JP2646455B2 - 窒素ガス分離方法 - Google Patents
窒素ガス分離方法Info
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/04—Purification or separation of nitrogen
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は吸着剤の備える選択的吸
着特性を利用し、窒素ガス以外に少なくとも酸素ガスを
含有する原料ガスから窒素ガスを分離回収する方法に関
する。
着特性を利用し、窒素ガス以外に少なくとも酸素ガスを
含有する原料ガスから窒素ガスを分離回収する方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、窒素ガスは金属の熱処理，半導体
の製造，化学プラントの防爆シール等に用いる工業用ガ
スから食品保存用の充填ガスに至るまで多岐にわたる分
野で使用されており、その使用量も年々増大している。
従来、この窒素ガスの製造方法として、速度分離型の吸
着剤である分子ふるい炭素（Molecular Sieving Carbo
n：ＭＳＣ）を充填した吸着槽に原料ガスである高圧の
空気を送入し、前記吸着剤に酸素ガスを吸着せしめて窒
素ガスを分離するいわゆる圧力変動吸着（PressureSwin
g Adsorption：ＰＳＡ）式製造方法が用いられてきた。
の製造，化学プラントの防爆シール等に用いる工業用ガ
スから食品保存用の充填ガスに至るまで多岐にわたる分
野で使用されており、その使用量も年々増大している。
従来、この窒素ガスの製造方法として、速度分離型の吸
着剤である分子ふるい炭素（Molecular Sieving Carbo
n：ＭＳＣ）を充填した吸着槽に原料ガスである高圧の
空気を送入し、前記吸着剤に酸素ガスを吸着せしめて窒
素ガスを分離するいわゆる圧力変動吸着（PressureSwin
g Adsorption：ＰＳＡ）式製造方法が用いられてきた。
【０００３】そしてこの方法を実施するための装置とし
て、従来、図５に示すような装置が知られている。この
装置は吸着槽部（Ａ），製品供給部（Ｂ），給気配管部
（Ｃ），排気配管部（Ｄ），取り出し配管部（Ｅ）及び
これら各部（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）の作動を制
御する制御装置（図示せず）からなるものである。以
下、各部（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）について詳述
する。
て、従来、図５に示すような装置が知られている。この
装置は吸着槽部（Ａ），製品供給部（Ｂ），給気配管部
（Ｃ），排気配管部（Ｄ），取り出し配管部（Ｅ）及び
これら各部（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）の作動を制
御する制御装置（図示せず）からなるものである。以
下、各部（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）について詳述
する。
【０００４】前記吸着槽部（Ａ）は並列に設けた二基の
吸着槽（１９）（２０）からなるものであり、該吸着槽
（１９）（２０）は密封円筒形状をしており、その内部
に前記吸着剤であるＭＳＣを充填している。
吸着槽（１９）（２０）からなるものであり、該吸着槽
（１９）（２０）は密封円筒形状をしており、その内部
に前記吸着剤であるＭＳＣを充填している。
【０００５】前記製品供給部（Ｂ）は、製品槽（２１）
と、液体窒素貯蔵槽（２４）と、蒸発器（２３）とを備
えており、この液体窒素貯蔵槽（２４）と蒸発器（２
３）とを配管（２５）で連結し、製品槽（２１）と蒸発
器（２３）とを配管（２８）で連結したものである。そ
してこの配管（２８）は電磁弁（２９）を備え、製品槽
（２１）はその下部に、窒素供給弁（８）及び流量検出
器（２２）を具備する窒素供給管（１５）を備えてい
る。
と、液体窒素貯蔵槽（２４）と、蒸発器（２３）とを備
えており、この液体窒素貯蔵槽（２４）と蒸発器（２
３）とを配管（２５）で連結し、製品槽（２１）と蒸発
器（２３）とを配管（２８）で連結したものである。そ
してこの配管（２８）は電磁弁（２９）を備え、製品槽
（２１）はその下部に、窒素供給弁（８）及び流量検出
器（２２）を具備する窒素供給管（１５）を備えてい
る。
【０００６】前記給気配管部（Ｃ）は給気弁（１）を有
するとともに前記吸着槽（１９）の下部に接続した給気
管（１０ａ）と、給気弁（３）を有するとともに前記吸
着槽（２０）の下部に接続した給気管（１０ｂ）と、こ
れら給気管（１０ａ）（１０ｂ）に接続した給気管（１
０）と、該給気管（１０）の他端に接続したバッファタ
ンク（１８）と、該バッファタンク（１８）に接続した
空気圧縮機（１７）とからなるものである。
するとともに前記吸着槽（１９）の下部に接続した給気
管（１０ａ）と、給気弁（３）を有するとともに前記吸
着槽（２０）の下部に接続した給気管（１０ｂ）と、こ
れら給気管（１０ａ）（１０ｂ）に接続した給気管（１
０）と、該給気管（１０）の他端に接続したバッファタ
ンク（１８）と、該バッファタンク（１８）に接続した
空気圧縮機（１７）とからなるものである。
【０００７】前記排気配管部（Ｄ）は前記吸着槽（１
９），前記給気弁（１）間の給気管（１０ａ）から分岐
した排気管（１６ａ）と、前記吸着槽（２０），前記給
気弁（３）間の給気管（１０ｂ）から分岐した排気管
（１６ｂ）と、これら排気管（１６ａ）（１６ｂ）に接
続した排気管（１６）からなり、前記排気管（１６ａ）
は排気弁（２）を有し、前記排気管（１６ｂ）は排気弁
（４）を有している。
９），前記給気弁（１）間の給気管（１０ａ）から分岐
した排気管（１６ａ）と、前記吸着槽（２０），前記給
気弁（３）間の給気管（１０ｂ）から分岐した排気管
（１６ｂ）と、これら排気管（１６ａ）（１６ｂ）に接
続した排気管（１６）からなり、前記排気管（１６ａ）
は排気弁（２）を有し、前記排気管（１６ｂ）は排気弁
（４）を有している。
【０００８】前記取り出し配管部（Ｅ）は取り出し弁
（６）を有するとともに前記吸着槽（１９）の上部に接
続した取り出し管（１１）と、取り出し弁（７）を有す
るとともに前記吸着槽（２０）の上部に接続した取り出
し管（１２）と、これら取り出し管（１１）（１２）に
接続した取り出し管（１４）と、均圧弁（５）を有する
均圧管（１３）とからなるものである。そして前記均圧
管（１３）はその一端が前記取り出し弁（６）と吸着槽
（１９）との間の取り出し管（１１）に接続し、他端が
前記取り出し弁（７）と吸着槽（２０）との間の取り出
し管（１２）に接続した構成となっており、前記取り出
し管（１４）の他端が前記製品槽（２１）に接続してい
る。
（６）を有するとともに前記吸着槽（１９）の上部に接
続した取り出し管（１１）と、取り出し弁（７）を有す
るとともに前記吸着槽（２０）の上部に接続した取り出
し管（１２）と、これら取り出し管（１１）（１２）に
接続した取り出し管（１４）と、均圧弁（５）を有する
均圧管（１３）とからなるものである。そして前記均圧
管（１３）はその一端が前記取り出し弁（６）と吸着槽
（１９）との間の取り出し管（１１）に接続し、他端が
前記取り出し弁（７）と吸着槽（２０）との間の取り出
し管（１２）に接続した構成となっており、前記取り出
し管（１４）の他端が前記製品槽（２１）に接続してい
る。
【０００９】次に、以上の構成を備える装置を用いて窒
素ガスを分離する基本的態様について前述した図５及び
図６について説明する。図６に示すように、各吸着槽
（１９）（２０）に対し、吸着工程，均圧工程，再生工
程の各工程を連続的に繰り返すが、そのサイクルの位相
は各吸着槽（１９）（２０）で異なっており、同図に示
す通りである。
素ガスを分離する基本的態様について前述した図５及び
図６について説明する。図６に示すように、各吸着槽
（１９）（２０）に対し、吸着工程，均圧工程，再生工
程の各工程を連続的に繰り返すが、そのサイクルの位相
は各吸着槽（１９）（２０）で異なっており、同図に示
す通りである。
【００１０】以下、図６に示す時間Ｔ1 〜Ｔ4 における
装置各部の態様について説明する。
装置各部の態様について説明する。
【００１１】Ｔ1 ；このとき、吸着槽（１９）（２０）
はそれぞれ均圧工程を終了した段階であって、図５の給
気弁（１）（３），排気弁（２）（４），取り出し弁
（６）（７）は閉じており、均圧弁（５），窒素供給弁
（８）は開いた状態にある。その後均圧弁（５）を閉じ
て、給気弁（１）及び取り出し弁（６），排気弁（４）
を開くことにより、吸着槽（１９）を吸着工程に、吸着
槽（２０）を再生工程に移行せしめる。即ち、吸着槽
（１９）においては、空気圧縮機（１７）により加圧し
た原料ガスである空気を、バッファタンク（１８），給
気管（１０），給気弁（１）を介して吸着槽（１９）に
送気する。
はそれぞれ均圧工程を終了した段階であって、図５の給
気弁（１）（３），排気弁（２）（４），取り出し弁
（６）（７）は閉じており、均圧弁（５），窒素供給弁
（８）は開いた状態にある。その後均圧弁（５）を閉じ
て、給気弁（１）及び取り出し弁（６），排気弁（４）
を開くことにより、吸着槽（１９）を吸着工程に、吸着
槽（２０）を再生工程に移行せしめる。即ち、吸着槽
（１９）においては、空気圧縮機（１７）により加圧し
た原料ガスである空気を、バッファタンク（１８），給
気管（１０），給気弁（１）を介して吸着槽（１９）に
送気する。
【００１２】これと同時に、取り出し弁（６）を開くこ
とにより、取り出し管（１４）を介して、製品槽（２
１）内の濃縮窒素ガスを吸着槽（１９）に送気する。こ
のとき、吸着槽（１９）は前記原料ガスである空気と濃
縮窒素ガスとにより迅速に昇圧せしめられるとともに、
この昇圧により、吸着槽（１９）内に充填したＭＳＣに
酸素ガスを吸着せしめ、空気から窒素ガス成分を分離す
る。この分離した窒素ガス成分は給気側の圧力の方が製
品槽側の圧力よりも高いことから、取り出し管（１
１），取り出し弁（６），取り出し管（１４）を介し
て、製品槽（２１）に送気，充填せしめられる。また、
運転中は常に製品取り出し弁（８）が開であり一定量の
濃縮窒素が製品取り出し管（１５），製品取り出し弁
（８）を介しユーザーに供給される。
とにより、取り出し管（１４）を介して、製品槽（２
１）内の濃縮窒素ガスを吸着槽（１９）に送気する。こ
のとき、吸着槽（１９）は前記原料ガスである空気と濃
縮窒素ガスとにより迅速に昇圧せしめられるとともに、
この昇圧により、吸着槽（１９）内に充填したＭＳＣに
酸素ガスを吸着せしめ、空気から窒素ガス成分を分離す
る。この分離した窒素ガス成分は給気側の圧力の方が製
品槽側の圧力よりも高いことから、取り出し管（１
１），取り出し弁（６），取り出し管（１４）を介し
て、製品槽（２１）に送気，充填せしめられる。また、
運転中は常に製品取り出し弁（８）が開であり一定量の
濃縮窒素が製品取り出し管（１５），製品取り出し弁
（８）を介しユーザーに供給される。
【００１３】一方、吸着槽（２０）においては、排気弁
（４）を開くことにより、排気管（１６）を介して、吸
着槽（２０）内の高圧残存ガスを大気に放出せしめ、槽
内の圧力を低下せしめる。これにより、酸素を吸着し分
離効率の低下したＭＳＣから酸素を放出せしめ、これを
通常の状態に再生せしめる。
（４）を開くことにより、排気管（１６）を介して、吸
着槽（２０）内の高圧残存ガスを大気に放出せしめ、槽
内の圧力を低下せしめる。これにより、酸素を吸着し分
離効率の低下したＭＳＣから酸素を放出せしめ、これを
通常の状態に再生せしめる。
【００１４】Ｔ2 ；この段階では、図５の給気弁
（１），取り出し弁（６），排気弁（４）を閉じて、均
圧弁（５）を開くことにより、吸着槽（１９）（２０）
を均圧工程に移行せしめる。即ち、前記操作により吸着
槽（１９）内に充満していた高圧の濃縮窒素を吸着槽
（２０）に移動せしめ、該吸着槽（２０）内を効率よく
昇圧せしめる。
（１），取り出し弁（６），排気弁（４）を閉じて、均
圧弁（５）を開くことにより、吸着槽（１９）（２０）
を均圧工程に移行せしめる。即ち、前記操作により吸着
槽（１９）内に充満していた高圧の濃縮窒素を吸着槽
（２０）に移動せしめ、該吸着槽（２０）内を効率よく
昇圧せしめる。
【００１５】Ｔ3 ；この段階では図５の均圧弁（５）を
閉じて、給気弁（３），取り出し弁（７），排気弁
（２）を開くことにより、吸着槽（１９）を再生工程
に、吸着槽（２０）を吸着工程に移行せしめる。
閉じて、給気弁（３），取り出し弁（７），排気弁
（２）を開くことにより、吸着槽（１９）を再生工程
に、吸着槽（２０）を吸着工程に移行せしめる。
【００１６】Ｔ4 ；この段階では図５の給気弁（３），
取り出し弁（７），排気弁（２）を閉じて、均圧弁
（５）を開くことにより、吸着槽（１９）（２０）を均
圧工程に移行せしめる。
取り出し弁（７），排気弁（２）を閉じて、均圧弁
（５）を開くことにより、吸着槽（１９）（２０）を均
圧工程に移行せしめる。
【００１７】以後Ｔ1 〜Ｔ4 の操作を順次繰り返すこと
により、連続して高濃度窒素ガスを得ることができる。
により、連続して高濃度窒素ガスを得ることができる。
【００１８】ところで、前記製品槽（２１）からの窒素
ガスの取り出し量が一定量を越えた場合、前記吸着槽
（１９）（２０）及び前記製品槽（２１）内の平均圧力
が低下するとともに、吸着剤の特性からこれに起因して
吸着剤の酸素吸着量が低下し、所望の濃度の窒素ガスの
供給が困難であるため、これに対処すべく、従来は前記
流量検出器（２２）により窒素ガスの取り出し量を監視
し、これが所定量を超えた場合には、前記液体窒素貯蔵
槽（２４）から蒸発器（２３）を介して高濃度窒素ガス
を製品槽（２１）に供給し、製品槽（２１）の窒素濃度
が所定濃度以下になるのを防止していた。
ガスの取り出し量が一定量を越えた場合、前記吸着槽
（１９）（２０）及び前記製品槽（２１）内の平均圧力
が低下するとともに、吸着剤の特性からこれに起因して
吸着剤の酸素吸着量が低下し、所望の濃度の窒素ガスの
供給が困難であるため、これに対処すべく、従来は前記
流量検出器（２２）により窒素ガスの取り出し量を監視
し、これが所定量を超えた場合には、前記液体窒素貯蔵
槽（２４）から蒸発器（２３）を介して高濃度窒素ガス
を製品槽（２１）に供給し、製品槽（２１）の窒素濃度
が所定濃度以下になるのを防止していた。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来求
められていた窒素ガスは、その濃度が所定濃度以上のも
のであればよかったが、近年では、窒素ガスが使用され
る製造工程の品質管理上等の問題から、所望の濃度範囲
内にある窒素ガスが求められており、かかる要求に応じ
得る装置は従来存在しなかった。即ち、前述した通り、
従来の装置は高濃度の窒素ガスを直接製品槽に供給する
ものであるため製品槽内の窒素濃度が大きく変動するも
のであり、また、製品槽内の濃度が所望濃度以下に低下
した場合のみ液体窒素貯蔵槽より高濃度の窒素ガスを製
品槽に供給して製品槽内の窒素ガス濃度を所望濃度以上
に保つものであるため、この装置によっては製品槽内の
窒素ガス濃度が所望濃度より高い場合には何ら対処でき
ず、製品槽内の窒素ガス濃度を所定の範囲内に制御する
ことはできなかったのである。一方、この装置において
は分離し、供給する窒素ガス量によって窒素ガス濃度が
一意的に決まるため、窒素ガス供給口付近に精度の高い
流量計を取り付け、その測定値をもとに原料ガスを混合
すれば所望濃度範囲内の窒素ガスを得ることは可能であ
る。しかしながらこのような制御に用いることのできる
精度の高い流量計は極めて高価であり、装置コストを大
幅に上げることになるため実用性に乏しい。
められていた窒素ガスは、その濃度が所定濃度以上のも
のであればよかったが、近年では、窒素ガスが使用され
る製造工程の品質管理上等の問題から、所望の濃度範囲
内にある窒素ガスが求められており、かかる要求に応じ
得る装置は従来存在しなかった。即ち、前述した通り、
従来の装置は高濃度の窒素ガスを直接製品槽に供給する
ものであるため製品槽内の窒素濃度が大きく変動するも
のであり、また、製品槽内の濃度が所望濃度以下に低下
した場合のみ液体窒素貯蔵槽より高濃度の窒素ガスを製
品槽に供給して製品槽内の窒素ガス濃度を所望濃度以上
に保つものであるため、この装置によっては製品槽内の
窒素ガス濃度が所望濃度より高い場合には何ら対処でき
ず、製品槽内の窒素ガス濃度を所定の範囲内に制御する
ことはできなかったのである。一方、この装置において
は分離し、供給する窒素ガス量によって窒素ガス濃度が
一意的に決まるため、窒素ガス供給口付近に精度の高い
流量計を取り付け、その測定値をもとに原料ガスを混合
すれば所望濃度範囲内の窒素ガスを得ることは可能であ
る。しかしながらこのような制御に用いることのできる
精度の高い流量計は極めて高価であり、装置コストを大
幅に上げることになるため実用性に乏しい。
【００２０】本発明は以上の実情に鑑みなされたもので
あって、供給する窒素ガス濃度を所望範囲内に制御可能
な窒素ガス分離方法の提供を目的とする。
あって、供給する窒素ガス濃度を所望範囲内に制御可能
な窒素ガス分離方法の提供を目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、吸着剤を充填した吸着槽に、窒素ガス以外
に少なくとも酸素ガスを含有する原料ガスを送入し、前
記吸着剤に酸素ガスを吸着せしめて前記原料ガスから窒
素ガスを分離し、所望範囲の濃度の窒素ガスを製品槽に
貯留する方法において、製品槽内の窒素ガス濃度を測定
し、該窒素ガス濃度が前記所望範囲内における所定範囲
の濃度よりも高濃度になれば前記製品槽に前記原料ガス
を送入し、低濃度になれば送入を停止し、且つ、前記原
料ガスの送入に際しては漸次送入量を増加せしめること
を特徴とするものである。
の本発明は、吸着剤を充填した吸着槽に、窒素ガス以外
に少なくとも酸素ガスを含有する原料ガスを送入し、前
記吸着剤に酸素ガスを吸着せしめて前記原料ガスから窒
素ガスを分離し、所望範囲の濃度の窒素ガスを製品槽に
貯留する方法において、製品槽内の窒素ガス濃度を測定
し、該窒素ガス濃度が前記所望範囲内における所定範囲
の濃度よりも高濃度になれば前記製品槽に前記原料ガス
を送入し、低濃度になれば送入を停止し、且つ、前記原
料ガスの送入に際しては漸次送入量を増加せしめること
を特徴とするものである。
【００２２】
【作用】以下に本発明の作用について説明する。まず、
製品槽の窒素ガス濃度を測定し、窒素ガス濃度が所定範
囲（所望範囲内における管理限界となる設定範囲）の濃
度よりも高濃度になれば、製品槽に原料ガスを送入し、
製品槽内の窒素ガス濃度を下げて前記所定範囲の濃度に
収める。
製品槽の窒素ガス濃度を測定し、窒素ガス濃度が所定範
囲（所望範囲内における管理限界となる設定範囲）の濃
度よりも高濃度になれば、製品槽に原料ガスを送入し、
製品槽内の窒素ガス濃度を下げて前記所定範囲の濃度に
収める。
【００２３】尚、窒素ガスを送入するに際しては、送入
量を漸次増加させる。即ち、窒素ガス濃度を測定するセ
ンサには応答の遅れがあり、一度に多量の原料ガスを混
合したのでは、窒素ガス濃度が下りすぎ、窒素ガス濃度
の制御ができなくなる。そこで、まず、少量の原料ガス
を混合し、以後、逐次窒素ガス濃度を測定しながら漸次
原料ガスの混合量を増加させていく。一方、製品槽の窒
素ガスが所定範囲の濃度よりも低濃度になれば製品槽へ
の原料ガスの送入を停止する。こうして、製品槽の窒素
ガス濃度を所望範囲内に維持することができる。
量を漸次増加させる。即ち、窒素ガス濃度を測定するセ
ンサには応答の遅れがあり、一度に多量の原料ガスを混
合したのでは、窒素ガス濃度が下りすぎ、窒素ガス濃度
の制御ができなくなる。そこで、まず、少量の原料ガス
を混合し、以後、逐次窒素ガス濃度を測定しながら漸次
原料ガスの混合量を増加させていく。一方、製品槽の窒
素ガスが所定範囲の濃度よりも低濃度になれば製品槽へ
の原料ガスの送入を停止する。こうして、製品槽の窒素
ガス濃度を所望範囲内に維持することができる。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面に基
づき説明する。まず、本発明方法を実施するための具体
的装置について説明する。図１は本発明方法を実施する
ための装置の一具体例を示す説明図である。尚、同図に
示すように、本具体例装置は前述した従来の装置の製品
供給部（Ｂ）の液体窒素貯蔵槽（２４），蒸発器（２
３），配管（２８），電磁弁（２９）を削除し、混合部
（Ｆ）を設けたものであって、他の構成は従来の装置と
同じであり、同じ構成のところは同一の符号を付してそ
の詳しい説明は省略する。
づき説明する。まず、本発明方法を実施するための具体
的装置について説明する。図１は本発明方法を実施する
ための装置の一具体例を示す説明図である。尚、同図に
示すように、本具体例装置は前述した従来の装置の製品
供給部（Ｂ）の液体窒素貯蔵槽（２４），蒸発器（２
３），配管（２８），電磁弁（２９）を削除し、混合部
（Ｆ）を設けたものであって、他の構成は従来の装置と
同じであり、同じ構成のところは同一の符号を付してそ
の詳しい説明は省略する。
【００２５】前記混合部（Ｆ）は前記コンプレッサー
（１７），空気槽（１８）間の配管と前記取り出し管
（１４）とを連結する配管（６０）及び（６１），この
配管（６０），（６１）の間に設けた電磁弁（３０）及
びニードル弁（３１），前記製品槽（２１）に付設され
製品槽（２１）内の製品ガスの酸素ガス濃度を測定する
酸素濃度センサ（６８），前記酸素濃度センサ（６８）
からの信号に応じて電磁弁（３０）の作動を制御する制
御装置（５３）からなるものである。尚、本例では窒素
ガス濃度を測定する代わりに、酸素濃度を測定すること
とした。これは、既知のセンサとしては、酸素濃度セン
サが一般的であり、原料ガスにおける成分比率から酸素
濃度が分かれば窒素ガス濃度を特定できるからである。
（１７），空気槽（１８）間の配管と前記取り出し管
（１４）とを連結する配管（６０）及び（６１），この
配管（６０），（６１）の間に設けた電磁弁（３０）及
びニードル弁（３１），前記製品槽（２１）に付設され
製品槽（２１）内の製品ガスの酸素ガス濃度を測定する
酸素濃度センサ（６８），前記酸素濃度センサ（６８）
からの信号に応じて電磁弁（３０）の作動を制御する制
御装置（５３）からなるものである。尚、本例では窒素
ガス濃度を測定する代わりに、酸素濃度を測定すること
とした。これは、既知のセンサとしては、酸素濃度セン
サが一般的であり、原料ガスにおける成分比率から酸素
濃度が分かれば窒素ガス濃度を特定できるからである。
【００２６】次に、本発明方法の実施例について図２に
基づいて説明する。なお、本実施例においては、製品槽
（２１）の酸素濃度を、最適濃度３％を基準とし２（下
許容限界）〜４（上許容限界）％の範囲（所望範囲）内
に制御するものとする。
基づいて説明する。なお、本実施例においては、製品槽
（２１）の酸素濃度を、最適濃度３％を基準とし２（下
許容限界）〜４（上許容限界）％の範囲（所望範囲）内
に制御するものとする。
【００２７】本実施例の概要についてまず説明すると、
本実施例は製品槽（２１）の酸素濃度の管理限界を２．
７（下管理限界）〜３．３（上管理限界）％とし、製品
槽（２１）の酸素濃度が２．７％を低下した場合に製品
槽（２１）に原料ガスを混合し、酸素濃度を前記管理限
界内に維持しようとするものである。尚、前記吸着槽
（１９），（２０）のいずれもが吸着工程にない場合、
即ち均圧工程にある場合には製品槽（２１）の酸素濃度
及び槽内圧力が不安定であるため、吸着槽（１９），
（２０）のいずれかが吸着工程にあるときに原料ガスを
混合することとしている。
本実施例は製品槽（２１）の酸素濃度の管理限界を２．
７（下管理限界）〜３．３（上管理限界）％とし、製品
槽（２１）の酸素濃度が２．７％を低下した場合に製品
槽（２１）に原料ガスを混合し、酸素濃度を前記管理限
界内に維持しようとするものである。尚、前記吸着槽
（１９），（２０）のいずれもが吸着工程にない場合、
即ち均圧工程にある場合には製品槽（２１）の酸素濃度
及び槽内圧力が不安定であるため、吸着槽（１９），
（２０）のいずれかが吸着工程にあるときに原料ガスを
混合することとしている。
【００２８】図２に示すように、まず、製品槽（２１）
の酸素濃度を濃度計（６８）により監視する。酸素濃度
が２．７％以上であれば継続的に１分毎に酸素濃度を監
視し、２．７％未満であれば次ステップＳ２に進む（ス
テップＳ１）。
の酸素濃度を濃度計（６８）により監視する。酸素濃度
が２．７％以上であれば継続的に１分毎に酸素濃度を監
視し、２．７％未満であれば次ステップＳ２に進む（ス
テップＳ１）。
【００２９】次いでステップＳ２では、まず、１０分
間、いずれかの吸着槽（１９），（２０）が吸着工程に
ある間に初期の注入時間（Ｔ0 ＝２０秒間）だけ電磁弁
（３０）を開き、原料ガスを製品槽（２１）に注入す
る。そして、１０分後の製品槽（２１）内の酸素濃度を
チェックし（ステップＳ４）、２．７％以上であれば次
ステップＳ５に進み、２．７％未満であれば、更に１０
分間、原料ガスの注入時間ＴをＴ0 （＝２０秒）＋２０
秒間に設定し、その時間だけ原料ガスを製品槽（２１）
内に注入する。以後、製品槽（２１）内の酸素濃度が
２．７％以上になるまで、注入時間を２０秒ずつ増しな
がら１０分の間原料ガスを製品槽（２１）に注入する
（ステップＳ３）。
間、いずれかの吸着槽（１９），（２０）が吸着工程に
ある間に初期の注入時間（Ｔ0 ＝２０秒間）だけ電磁弁
（３０）を開き、原料ガスを製品槽（２１）に注入す
る。そして、１０分後の製品槽（２１）内の酸素濃度を
チェックし（ステップＳ４）、２．７％以上であれば次
ステップＳ５に進み、２．７％未満であれば、更に１０
分間、原料ガスの注入時間ＴをＴ0 （＝２０秒）＋２０
秒間に設定し、その時間だけ原料ガスを製品槽（２１）
内に注入する。以後、製品槽（２１）内の酸素濃度が
２．７％以上になるまで、注入時間を２０秒ずつ増しな
がら１０分の間原料ガスを製品槽（２１）に注入する
（ステップＳ３）。
【００３０】ステップＳ５では１分毎に製品槽（２１）
内の酸素濃度を測定しつつ、直前の注入時間Ｔと同じ時
間を注入時間として１０分の間原料ガスを注入する。以
後、製品槽（２１）内の酸素濃度が２．７％以上３．３
％未満であればこの注入を繰り返し、３．３％以上とな
れば原料ガスの混合を停止する（ステップＳ６）。
内の酸素濃度を測定しつつ、直前の注入時間Ｔと同じ時
間を注入時間として１０分の間原料ガスを注入する。以
後、製品槽（２１）内の酸素濃度が２．７％以上３．３
％未満であればこの注入を繰り返し、３．３％以上とな
れば原料ガスの混合を停止する（ステップＳ６）。
【００３１】次いでステップＳ７では、継続的に１分毎
の酸素濃度測定を行い、酸素濃度が２．７％未満となれ
ばステップＳ８に進む。そして、ステップＳ８では注入
時間を直前の注入時間を２０秒だけ短くしステップＳ２
に戻る。以後前述と同様の作動を繰り返す。
の酸素濃度測定を行い、酸素濃度が２．７％未満となれ
ばステップＳ８に進む。そして、ステップＳ８では注入
時間を直前の注入時間を２０秒だけ短くしステップＳ２
に戻る。以後前述と同様の作動を繰り返す。
【００３２】ここで以上の様態を図５，図６を用いて説
明する。まず、１分毎に酸素濃度を監視し、製品槽が定
常状態（製品ガス中の酸素濃度が２．７％〜３．３％）
にあれば特に操作は行わない。すなわち図３における左
端からｔ0 に至る間であり、前述した如く図２における
ステップＳ１である。次に製品ガス中の酸素濃度が２．
７％未満になれば、いずれかの吸着槽（１９）（２０）
が吸着工程にあるごとに電磁弁（３０）を所期注入時間
（２０秒間）だけ開き、原料ガスを混合するもので図３
におけるｔ0 〜ｔ1 に相当し、その時間は１０分間であ
る。また原料ガスの混合タイミングは図４におけるパタ
ーン１である。尚、吸着工程開始直後は製品槽（２１）
内の圧力が不安定であり、それに伴って原料ガスの送入
量が変動するため、図に示すように数秒の時間差をもっ
て原料ガスを送入することとした。そして、この一連の
動作は、図２におけるステップＳ２及びＳ４に相当す
る。
明する。まず、１分毎に酸素濃度を監視し、製品槽が定
常状態（製品ガス中の酸素濃度が２．７％〜３．３％）
にあれば特に操作は行わない。すなわち図３における左
端からｔ0 に至る間であり、前述した如く図２における
ステップＳ１である。次に製品ガス中の酸素濃度が２．
７％未満になれば、いずれかの吸着槽（１９）（２０）
が吸着工程にあるごとに電磁弁（３０）を所期注入時間
（２０秒間）だけ開き、原料ガスを混合するもので図３
におけるｔ0 〜ｔ1 に相当し、その時間は１０分間であ
る。また原料ガスの混合タイミングは図４におけるパタ
ーン１である。尚、吸着工程開始直後は製品槽（２１）
内の圧力が不安定であり、それに伴って原料ガスの送入
量が変動するため、図に示すように数秒の時間差をもっ
て原料ガスを送入することとした。そして、この一連の
動作は、図２におけるステップＳ２及びＳ４に相当す
る。
【００３３】次に、図３における時刻ｔ1 即ち、混合開
始から１０分経過後に製品ガス中の酸素濃度を測定す
る。本例では酸素濃度が２．７％未満となっているた
め、原料ガスの注入時間を所期時間より２０秒長くして
４０秒間とし（ステップＳ３）、再び１０分間混合す
る。すなわち図３における時刻ｔ1 〜ｔ2 の間であり、
また、原料ガスの混合タイミングは図４におけるパター
ン２である。
始から１０分経過後に製品ガス中の酸素濃度を測定す
る。本例では酸素濃度が２．７％未満となっているた
め、原料ガスの注入時間を所期時間より２０秒長くして
４０秒間とし（ステップＳ３）、再び１０分間混合す
る。すなわち図３における時刻ｔ1 〜ｔ2 の間であり、
また、原料ガスの混合タイミングは図４におけるパター
ン２である。
【００３４】その後図３における時刻ｔ2 において製品
ガス中の酸素濃度を測定する。本例では時刻ｔ2 におい
ても酸素濃度が２．７％未満となっているため、前述と
同様に注入時間を更に２０秒長くして６０秒間とし、再
び原料ガスを混合する。以後図３における時刻ｔ5 ま
で、注入時間を２０秒ずつ長くしながら同様の操作をく
り返す。
ガス中の酸素濃度を測定する。本例では時刻ｔ2 におい
ても酸素濃度が２．７％未満となっているため、前述と
同様に注入時間を更に２０秒長くして６０秒間とし、再
び原料ガスを混合する。以後図３における時刻ｔ5 ま
で、注入時間を２０秒ずつ長くしながら同様の操作をく
り返す。
【００３５】次に、以上の操作により製品槽中の酸素濃
度が２．７％以上となれば１分毎に製品槽の酸素濃度を
測定しつつ、直前の混合パターンによる原料ガスの混合
を行う。この例では直前の混合パターンが図４における
パターン５であるので、パターン５による混合を行う
（図３における時刻ｔ5 〜ｔ6 間）。
度が２．７％以上となれば１分毎に製品槽の酸素濃度を
測定しつつ、直前の混合パターンによる原料ガスの混合
を行う。この例では直前の混合パターンが図４における
パターン５であるので、パターン５による混合を行う
（図３における時刻ｔ5 〜ｔ6 間）。
【００３６】次いで、原料ガスを混合中に製品槽（２
１）の酸素濃度が３．３％以上となれば直ちに原料ガス
の混合を停止し、１分毎の酸素濃度測定のみを行う。
１）の酸素濃度が３．３％以上となれば直ちに原料ガス
の混合を停止し、１分毎の酸素濃度測定のみを行う。
【００３７】以後、再び製品槽の酸素濃度が２．７％未
満となれば、パターン５による混合では原料ガス混合量
が多すぎることがわかっているためパターン４による混
合を実施する。以上のような制御により任意の製品ガス
供給量減少に対しても、所定範囲内の酸素濃度の製品ガ
スを供給できるものである。
満となれば、パターン５による混合では原料ガス混合量
が多すぎることがわかっているためパターン４による混
合を実施する。以上のような制御により任意の製品ガス
供給量減少に対しても、所定範囲内の酸素濃度の製品ガ
スを供給できるものである。
【００３８】尚、原料ガスを製品槽（２１）内に均一に
混合するためには、製品槽（２１）に直接混合するので
はなく、線速度の速い配管（１４）において、配管（６
１）を合流せしめて配管内で混合することが望ましい。
混合するためには、製品槽（２１）に直接混合するので
はなく、線速度の速い配管（１４）において、配管（６
１）を合流せしめて配管内で混合することが望ましい。
【００３９】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明方法によれ
ば、製品槽内の窒素ガス濃度が高くなり所定範囲外とな
っても、これを所定範囲内に収めることが可能である。
ば、製品槽内の窒素ガス濃度が高くなり所定範囲外とな
っても、これを所定範囲内に収めることが可能である。
【図１】本発明方法を実施するための装置の一具体例を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図２】本発明方法の一実施例を説明するためのフロー
チャートである。
チャートである。
【図３】本発明方法の実施例を実施した場合の製品槽の
酸素濃度の時間的変化を示すグラフである。
酸素濃度の時間的変化を示すグラフである。
【図４】原料ガスを混合するタイミングを示す説明図で
ある。
ある。
【図５】従来の装置を示す説明図である。
【図６】従来の装置における工程を示すタイムチャート
である。
である。
Ａ 吸着槽部 Ｂ 製品供給部 Ｃ 給気配管部 Ｄ 排気配管部 Ｅ 取り出し配管部 Ｆ 混合部 １９，２０ 吸着槽 ２１ 製品槽 ５３ 制御手段 ６８ 酸素濃度計
Claims (1)
- 【請求項１】 吸着剤を充填した吸着槽に、窒素ガス以
外に少なくとも酸素ガスを含有する原料ガスを送入し、
前記吸着剤に酸素ガスを吸着せしめて前記原料ガスから
窒素ガスを分離し、所望範囲の濃度の窒素ガスを製品槽
に貯留する方法において、製品槽内の窒素ガス濃度を測
定し、該窒素ガス濃度が前記所望範囲内における所定範
囲の濃度よりも高濃度になれば前記製品槽に前記原料ガ
スを送入し、低濃度になれば送入を停止し、且つ、前記
原料ガスの送入に際しては漸次送入量を増加せしめるこ
とを特徴とする窒素ガス分離方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4037045A JP2646455B2 (ja) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | 窒素ガス分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4037045A JP2646455B2 (ja) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | 窒素ガス分離方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05200226A JPH05200226A (ja) | 1993-08-10 |
| JP2646455B2 true JP2646455B2 (ja) | 1997-08-27 |
Family
ID=12486629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4037045A Expired - Lifetime JP2646455B2 (ja) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | 窒素ガス分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2646455B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3769742B2 (ja) * | 1995-11-14 | 2006-04-26 | 石川島播磨重工業株式会社 | オゾン発生装置の制御方法 |
| JP3769741B2 (ja) * | 1995-11-14 | 2006-04-26 | 石川島播磨重工業株式会社 | オゾン濃縮貯蔵装置とその制御方法 |
| JPH09174275A (ja) * | 1995-12-22 | 1997-07-08 | Komatsu Ltd | 熱切断加工機のアシストガス使用方法 |
| JP3245387B2 (ja) * | 1996-12-02 | 2002-01-15 | タバイエスペック株式会社 | 特殊組成空気供給装置 |
| JP2000007103A (ja) * | 1998-06-24 | 2000-01-11 | Nippon Tansan Gas Co Ltd | 燃焼物の消火性容器 |
| KR100719954B1 (ko) * | 2005-12-22 | 2007-05-21 | 웅진코웨이주식회사 | 산소발생 기능이 구비된 공기조화 시스템 |
| JP7027059B2 (ja) * | 2017-07-21 | 2022-03-01 | 株式会社日立産機システム | 気体分離装置及びその保守サービスシステムに用いる保守サービスサーバ |
| JP6902522B2 (ja) * | 2018-12-21 | 2021-07-14 | 株式会社クラレ | 窒素ガス分離装置の制御方法および窒素ガス分離装置 |
-
1992
- 1992-01-27 JP JP4037045A patent/JP2646455B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05200226A (ja) | 1993-08-10 |
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