ガスは減圧弁14により調圧
されて取り出され流量検出調節部15を介して絞り弁2
3を経て取出口21より消費先へ取り出される。
【0016】 流量検出調節部15の下流は廃棄ガス流
量調節部19を介して放出口20に接続され、取出口2
1より取り出される窒素ガスの量と、濃度の調節のため
に流量検出調節部15で流す窒素ガスの量との差を制御
部16からの信号で廃棄ガス流量調節部19で調節して
放出口20より流すように制御する。濃度設定部17は
消費先で使用するガスの濃度の設定を行なう。この信号
を制御部16に取り込み、この濃度にするために必要な
取出し流量を該流量検出調節部15に信号を伝えて制御
する。この濃度設定値により吸着筒を直列接続と並列接
続にする境界の値があり、ある値の濃度、例えば99.
9%以上の99.99%の場合は該吸着筒を直列接続と
し、99.9%未満の場合には該吸着筒を並列接続とす
るよう制御部16で判断させて次のように制御する。な
お、本実施例における濃度設定部17は、発生ガスの用
途により濃度値を変えられるものであればいずれの称呼
であってもよく、例えば用途指定部、あるいは濃度指示
部、その他適宜な称呼に読み替えてもよい。
【0017】 直列接続の場合は、吸着筒1,2におい
ては弁25を閉とし、三方弁10を吸着筒1の出口を吸
着筒2の入口の方に切替えて直列使用とする。吸着筒
3,4においては弁26を閉とし、三方弁11を同じく
吸着筒3の出口と吸着筒4の入口の方に切替える。
【0018】 並列使用の場合は、吸着筒1,2の場合
においては弁25を開とし、三方弁10で吸着筒1の出
口を吸着筒2の出口の方と接続するように切替えて吸着
筒1,2を並列接続とする。同じく吸着筒3,4の場合
は、弁26を開とし、三方弁11で吸着筒3の出口と吸
着筒4の出口の方と接続するように切替えて吸着筒3,
4を並列接続とする。
【0019】 例えば並列接続の場合は、空気入口22
より入った圧縮空気は弁6より吸着筒1の入口と、更に
弁25が開いているため吸着筒2の入口に入り吸着筒
1,2で濃縮された窒素ガスは吸着筒1の出口と吸着筒
2の出口は三方弁10を介して接続されており、弁12
を介してバッファタンク15の方へ取出される。吸着筒
3,4においては同じく弁8より吸着筒3の入口に入
り、更に弁26が開いているため吸着筒4の入口に入り
吸着筒3と4に入った空気中の酸素ガスが吸着除去され
て、両吸着筒で濃縮された窒素ガスは両方の吸着筒の出
口が三方弁11を介して接続されているので弁13を介
してバッファタンク5の方へ取出される。
【0020】 再生時は、吸着筒1,2においては、弁
6,12を閉として弁7を開とするので弁25が開であ
るため、弁7が開であれば両方の吸着筒の脱着廃棄にお
いてガスがサイレンサー24より放出される。同じく吸
着筒3,4においては、弁8,13を閉とし、弁9を開
とするので弁26が開であるため弁9が開となれば、両
方の吸着筒の脱着廃棄ガスがサイレンサー24より放出
される。
【0021】 その他、PSA方式による窒素発生装置
であるから、均圧工程(上部,下部)の手段を用いても
基本的には変わらない。更に発生ガスの用途に合った濃
度の設定により、高濃度の場合は吸着筒を直列に接続
し、低濃度の場合は並列に接続して、同一の窒素発生装
置の濃度の可変範囲を99.99%から99%以下まで
大幅な変更を可能にすることができる。なお、図1にお
いては図面が煩雑になるので三方弁や他の弁類の制御線
の図示は省略した。
【0022】
【発明の効果】 同一の窒素発生装置の発生ガス濃度や
取出し流量を大幅に変更することができるので、1台の
PSA方式の窒素発生装置を複数の使用目的に合わせて
利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の好適な実施態様のフロー図である。
【符号の説明】
1,2,3,4 吸着筒 5 バッファータンク 6,7,8,9,12,13,25,26 弁 10,11 三方弁 14 減圧弁 15 流量検出調節部 16 制御部 17 濃度設定部 18 濃度計測部 19 廃棄ガス流量調節部 20 放出部 21 取出口 22 空気入口 23 絞り弁 24 サイレンサー

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸着筒2本を1組とし、発生ガスの用途
    により高濃度ガスを発生させる必要があるときは該吸着
    筒を直列接続とし、低濃度ガスを発生させる必要がある
    ときには該吸着筒を並列接続とするよう該発生ガスの用
    途に合わせて切換え操作をしてPSA動作を行なわせる
    ように構成したことを特徴とする窒素発生装置。
  2. 【請求項2】 吸着筒の直径又はその断面の対辺の長さ
    に対する該吸着筒の長さの比が4以上の吸着筒であるこ
    とを特徴とする請求項1記載の窒素発生装置。
  3. 【請求項3】 吸着筒の直径又はその断面の対辺の長さ
    に対する該吸着筒の長さの比が4以上の吸着筒2本を1
    組とし、発生ガスの用途により高濃度ガスを発生させる
    必要があるときは該吸着筒を直列接続とし、低濃度ガス
    を発生させる必要があるときには該吸着筒を並列接続と
    し、かつ、発生ガスの取出し流量を当該発生ガスの濃度
    に関連づけた流量により該吸着筒の接続を変更するよう
    に構成したことを特徴とする窒素発生装置。
  4. 【請求項4】 吸着筒2本を1組とし、該吸着筒を直列
    接続又は並列接続とし得る構成の吸着筒を有するPSA
    方式の窒素発生部と該窒素発生部からのガスを取出す流
    量検出調節部と制御部と濃度設定部とで構成される窒素
    発生装置において、該濃度設定部で設定した濃度信号に
    より該制御部は、該濃度設定部で設定した設定値が吸着
    筒を直列接続にすべきか、並列接続にすべきかを判断し
    て接続指示をするとともに該流量検出調節部を制御し
    て、該濃度設定部で設定した濃度に対応する流量になる
    よう制御するように構成したことを特徴とする窒素発生
    装置。
  5. 【請求項5】 PSA方式による窒素発生部と該窒素発
    生部からのガスを取出す流量検出調節部とガスの濃度計
    測部と制御部と濃度設定部とで構成される窒素発生装置
    において、該濃度設定部で設定した濃度信号により、該
    制御部は、該流量検出調節部を制御して該濃度設定部で
    設定した濃度に対応する流量になるよう制御し、更にこ
    のガスの濃度計測部にて前記のガスの濃度を計測し、該
    流量検出調節部を調整して該濃度設定部で設定した設定
    濃度と一致させるように制御することを特徴とする窒素
    発生装置。
  6. 【請求項6】 PSA方式による窒素発生部と該窒素発
    生部からのガスを取出す流量検出調節部とガスの濃度計
    測部と廃棄ガス流量調節部と制御部と濃度設定部とで構
    成される窒素発生装置において、該濃度調節部で設定し
    た濃度信号により該制御部は、該流量検出調節部を制御
    して該濃度設定部で設定した濃度に対応する流量になる
    よう制御し、更に該濃度計測部にて該ガスの濃度を計測
    し、該流量検出調節部を調整するとともに、取出口から
    取出すガスの流量と廃棄ガス流量調節部より廃棄される
    ガスの流量との和が該流量調節部の流量と一致するよう
    に該廃棄ガス流量調節部を制御するようにしたことを特
    徴とする窒素発生装置。
JP2000031671A 2000-02-09 2000-02-09 窒素発生装置 Pending JP2001219024A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000031671A JP2001219024A (ja) 2000-02-09 2000-02-09 窒素発生装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000031671A JP2001219024A (ja) 2000-02-09 2000-02-09 窒素発生装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001219024A true JP2001219024A (ja) 2001-08-14

Family

ID=18556401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000031671A Pending JP2001219024A (ja) 2000-02-09 2000-02-09 窒素発生装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001219024A (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008538002A (ja) * 2005-03-31 2008-10-02 ヴァリアン オーストラリア ピーティーワイ.エルティーディー. ガス供給源を備えたプラズマ分光システム
KR101238783B1 (ko) * 2009-11-20 2013-02-28 주식회사 엘지화학 사출시 발생가스의 포집 및 분석 방법
WO2017122342A1 (ja) * 2016-01-15 2017-07-20 システム・インスツルメンツ株式会社 窒素ガス発生装置の電源制御装置
CN112295360A (zh) * 2020-10-23 2021-02-02 宁波岚新空分设备科技有限公司 一种变压吸附氮气制备系统
CN112354325A (zh) * 2020-10-23 2021-02-12 宁波岚新空分设备科技有限公司 一种实验室用吸附塔串并联用氮气制备系统
CN113413727A (zh) * 2021-06-28 2021-09-21 中国海洋石油集团有限公司 一种油气回收吸附脱附装置及其使用方法
CN116768166A (zh) * 2023-08-18 2023-09-19 宁德时代新能源科技股份有限公司 制氮控制方法、装置、设备、存储介质及制氮系统

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008538002A (ja) * 2005-03-31 2008-10-02 ヴァリアン オーストラリア ピーティーワイ.エルティーディー. ガス供給源を備えたプラズマ分光システム
KR101238783B1 (ko) * 2009-11-20 2013-02-28 주식회사 엘지화학 사출시 발생가스의 포집 및 분석 방법
US10786778B2 (en) 2016-01-15 2020-09-29 System Instruments Co., Ltd. Power supply control device of nitrogen gas generator
CN108430916A (zh) * 2016-01-15 2018-08-21 电子系统股份有限公司 氮气发生装置的电源控制装置
KR20180101367A (ko) 2016-01-15 2018-09-12 시스템 인스트루먼츠 컴퍼니 리미티드 질소가스 발생 장치의 전원 제어 장치
JPWO2017122342A1 (ja) * 2016-01-15 2018-11-08 システム・インスツルメンツ株式会社 窒素ガス発生装置の電源制御装置
WO2017122342A1 (ja) * 2016-01-15 2017-07-20 システム・インスツルメンツ株式会社 窒素ガス発生装置の電源制御装置
CN108430916B (zh) * 2016-01-15 2021-10-01 电子系统股份有限公司 氮气发生装置的电源控制装置
CN112295360A (zh) * 2020-10-23 2021-02-02 宁波岚新空分设备科技有限公司 一种变压吸附氮气制备系统
CN112354325A (zh) * 2020-10-23 2021-02-12 宁波岚新空分设备科技有限公司 一种实验室用吸附塔串并联用氮气制备系统
CN113413727A (zh) * 2021-06-28 2021-09-21 中国海洋石油集团有限公司 一种油气回收吸附脱附装置及其使用方法
CN116768166A (zh) * 2023-08-18 2023-09-19 宁德时代新能源科技股份有限公司 制氮控制方法、装置、设备、存储介质及制氮系统
CN116768166B (zh) * 2023-08-18 2024-02-02 宁德时代新能源科技股份有限公司 制氮控制方法、装置、设备、存储介质及制氮系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7452406B2 (en) Device and method for removing water and carbon dioxide from a gas mixture using pressure swing adsorption
JPH0481650A (ja) 標準ガス調製装置
CN112255355B (zh) 非甲烷总烃分析方法
JP2001219024A (ja) 窒素発生装置
JP2008538002A (ja) ガス供給源を備えたプラズマ分光システム
RU101646U1 (ru) Установка для получения кислорода из атмосферного воздуха
CN114034795B (zh) 基于多维色谱、中心切割及反向吹扫的大气中氩氪氙全组分气相色谱分离分析方法及装置
JP3103985B2 (ja) 濃縮分析法及び装置
CN209549115U (zh) 大气氙富集用中空纤维膜组件组合及测量其效果的装置
JP2570938B2 (ja) ガスクロマトグラフAr分析システム
JP2000210525A (ja) 酸素濃縮器における運転制御装置
JP4455227B2 (ja) ガスの同位体存在比率を測定する方法及びそのためのシステム
JP2004354332A (ja) 濃縮分析装置及び方法
CN114609257B (zh) 一种气相色谱质谱仪及其气路控制方法
CN109701365A (zh) 大气氙富集用中空纤维膜组件组合及测量其效果的装置
Ng et al. The mass transfer zone in nitrogen PSA columns
CN114814039B (zh) 氟气中杂质含量分析方法
CN218726952U (zh) 一种走航质谱分析仪
CN216646361U (zh) 一种环境空气nmhc在线检测流程架构
CN112345657B (zh) 一种检测多种VOCs气体的阵列传感气相色谱仪及方法
JPH09159587A (ja) 分析用燃焼ガスの除湿方法及び分析方法
JP2002188982A (ja) 分析装置用水素ガスおよびヘリウムガス高純度化システム
JPH0742131Y2 (ja) ガスクロマトグラフ質量分析装置
JP2003342008A (ja) 窒素発生装置
JPH05180817A (ja) 大気中の有機化合物分析装置