JP2002045635A

JP2002045635A - 気体分離装置

Info

Publication number: JP2002045635A
Application number: JP2000238537A
Authority: JP
Inventors: Manabu Matsuchi; 学真土
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 2000-08-07
Filing date: 2000-08-07
Publication date: 2002-02-12
Anticipated expiration: 2020-08-07
Also published as: JP5010772B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明はコンプレッサのアンロード運転によ
る圧縮空気が無駄に排気されることを課題とする。【解決手段】気体分離装置１１はコンプレッサ１５か
らの圧縮空気が供給される吸着槽１７Ａ又は１７Ｂを有
し、吸着槽１７Ａ，１７Ｂにより酸素分子が吸着剤に吸
着されて窒素ガスを生成する。コンプレッサ１５は、イ
ンバータ回路５７により空気タンク４０の圧力変化、製
品ガスの使用量あるいは吸着槽１７Ａ，１７Ｂの圧力変
化に応じて吸着工程時は所定時間増速運転されるととも
に、空気タンク４０の圧力が十分高いとき、製品ガスの
使用量が少ないとき、あるいは吸着槽１７Ａ，１７Ｂの
圧力が十分に昇圧したとき、モータ３９の回転を急激に
減速させる。これにより、コンプレッサ１５の圧縮空気
が無駄に排気されることを防止する。

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式（Pressure
Swing Adsorption ）の気体分離装置に係り、特にコン
プレッサからの圧縮空気の使用状態に応じてコンプレッ
サの運転効率を高めるよう構成した気体分離装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＰＳＡ式気体分離装置は、分子
ふるいカーボンやゼオライトなどからなる吸着剤を用い
て空気を窒素と酸素に分離し、いずれか一方を製品ガス
として取出し、使用するものである。

【０００３】このため、例えば窒素ガスを取り出すＰＳ
Ａ式気体分離装置にあっては、吸着剤が充填された吸
着槽にコンプレッサからの圧縮空気を導入して吸着剤に
酸素分子を吸着させる吸着工程と、吸着剤により分離
生成された窒素を取出す取出工程と、該吸着槽内を大
気解放しまたは真空ポンプで減圧して吸着剤を再生する
再生工程とを繰返す。即ち、取出工程では、吸着槽内の
窒素を外部に取出し、一方再生工程では吸着された酸素
を脱着し、次の吸着工程に備えるようになっている。

【０００４】また、一対の吸着槽を有する装置では、一
方の吸着槽で取出工程が完了し、他方の吸着槽で再生工
程が完了した後、均圧工程を行う。この均圧工程で
は、両吸着槽間を連通させて取出工程の後の吸着槽に残
留するガスを再生工程の吸着槽へ供給して均圧化を図
り、より高純度の製品ガスを生成するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記気体分
離装置では、上記各工程〜を繰り返して窒素を分離
生成しているが、コンプレッサの回転数を一定にして空
気タンクに所定圧力の圧縮空気を貯溜しており、吸着工
程時に空気タンク内の圧縮空気が吸着槽へ供給される。
尚、コンプレッサは空気タンクの圧力が上限圧力に達す
るとアンロード運転に切り換わるが、コンプレッサの駆
動用モータの回転数は変化せず一定である。

【０００６】そのため、従来の気体分離装置では、例え
ば圧縮空気の使用状態や空気タンクの圧力に関係無く一
定の回転数で駆動されているため、圧縮空気の使用量が
減少しているときでも無駄に排気しなければならず、あ
るいは、空気タンクの圧力が充分にあるのに圧縮空気を
無駄に排気しなければならかった。

【０００７】よって、従来の気体分離装置においては、
例えば圧縮空気の使用量が時間によって変動するような
環境で使用される場合、圧縮空気を排気し続けることに
なり、コンプレッサの運転効率を高めることができなか
った。

【０００８】そこで、本発明は上記課題を解決した気体
分離装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、以下のような特徴を有する。

【００１０】上記請求項１記載の発明は、吸着剤が充填
された吸着槽にコンプレッサからの圧縮空気を供給して
吸着槽内を昇圧させる気体分離装置であり、コンプレッ
サからの圧縮空気の使用状態を検出する検出手段により
検出された圧縮空気の使用量が所定値以下のときモータ
の回転数を所定の割合で減速する回転制御手段を備えて
なり、コンプレッサで圧縮された空気を無駄に排気する
ことを防止してコンプレッサの運転効率を高めることが
可能になる。

【００１１】また、請求項２記載の発明は、検出手段が
コンプレッサの空気タンクの圧力を検出する圧力検出器
からなり、空気タンクの圧力が所定値以上になると、モ
ータの回転数を所定の割合で減速して、コンプレッサで
圧縮された空気を無駄に排気することを防止できる。

【００１２】また、請求項３記載の発明は、検出手段が
製品ガスの吐出流量を検出する流量計からなり、製品ガ
スの吐出流量が所定値以下になると、モータの回転数を
所定の割合で減速して、コンプレッサで圧縮された空気
を無駄に排気することを防止できる。

【００１３】また、請求項４記載の発明は、検出手段が
吸着槽の圧力を検出する圧力検出器からなり、吸着槽の
圧力が吸着剤の使用可能最大圧力に達すると、モータの
回転数を所定の割合で減速して、コンプレッサで圧縮さ
れた空気を無駄に排気することを防止できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明の一実施
例について説明する。

【００１５】図１は本発明になる気体分離装置の一実施
例を示す構成図である。

【００１６】図１に示されるように、気体分離装置１１
は圧縮空気から窒素を製品ガスとして生成するＰＳＡ式
の窒素発生装置であり、スタート信号の入来により作動
開始する。制御装置１２は冷凍式ドライヤ１３，コンプ
レッサ１５を有する空気供給ユニット１６，吸着ユニッ
ト１７及び貯蔵ユニット１８の各バルブＶ_１〜Ｖ_１１を
制御する。また、制御装置１２のメモリには、後述する
ようにコンプレッサ１５の吐出圧力と回転数との関係を
示すデータ（図５参照）が記憶されている。

【００１７】コンプレッサ１５で生成された圧縮空気
は、冷凍式ドライヤ１３で除湿され、乾燥した清浄な圧
縮空気として吸着ユニット１７に供給される。空気供給
ユニット１６と吸着ユニット１７との間は、管路１９を
介して接続されている。従って、ドライヤ１３で乾燥さ
れた圧縮空気は、管路１９を通って吸着ユニット１７で
分岐した給気側の管路２０，２１を介して分子ふるいカ
ーボンよりなる吸着剤が充填された第１，第２の吸着槽
１７Ａ，１７Ｂに供給される。また、管路２０，２１に
は、排気用の管路２２，２３が分岐接続されている。

【００１８】図２はコンプレッサの構成を拡大して示す
図である。

【００１９】図２に示すように、コンプレッサ１５は、
パッケージ形圧縮機と呼ばれる空気圧縮機で、スチール
製の筐体３７内にスクロール式の圧縮機３８、モータ３
９、空気タンク３０を立体的、且つコンパクトに収納し
てなる。また、モータ３９には、回転数を検出するため
のレゾルバあるいはロータリエンコーダなどからなる回
転検出器４６が設けられている。また、空気タンク４０
には、圧縮空気が充填されたときの圧力を検出する圧力
検出器４７が設けられている。

【００２０】筐体３７のベース４１上には、防振ゴム４
２を介して架台４３が固定されている。モータ３９はブ
ラケット４４を介して架台４３上に固定され、空気タン
ク４０はブラケット４５を介して架台４３上に固定され
ている。

【００２１】圧縮機３８は、固定スクロールとモータ３
９に回転駆動される旋回スクロールとを組み合わせてな
る。固定スクロール及び旋回スクロールは、インボリュ
ート曲線又はインボリュート曲線に近いうず巻き状に形
成された複数の隔壁を有する。そして、固定スクロール
と旋回スクロール隔壁間には、三日月状の圧縮室が形成
されており、中央部付近の圧縮室ほどその容積が小さ
い。そのため、外周側から圧縮室に流入した空気は、旋
回スクロールの回転とともに中央部に移動しながら圧縮
される。

【００２２】筐体３７の前面に設けられた操作パネル５
１には、スタートスイッチ釦５２、停止スイッチ釦５
３、運転時間計５４、吐出圧力表示部５５等が配設され
ている。

【００２３】５７はインバータ回路（モータ回転制御手
段）で、上記コンプレッサ５を駆動するモータ３９の回
転数を制御しており、空気タンク４０に貯留された圧縮
空気の使用状態に応じてモータ３９の回転数を減速す
る。このインバータ回路５７は、例えばコンバータ（図
示せず）により正弦波の交流をいったん直流に順変換
し、これをトランジスタ（図示せず）のオン、オフによ
り可変周波数の交流に逆変換するので、モータ３９の定
格周波数を任意に変更させることができる。

【００２４】従って、モータ３９の出力軸はインバータ
回路５７から出力された交流の可変周波数に応じた回転
数で回転駆動される。そのため、インバータ回路５７は
後述するように吸着工程時にのみコンプレッサ１５を駆
動するモータ３９を増速させてコンプレッサ１５の圧縮
空気生成量を増大させるように制御するとともに、空気
タンク４０の圧力が所定以上（例えば、６．５kgf/m²以
上）に昇圧している状態で圧縮空気の使用量が少ないと
きは、モータ３９の回転数を減速して圧縮空気が無駄に
排気されることを防止する。

【００２５】吸着槽２７Ａ，２７Ｂの上部には取出側の
管路２４，２５が接続されており、両管路２４，２５間
には両吸着槽１７Ａ，１７Ｂを接続する均圧用の管路２
６が横架されている。又、上記管路２４，２５は吸着ユ
ニット１７と貯蔵ユニット１８とを接続する管路２７に
接続されている。さらに、給気用の管路２０，２１との
間を接続する排気用の管路２２，２３にはサイレンサ３
２が設けられている。

【００２６】貯蔵ユニット１８は製品ガスとしてのＮ_２
ガスが蓄圧される窒素槽３３と、窒素槽３３内の酸素濃
度を計測する酸素センサ３４とよりなる。窒素槽３３の
下部には上記管路２７が接続されており、吸着槽１７
Ａ，１７Ｂで分離された高純度のＮ_２ガスは管路２７を
介して窒素槽３３に供給される。又、窒素槽３３の上部
にはＮ_２ガスを取り出す取出管路３５が接続されてい
る。この取出管路３５は下流側のＮ_２ガスを使用する装
置（図示せず）へ延在している。

【００２７】又、酸素センサ３４は管路３６を介して窒
素槽３３と接続されている。

【００２８】上記各管路２０〜２６，３５，３６には常
閉形の電磁弁Ｖ_１〜Ｖ_１１が配設されており、各電磁弁
Ｖ_１〜Ｖ_８は後述するように制御装置１２からの信号に
より還流、吸着、再生、取出し、均圧の各工程に応じて
選択的に開弁する。

【００２９】上記気体分離装置１１においては、スター
トスイッチ釦５２の操作によりコンプレッサ１５のモー
タ３９が起動して圧縮機３８が駆動される。圧縮機３８
により生成された圧縮空気は、空気タンク４０に蓄圧さ
れる。空気タンク４０の圧縮空気は空気ドライヤ１３に
供給されて除湿された後、吸着ユニット１７に供給され
る。

【００３０】図３は各工程のバルブ動作及び各吸着槽の
圧力変化を示す工程図である。

【００３１】図３に示すように、吸着ユニット１７で
は、第１，第２の吸着槽１７Ａ，１７Ｂ内に上記空気ド
ライヤ１３により乾燥された圧縮空気が供給されて、昇
圧、減圧を繰り返しながら原料空気から窒素と酸素とを
分離する。尚、吸着ユニット１７では製品ガスとしての
窒素を安定供給するため、第１の吸着槽１７Ａが昇圧さ
れて吸着工程のとき第２の吸着槽１７Ｂでは減圧されて
再生工程が行なわれ、これとは逆に、第１の吸着槽１７
Ａが再生工程のとき第２の吸着槽１７Ｂは吸着工程とな
る。

【００３２】従って、制御装置１２は予め入力されたプ
ログラムに基づいて吸着槽１７Ａ，１７Ｂが交互に窒素
ガスを生成するように吸着ユニット７の各バルブＶ_１〜
Ｖ_１ _１を開閉制御する。

【００３３】ここで、上記構成になる気体分離装置１１
において、各工程ごとに開閉する吸着ユニット１７の各
バルブＶ_１〜Ｖ_９の動作について説明する。

【００３４】図３に示されるように、各バルブＶ_１〜Ｖ
_９は「白抜き」が開弁状態であり、「黒塗り」が閉弁状
態であることを示す。第１工程（吸着槽Ａ＝環流・吸着、吸着槽Ｂ＝再
生）図３において、バルブＶ_１，Ｖ_３，Ｖ_６が開弁する。そ
のため、吸着槽１７Ａにはドライヤ１３からの圧縮空気
が下方から供給されるとともに、窒素槽３３からの窒素
ガスが上方から還流される。同時に上記の如くインバー
タ回路５７によりコンプレッサ１５からの圧縮空気供給
量が増大し、吸着槽１７Ａは短時間で昇圧し、内部に充
填された吸着剤が酸素分子を吸着する。

【００３５】多孔質の分子ふるいカーボンよりなる吸着
剤は、圧力と吸着量との関係により吸着槽１７Ａ内の圧
力変化に応じて酸素分子を吸着し、減圧されるとその圧
力差により酸素分子を脱着する。

【００３６】尚、図３中、圧縮機供給圧力の線図で分か
るように、吸着工程時上記コンプレッサ１５の空気タン
ク４０から吸着槽１７Ａに圧縮空気が供給されてもモー
タ３９の増速運転により吸着槽１７Ａに供給される圧力
は急激に低下せず、圧縮空気が安定供給される。又、吸
着槽１７Ａにおける吸着性能は所定圧力（例えば５Kg／
ｃｍ^２）以上になると大幅に向上しないので、実際には
吸着槽１７Ａ内の圧力がほぼ５Kg／ｃｍ^２程度の圧力を
一定に保つようにコンプレッサ１５の運転状態、換言す
ればモータ３９の回転数を増速又は減速制御する。

【００３７】他の吸着槽１７ＢではバルブＶ６の開弁に
より残存ガスが大気中に排気されて減圧される。そのた
め、吸着槽１７Ｂ内に充填された充填剤は前回の吸着工
程で吸着した酸素分子が脱着されて再生される。

【００３８】そして、均圧用管路２６に設けられた吸着
槽２８は排気用の管路２９のバルブＶ９が開弁している
ので、内部が大気圧に減圧されて吸着剤が再生される。第２工程（吸着槽Ａ＝取出し、吸着槽Ｂ＝再生）図３において、前記第１工程と同様バルブＶ_１，Ｖ_３，
Ｖ_６が開弁している。

【００３９】吸着槽１７ＡではバルブＶ１の開弁により
圧縮空気が供給され続けられているため、短時間でコン
プレッサ１５の供給圧力近くまで昇圧する。そして、吸
着剤により分離生成された窒素ガスがバルブＶ_３を介し
て窒素槽３３へ取出される。

【００４０】尚、他方の吸着槽１７ＢはバルブＶ_６の開
弁により再生工程である。又、前述したように、コンプ
レッサ１５では吸着槽１７Ａの吸着工程終了とともに定
常速度の運転に戻る。第３工程（吸着槽Ａ，吸着槽Ｂ＝均圧）図３において、上記バルブＶ_１，Ｖ_３，Ｖ_６が閉弁した
後、均圧用管路２６のバルブＶ_４，Ｖ_８が開弁する。

【００４１】一方の吸着槽１７Ａでは取出工程が完了し
たため、略コンプレッサ１５からの供給圧力まで昇圧し
ているのに対し、他方の吸着槽１７Ｂでは再生工程が完
了しているので略大気圧まで減圧されている。又、均圧
用管路２６に設けられた吸着槽２８も再生工程が完了し
て減圧されている。

【００４２】そのため、吸着槽１７Ａ内には窒素濃度の
高いＮ_２ガスが加圧された状態で残存している。

【００４３】均圧用の吸着槽２８の両側に配設された上
記バルブＶ_４，Ｖ_８が開弁すると、吸着槽１７Ａ内のＮ
_２ガスが均圧用ガスとしてバルブＶ_４を介して吸着槽２
８に供給される。そして、吸着槽２８内が昇圧すると均
圧用ガス中に含まれている酸素分子が吸着剤に吸着され
る。

【００４４】さらに、吸着槽２８により分離生成された
均圧用ガスは吸着槽１７Ａから取出したときよりも高純
度のＮ_２ガスとなって吸着槽１７Ｂへ送出される。従っ
て、吸着槽１７Ｂは吸着槽２８を介して供給された高純
度のＮ_２ガスにより加圧状態となり、次の吸着工程に備
える。

【００４５】このように、均圧工程においてはバルブＶ
_４，Ｖ_８の開弁により昇圧された一方の吸着槽１７Ａが
急速に減圧されるため、前回の吸着工程で吸着剤に吸着
された酸素分子が脱着されてしまう。そのため、均圧用
ガスの窒素濃度が低下するが、均圧用管路２６に設けら
れた吸着槽２８に充填された吸着剤により均圧用ガス中
の酸素分子が吸着されるので、均圧工程による高純度の
Ｎ_２ガス生成効率が高められる。よって、高純度のＮ_２
ガス発生量が増加し、再起動時間をより短縮することが
できる。

【００４６】均圧工程においては、定期的にコンプレッ
サ１５を休ませるため、コンプレッサ１５はアンロード
運転又は停止状態となる。しかし、Ｎ_２ガス使用量が多
いときで均圧時間が短い場合には、アンロード運転又は
停止状態とせず、通常運転を行う。

【００４７】上記第１〜第３工程が完了すると、吸着槽
１７Ａと１７Ｂとが入れ換わるように上記第１〜第３工
程が実行される。

【００４８】ここで、インバータ回路５７が実行する制
御処理について説明する。

【００４９】図４はインバータ回路５７が実行する処理
のフローチャートである。

【００５０】図４に示されるように、インバータ回路５
７は、ステップＳ１１（以下、ステップを省略する）に
おいて、吸着ユニット１７の第１の吸着槽１７Ａ又は第
２の吸着槽１７Ｂが吸着工程となったとき、Ｓ１２に移
り上記コンプレッサ１５のモータ３９を増速する。

【００５１】モータ３９の増速によりコンプレッサ１５
の圧縮空気供給量が増大し、第１の吸着槽１７Ａ又は第
２の吸着槽１７Ｂへの圧縮空気供給量が増える。そのた
め、吸着槽１７Ａ又は吸着槽１７Ｂにおける所定圧力
（例えば５ｋgｆ／ｃｍ^２）に達するまでの昇圧時間が
短縮され、吸着工程時間が短くて済む。

【００５２】スクロール式の圧縮機３８は、回転数が一
定の場合、圧縮空気の空気量も一定となってしまい、吸
着槽１７Ａ，１７Ｂへの圧縮空気供給量が不足するおそ
れがある。しかしながら、本実施例では、Ｓ１２におい
て、コンプレッサ１５のモータ３９を増速するため、往
復動圧縮機と同様に、吸着工程開始時の圧力不足を解消
することができる。

【００５３】次のＳ１３では、吸着工程になってからの
経過時間が予め設定された設定時間に達したとき、吸着
工程が終了し同時にモータ３９の回転を定常速度に減速
する。これは、コンプレッサ１５がモータ３９の増速に
より能力以上の運転となるため、吸着工程以外の工程で
は回転数を落としてコンプレッサ１５の負担を軽減さ
せ、コンプレッサ１５の寿命を延ばしている。

【００５４】尚、上記設定時間は吸着工程の全時間と同
一にしても良いが、吸着槽１７Ａ，１７Ｂ内の圧力が所
定圧力に達するまでの所定時間としてもよい。

【００５５】Ｓ１４では、圧力検出器４７により検出さ
れた空気タンク４０の圧力値を読み込む。

【００５６】次のＳ１５では、予めメモリに記憶された
コンプレッサ１５の吐出圧力と回転数との関係を示すデ
ータ（図５参照）から上記Ｓ１４で検出された空気タン
ク４０の圧力値に対応する制御目標となるモータ３９の
回転数（目標値）を読み込む。

【００５７】そして、Ｓ１６では、モータ３９の回転数
を上記Ｓ１５で読み込んだモータ３９の回転数（目標
値）となるように制御する。すなわち、空気タンク４０
の圧力値に基づいて図５に示すようにモータ３９の回転
制御を行う。例えば、図５中、グラフＩに示すように通
常のスクロール圧縮機の場合、モータ３９の回転数を一
定値に保つように制御している。この場合、グラフIIに
示すように圧縮機３８からの吐出流量も吐出圧力に関係
なくほぼ一定値になる。

【００５８】本実施例では、グラフIIIに示すように、
空気タンク４０の圧力が例えば２ｋgｆ／ｃｍ^２である
ときは、吸着工程を行うには圧力が低いので、モータ３
９の回転数を増速して圧縮機３８からの吐出流量を増大
させる。これにより、グラフIVに示すように、圧縮機３
８からの吐出流量は、増大して吸着工程時の原料空気不
足を解消できる。

【００５９】また、空気タンク４０の圧力が昇圧するに
つれてモータ３９の回転数を徐々に減速して、圧縮機３
８からの吐出流量を減少させる。さらに、グラフIIIに
示すように吐出圧力が６ｋgｆ／ｃｍ^２以上になると、
空気タンク４０の圧力が吸着工程を行うのに十分である
ので、破線で示すようにモータ３９の回転数を急激に減
速する。

【００６０】これにより、グラフIVに示すように圧縮機
３８が圧縮空気を大気中に排気する空気量を大幅に減少
することができ、圧縮空気の使用状態に対して圧縮空気
の生成量を減らして圧縮機３８の運転効率を高めること
ができる。

【００６１】上記のようにＳ１６でモータ３９の回転制
御を行った後、Ｓ１７に進み、吸着ユニット１７が均圧
工程になると、Ｓ１１に戻り次の吸着工程に備える。従
って、モータ２９の増速によりコンプレッサ１５の圧縮
空気供給量が増大して吸着工程時間が短くなるため、一
連の吸着、再生、取出し、均圧工程による１サイクル時
間が短縮され、コンプレッサ５を大型化することなく窒
素生成効率が向上する。

【００６２】次に、本発明の変形例１について説明す
る。

【００６３】図６は変形例１の構成を示す構成図であ
る。

【００６４】図６に示されるように、窒素槽３３の上部
からＮ_２ガス（製品ガス）を取り出す取出管路３５に
は、Ｎ_２ガスの吐出流量を測定する流量計６１が配設さ
れている。すなわち、この流量計６１は、気体分離装置
１１の下流へ供給されるＮ_２ガスの使用量を計測し、そ
の流量計測値を制御装置１２に出力する。

【００６５】図７はインバータ回路５７が実行する変形
例１の処理を示すフローチャートである。

【００６６】図７において、Ｓ２１〜Ｓ２３の処理は、
前述した図４のＳ１１〜Ｓ１３と同じ処理なので、その
説明は省略する。

【００６７】Ｓ２４において、流量計６１により計測さ
れたＮ_２ガスの吐出流量を読み込む。

【００６８】次のＳ２５では、予めメモリに記憶された
Ｎ_２ガスの吐出流量とコンプレッサ１５の回転数との関
係を示すデータ（図５参照）から上記Ｓ２４で検出され
たＮ _２ガスの吐出流量に対応する制御目標となるモータ
３９の回転数（目標値）を読み込む。

【００６９】そして、Ｓ２６では、モータ３９の回転数
を上記Ｓ２５で読み込んだＮ_２ガスの吐出流量に対応す
るモータ３９の回転数（目標値）となるように制御す
る。すなわち、Ｎ_２ガスの吐出流量に基づいて図５に示
すようにモータ３９の回転制御を行っており、前述した
Ｓ１６の場合と同様にＮ_２ガスの吐出流量が多いときは
モータ３９の回転数を増速して圧縮機３８からの吐出流
量を増大させる。これにより、圧縮機３８からの吐出流
量は、増大して吸着工程時の原料空気不足を解消でき
る。

【００７０】また、空気タンク４０の圧力が昇圧するに
つれてモータ３９の回転数を徐々に減速して、圧縮機３
８からの吐出流量を減少させる。さらに、Ｎ_２ガスの吐
出流量が所定値以下になると、窒素槽３３の圧力が十分
であるので、モータ３９の回転数を急激に減速する。

【００７１】これにより、グラフIVに示すように圧縮機
３８が圧縮空気を大気中に排気する空気量を大幅に減少
することができ、圧縮空気の使用状態に対して圧縮空気
の生成量を減らして圧縮機３８の運転効率を高めること
ができる。

【００７２】次に、本発明の変形例２について説明す
る。

【００７３】図８は変形例２の構成を示す構成図であ
る。

【００７４】図８に示されるように、吸着槽１７Ａ，１
７Ｂには、吸着槽１７Ａ，１７Ｂ内の圧力を検出する圧
力検出器６２，６３が取り付けられている。すなわち、
この圧力検出器６２，６３は、吸着工程、取出し工程、
再生工程の圧力変化を検出しており、その圧力検出値を
制御装置１２に出力する。

【００７５】図９はインバータ回路５７が実行する変形
例２の処理を示すフローチャートである。

【００７６】図９において、Ｓ３１〜Ｓ３３の処理は、
前述した図４のＳ１１〜Ｓ１３と同じ処理なので、その
説明は省略する。

【００７７】Ｓ３４において、圧力検出器６２，６３に
より検出された吸着槽１７Ａ，１７Ｂの圧力値Ｐ_Ａ，Ｐ
_Ｂを読み込む。

【００７８】次のＳ３５では、予めメモリに記憶された
吸着槽１７Ａ，１７Ｂの圧力Ｐ_Ａ，Ｐ_Ｂとコンプレッサ
１５の回転数との関係を示すデータ（図５参照）から上
記Ｓ３４で検出された吸着槽１７Ａ，１７Ｂの圧力値に
対応するモータ３９の回転数（目標値）を読み込む。

【００７９】そして、Ｓ３６では、モータ３９の回転数
を上記Ｓ３５で読み込んだ吸着槽１７Ａ，１７Ｂの圧力
Ｐ_Ａ，Ｐ_Ｂに対応するモータ３９の回転数（目標値）と
なるように制御する。すなわち、吸着槽１７Ａ，１７Ｂ
の圧力Ｐ_Ａ，Ｐ_Ｂに基づいて図５に示すようにモータ３
９の回転制御を行っており、前述したＳ１６の場合と同
様に吸着槽１７Ａ，１７Ｂの圧力値Ｐ_Ａ，Ｐ_Ｂが所定値
以上に低下した場合、モータ３９の回転数を増速して圧
縮機３８からの吐出流量を増大させる。これにより、圧
縮機３８からの吐出流量は、増大して吸着工程時の原料
空気不足を解消できる。

【００８０】また、吸着槽１７Ａ，１７Ｂの圧力Ｐ_Ａ，
Ｐ_Ｂが昇圧するにつれてモータ３９の回転数を徐々に減
速して、圧縮機３８からの吐出流量を減少させる。さら
に、吸着槽１７Ａ，１７Ｂの圧力Ｐ_Ａ，Ｐ_Ｂが６ｋgｆ
／ｃｍ^２以上になると、空気タンク４０の圧力が吸着工
程を行うのに十分であるので、モータ３９の回転数を急
激に減速する。

【００８１】これにより、圧縮機３８が圧縮空気を大気
中に排気する空気量を大幅に減少することができ、圧縮
空気の使用状態に対して圧縮空気の生成量を減らして圧
縮機３８の運転効率を高めることができる。

【００８２】尚、上記実施例では、インバータ回路４７
を一例として挙げたが、これに限らず、例えばモータ２
９への供給電圧を可変して回転数を制御するようにして
も良い。

【００８３】又、上記実施例では、一対の吸着槽７Ａ，
７Ｂが設けられているが、２個以上の吸着槽を有する装
置にも適用できるのは勿論である。

【００８４】又、上記実施例では、各吸着槽が酸素分子
を吸着する構成であるが、各吸着槽が他の気体分子を吸
着する構成（例えば酸素発生装置等）にも適用できるの
は勿論である。

【００８５】

【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、吸着剤が充填された吸着槽にコンプレッサからの圧
縮空気を供給して吸着槽内を昇圧させる気体分離装置で
あり、コンプレッサからの圧縮空気の使用状態を検出す
る検出手段により検出された圧縮空気の使用量が所定値
以下のときモータの回転数を所定の割合で減速する回転
制御手段を備えてなるため、コンプレッサで圧縮された
空気を無駄に排気することを防止してコンプレッサの運
転効率を高めることができる。

【００８６】また、請求項２記載の発明によれば、検出
手段がコンプレッサの空気タンクの圧力を検出する圧力
検出器からなるため、空気タンクの圧力が所定値以上に
なると、モータの回転数を所定の割合で減速して、コン
プレッサで圧縮された空気を無駄に排気することを防止
できる。

【００８７】また、請求項３記載の発明によれば、検出
手段が製品ガスの吐出流量を検出する流量計からなるた
め、製品ガスの吐出流量が所定値以下になると、モータ
の回転数を所定の割合で減速して、コンプレッサで圧縮
された空気を無駄に排気することを防止できる。

【００８８】また、請求項４記載の発明によれば、検出
手段が吸着槽の圧力を検出する圧力検出器からなるた
め、吸着槽の圧力が吸着剤の使用可能最大圧力に達する
と、モータの回転数を所定の割合で減速して、コンプレ
ッサで圧縮された空気を無駄に排気することを防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる気体分離装置の一実施例の概略構
成図である。

【図２】コンプレッサの構成を拡大して示す構成図であ
る。

【図３】各工程のバルブ動作及び各吸着槽の圧力変化を
示す工程図である。

【図４】インバータ回路５７が実行する処理のフローチ
ャートである。

【図５】コンプレッサの吐出空気量、吐出圧力、回転数
の関係を示すグラフである。

【図６】変形例１の構成を示す構成図である。

【図７】インバータ回路５７が実行する変形例１の処理
を示すフローチャートである。

【図８】変形例２の構成を示す構成図である。

【図９】インバータ回路５７が実行する変形例２の処理
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１１気体分離装置１２制御装置１３冷凍式ドライヤ１５コンプレッサ１６空気供給ユニット１７吸着ユニット１７Ａ，１７Ｂ吸着槽１８貯蔵ユニット３８圧縮機本体３９モータ４０空気タンク４６回転検出器４７圧力検出器５７インバータ回路６１流量計６２，６３圧力検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3H029 AA02 AA18 AB02 BB51 CC02 CC07 CC22 CC26 CC42 CC52 CC55 CC58 CC59 CC62 3H045 AA05 AA09 AA12 AA26 BA20 BA32 CA04 CA06 CA09 DA07 EA17 4D012 CA05 CA06 CB16 CD07 CE01 CE02 CF02 CF03 CF10 CG01 CJ01 4G042 BA14 BA17 BA18 BA38 BB02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸着剤が充填された吸着槽にコンプレッ
サからの圧縮空気を供給して該吸着槽内を昇圧させ、該
吸着槽内の吸着剤により生成された製品ガスを該吸着槽
から取り出すよう構成された気体分離装置において、前記コンプレッサからの圧縮空気の使用状態を検出する
検出手段と、前記コンプレッサを駆動するモータの回転数を検出する
回転検出手段と、前記検出手段により検出された圧縮空気の使用量が所定
値以下のとき前記モータの回転数を所定の割合で減速す
る回転制御手段と、を備えてなることを特徴とする気体分離装置。
【請求項２】前記検出手段は、前記コンプレッサの空
気タンクの圧力を検出する圧力検出器からなることを特
徴とする請求項１記載の気体分離装置。
【請求項３】前記検出手段は、前記製品ガスの吐出流
量を検出する流量計からなることを特徴とする請求項１
記載の気体分離装置。
【請求項４】前記検出手段は、前記吸着槽の圧力を検
出する圧力検出器からなることを特徴とする請求項１記
載の気体分離装置。