JP2910776B2 - High pressure gas production equipment - Google Patents

High pressure gas production equipment

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JP2910776B2
JP2910776B2 JP2068915A JP6891590A JP2910776B2 JP 2910776 B2 JP2910776 B2 JP 2910776B2 JP 2068915 A JP2068915 A JP 2068915A JP 6891590 A JP6891590 A JP 6891590A JP 2910776 B2 JP2910776 B2 JP 2910776B2
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  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は高圧気体製造装置に係り、特に所定の濃度を
保ちつつ製品ガスの高圧化を図るよう構成した高圧気体
製造装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-pressure gas producing apparatus, and more particularly to a high-pressure gas producing apparatus configured to increase the pressure of a product gas while maintaining a predetermined concentration.

従来の技術 従来より分子カーボン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
取出すPSA(Pressure Swing Adsorption)式気体分離装
置が知られている。
2. Description of the Related Art There has been known a PSA (Pressure Swing Adsorption) type gas separation apparatus that separates air into nitrogen and oxygen by using an adsorbent made of molecular carbon and takes out one of them as a product gas.

そして、食品保存の研究が進むにつれて乾物の長期保
存、生鮮食品の鮮度維持などに窒素ガスが有効であるこ
とが確認されており、窒素発生装置の需要が増加してい
る。特にPSA式窒素発生装置は取扱が容易で安全であ
り、製造工程に不純物を介在させないなどの利点がある
ため広く多用されている。
As research on food preservation progresses, it has been confirmed that nitrogen gas is effective for long-term preservation of dry matter and maintenance of freshness of fresh food, and the demand for nitrogen generators is increasing. In particular, PSA-type nitrogen generators are widely used because they are easy to handle and safe, and have the advantage of preventing impurities from intervening in the manufacturing process.

上記PSA式窒素発生装置にあっては、吸着剤が充填さ
れた吸着槽に圧縮空気を導入して昇圧する吸着工程と、
吸着槽内を大気開放し、または真空ポンプで減圧する脱
着工程とを繰返し、吸着工程では吸着槽内の吸着剤に酸
素分子を吸着させて窒素を外部に取出し、一方脱着工程
では吸着された酸素分子を脱着し、次の吸着工程に備え
るようになっている。そして製品ガスである窒素ガスは
吸着槽内を昇圧状態にして取出すものであるため発生す
る窒素ガスは断続的で圧力変化も大きい。このため、窒
素ガスを一定圧力(低圧力例えば4kgf/cm2でかつ連続的
に使用する場合には取出側に製品タンクを設け、製品タ
ンク内に窒素ガスを貯えるように構成されている。また
前記気体分離装置内にあっては製品タンク内の窒素濃度
を測定する濃度計を設け、装置の起動から窒素濃度が所
定値以上になったとき取出用弁を開き製品ガス供給可能
としていた。
In the above PSA type nitrogen generator, an adsorption step of introducing compressed air into an adsorption tank filled with an adsorbent and increasing the pressure,
The desorption step of releasing the inside of the adsorption tank to the atmosphere or depressurizing with a vacuum pump is repeated.In the adsorption step, oxygen molecules are adsorbed by the adsorbent in the adsorption tank to take out nitrogen, while in the desorption step, the adsorbed oxygen The molecules are desorbed and prepared for the next adsorption step. The nitrogen gas, which is a product gas, is taken out with the pressure inside the adsorption tank being increased, so that the generated nitrogen gas is intermittent and has a large pressure change. For this reason, when nitrogen gas is used continuously at a constant pressure (low pressure, for example, 4 kgf / cm 2) , a product tank is provided on the take-out side, and nitrogen gas is stored in the product tank. In the gas separation device, a concentration meter for measuring the nitrogen concentration in the product tank was provided, and when the nitrogen concentration became equal to or higher than a predetermined value from the start of the device, the take-out valve was opened to supply the product gas.

発明が解決しようとする課題 ところが、大規模な食品貯蔵施設等の一時に大量の窒
素を消費する施設においては、大量の窒素ガスを貯溜す
る装置が要望されてきた。しかし、従来のように約4kgf
/cm2程度の製品ガスのまま貯溜しようとすると製品タン
クが大形化してしまいより広い設置スペースが必要とな
る。そのため、製品タンクを大形化せずに製品ガスの貯
蔵量を増加させる手段として、製品ガスを高圧化(例え
ば9〜10kgf/cm2)することが考えられている。
Problems to be Solved by the Invention However, in a facility that consumes a large amount of nitrogen at a time, such as a large-scale food storage facility, a device that stores a large amount of nitrogen gas has been demanded. However, as before, about 4kgf
If it is attempted to store the product gas at about / cm 2 , the product tank becomes large and a larger installation space is required. Therefore, increasing the pressure of the product gas (for example, 9 to 10 kgf / cm 2 ) has been considered as a means for increasing the storage amount of the product gas without increasing the size of the product tank.

製品タンク内の圧力を高めるには吸着槽への供給圧力
を高圧化すれば良い。しかしながら、このように吸着槽
内への供給圧力が高くなると、吸着槽内における昇圧,
降圧動作による圧力変化が激しくなり吸着剤の破砕され
る比率が高まり、装置の窒素発生効率が低下してしま
う。
To increase the pressure in the product tank, the pressure supplied to the adsorption tank may be increased. However, when the supply pressure into the adsorption tank increases as described above, the pressure in the adsorption tank increases,
The pressure change due to the pressure lowering operation becomes severe, the crushing ratio of the adsorbent increases, and the nitrogen generation efficiency of the apparatus decreases.

また、大気圧から高圧に一気に圧縮することになるの
で、圧縮原料気体は高温となり膨脹するが吸着槽に圧縮
空気が供給される際は次第に温度が低下して圧力が下が
り圧縮効率が低下してしまう。
Also, since the compressed raw material gas is compressed at a stretch from atmospheric pressure to high pressure, the compressed raw material gas becomes high temperature and expands, but when compressed air is supplied to the adsorption tank, the temperature gradually decreases, the pressure decreases, and the compression efficiency decreases. I will.

そのため、従来からある気体分離装置を利用して製品
タンクに蓄圧された製品ガスをさらに加圧して高圧化す
ることが考えられている。ところが、製品タンク内の製
品ガスを取出して加圧し続けると製品タンク内の圧力が
急減してしまい、さらには製品ガス濃度も著しく低下す
るため所定の圧力へ戻すのにかなりの時間が掛かってし
まうといった課題が生じてしまう。
Therefore, it has been considered to further increase the pressure of the product gas stored in the product tank by using a conventional gas separation device to increase the pressure. However, if the product gas in the product tank is taken out and continuously pressurized, the pressure in the product tank will decrease rapidly, and furthermore, the concentration of the product gas will be significantly reduced, and it will take considerable time to return to the predetermined pressure. Such a problem arises.

また、製品タンクからの取出流量を調整せずに高圧用
タンクへ加圧し続けてしまうとエネルギの無駄となるば
かりか使用ガス流量が安定せず圧力変動と共に使用ガス
流量を変更せねばならずその調整が面倒であるといった
課題が生ずる。
Also, if pressurization to the high-pressure tank is continued without adjusting the extraction flow rate from the product tank, not only will energy be wasted, but the used gas flow rate will not be stable, and the used gas flow rate must be changed along with the pressure fluctuation. The problem that adjustment is troublesome arises.

そこで、本発明は、上記課題を解決した高圧気体製造
装置を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a high-pressure gas producing apparatus that solves the above-mentioned problems.

課題を解決するための手段 本発明は、吸着剤が充填された吸着槽に圧縮気体を供
給して製品ガスを生成する製品ガス生成装置と、 該製品ガス生成装置で生成された製品ガスの取出流量
を調整する流量調整弁と、 該流量調整弁から吐出された製品ガスを加圧する加圧
手段と、 該加圧手段により高圧化された製品ガスを貯溜する高
圧用タンクと、 前記高圧用タンクの圧力を監視し、前記高圧用タンク
の圧力が所定圧力以下に低下したとき前記加圧手段を動
作させる圧力監視制御手段と、 前記製品ガスの濃度を監視し、前記製品ガスが所定の
濃度を保つように流量調整弁の弁開度を変更する流量監
視制御手段と、 よりなる。
Means for Solving the Problems The present invention provides a product gas generator for supplying a compressed gas to an adsorption tank filled with an adsorbent to generate a product gas, and removing the product gas generated by the product gas generator. A flow control valve for adjusting a flow rate, a pressurizing means for pressurizing a product gas discharged from the flow control valve, a high-pressure tank for storing a product gas pressurized by the pressurizing means, and the high-pressure tank Pressure monitoring control means for operating the pressurizing means when the pressure of the high-pressure tank falls below a predetermined pressure, and monitoring the concentration of the product gas, wherein the product gas has a predetermined concentration. And flow rate monitoring and control means for changing the valve opening of the flow rate regulating valve so as to keep it.

作用 高圧用タンクの圧力が所定圧力以下になると、加圧手
段が動作して製品ガスの濃度が所定濃度となるように流
量調整弁の弁開度を変更することにより、常に所望とす
る濃度の製品ガスを高圧用タンク内に貯溜し下流側へ所
定濃度の製品ガスを安定供給しうる。
When the pressure of the high-pressure tank falls below a predetermined pressure, the pressurizing means operates to change the valve opening of the flow control valve so that the concentration of the product gas becomes the predetermined concentration. The product gas is stored in the high-pressure tank, and a predetermined concentration of the product gas can be stably supplied to the downstream side.

実施例 第1図に本発明になる高圧気体製造装置の一実施例を
示す。
Embodiment FIG. 1 shows an embodiment of a high-pressure gas producing apparatus according to the present invention.

同図中、1,2は第1、第2の吸着槽で、各吸着槽1,2内
には夫々分子ふるいカーボンよりなる吸着剤1A,2Aが充
填されている。
In the figure, reference numerals 1 and 2 denote first and second adsorption tanks, and the adsorption tanks 1 and 2 are filled with adsorbents 1A and 2A made of molecular sieve carbon, respectively.

3は圧縮空気供給源となるコンプレッサで、空気を約
6〜7kgf/cm2程度に圧縮して原料タンク4内に蓄圧す
る。タンク4からの圧縮空気は冷凍式のドライヤ5によ
り除湿された後配管6,7を介して吸着槽1,2に夫々交互に
供給されるようになっており、このため配管6,7の途中
には夫々電磁弁からなる空気供給用弁8,9が設けられて
いる。
Reference numeral 3 denotes a compressor serving as a compressed air supply source, which compresses air to about 6 to 7 kgf / cm 2 and accumulates the pressure in the raw material tank 4. The compressed air from the tank 4 is dehumidified by the refrigeration dryer 5 and then supplied alternately to the adsorption tanks 1 and 2 via the pipes 6 and 7, respectively. Are provided with air supply valves 8 and 9 each comprising an electromagnetic valve.

10,11は脱着時に吸着槽1,2からの気体を排出する配管
で、夫々共通排出配管12に接続されており、排出配管12
は脱着排ガスを排出するようになっている。そして、前
記配管10,11の途中には夫々吸着槽1,2内の脱着排ガスを
半サイクル毎に交互に排出する電磁弁からなる気体排出
用弁13,14が設けられている。
Reference numerals 10 and 11 denote pipes for discharging gas from the adsorption tanks 1 and 2 at the time of desorption. The pipes are connected to the common discharge pipe 12 respectively.
Discharges exhaust gas. In the middle of the pipes 10, 11, there are provided gas discharge valves 13, 14, which are electromagnetic valves for alternately discharging the desorbed exhaust gas in the adsorption tanks 1, 2 every half cycle.

15,16は吸着槽1,2の出口側に接続され吸着槽1,2内で
生成された窒素を夫々取出す取出配管、17は該各配管1
5,16と連結した取出配管で、該各配管15,16の途中には
半サイクルの間だけ後述の制御の下に交互に開弁する電
磁弁からなる取出用弁18,19が設けられている。また前
記取出配管17は製品タンク20と接続されている。
15 and 16 are extraction pipes connected to the outlet side of the adsorption tanks 1 and 2 for extracting nitrogen generated in the adsorption tanks 1 and 2, respectively, and 17 is a pipe 1 for each of the pipes.
In the take-out pipes connected to 5, 16 in the middle of each of the pipes 15, 16 take-out valves 18, 19 consisting of solenoid valves that open alternately under control described later only for a half cycle are provided. I have. Further, the take-out pipe 17 is connected to the product tank 20.

この製品タンク20は吸着槽1,2から取出された約5〜6
kgf/cm2程度の製品ガスを一時的に貯蔵するための補助
タンクである。
This product tank 20 is about 5 to 6
It is an auxiliary tank for temporarily storing about kgf / cm 2 of product gas.

21は吸着槽1,2の出口側を連通する配管、22は配管21
の途中に設けられた電磁弁からなる均圧用弁で、均圧用
弁22は吸着槽1,2による半サイクルの終了時に所定の短
時間だけ開弁し、各吸着槽1,2間を均圧にする。
21 is a pipe connecting the outlet sides of the adsorption tanks 1 and 2, and 22 is a pipe 21
A pressure equalizing valve consisting of a solenoid valve provided in the middle of the tank.The pressure equalizing valve 22 is opened for a predetermined short time at the end of a half cycle by the adsorption tanks 1 and 2 to equalize the pressure between the adsorption tanks 1 and 2. To

23は製品タンク20に接続された取出配管で、その途中
に減圧弁23a及び製品ガス取出弁24が設けられている。
Reference numeral 23 denotes a discharge pipe connected to the product tank 20, and a pressure reducing valve 23a and a product gas discharge valve 24 are provided on the way.

25は酸素センサよりなる濃度計で、製品タンク20に貯
溜された気体の酸素濃度を検出する。また、酸素センサ
25からの酸素濃度検出信号は後述する制御回路27に入力
される。なお、濃度計25としては酸素分子の常磁性を利
用した磁気式酸素センサ、酸素が透過膜を介して電磁液
に入ると電極で酸化還元反応が起きる電流が流れるのを
利用した電磁式酸素センサ、ジルコニア磁器の内外面に
電極を設け、酸素濃度によって起電力が発生するのを利
用したジルコニア式酸素センサなどが用いられる。
Reference numeral 25 denotes a concentration meter comprising an oxygen sensor, which detects the oxygen concentration of the gas stored in the product tank 20. Also oxygen sensor
The oxygen concentration detection signal from 25 is input to a control circuit 27 described later. The concentration meter 25 is a magnetic oxygen sensor using the paramagnetism of oxygen molecules, and an electromagnetic oxygen sensor using a current that causes an oxidation-reduction reaction at an electrode when oxygen enters the electromagnetic liquid through the permeable membrane. A zirconia oxygen sensor or the like is used in which electrodes are provided on the inner and outer surfaces of the zirconia porcelain and an electromotive force is generated by the oxygen concentration.

26は取出配管23から取出される窒素純度、すなわち酸
素濃度を設定する濃度設定スイッチで、製品タンク20か
ら取出すべき窒素ガス濃度に応じて設定されるものであ
る。
Reference numeral 26 denotes a concentration setting switch for setting the purity of nitrogen extracted from the extraction pipe 23, that is, the concentration of oxygen, which is set according to the concentration of nitrogen gas to be extracted from the product tank 20.

また、制御回路27は例えばマイクロコンピュータなど
によって構成される弁制御手段で、入力側には濃度計2
5、濃度設定スイッチ26が接続されており、予め入力さ
れたプログラムに従い、例えば第2図、第3図に示す加
圧(,),取出(,),均圧(,)の各工
程に応じて、空気供給用弁8,9、気体排出用弁13,14、取
出用弁18,19、均圧用弁22、製品ガス取出弁24等を開閉
制御する。
The control circuit 27 is a valve control means constituted by, for example, a microcomputer or the like.
5. Concentration setting switch 26 is connected, and responds to each step of pressurization (,), take-out (,), equalization (,) shown in FIGS. Then, the opening and closing of the air supply valves 8 and 9, the gas discharge valves 13 and 14, the discharge valves 18 and 19, the equalizing valve 22, the product gas discharge valve 24, and the like are controlled.

なお、上記制御回路27により開閉制御される各電磁弁
は、開弁信号の供給により励磁されたとき開弁し、励磁
されないときにはバネ力で閉弁するようになっている。
Each solenoid valve controlled to be opened and closed by the control circuit 27 is opened when excited by the supply of a valve opening signal, and closed by a spring force when not excited.

第1図中、1点鎖線で囲む部分が製品ガスを生成する
製品ガス生成装置28を構成している。
In FIG. 1, a portion surrounded by a dashed line constitutes a product gas generator 28 that generates product gas.

29は流量調整弁で、上記製品ガス生成装置28で生成さ
れた製品ガスの取出流量を調整する。又、製品タンク20
内に蓄圧された製品ガスは配管30を介して流量調整弁29
に至り、後述するように製品ガスの濃度に応じた流量に
調整され、配管31を介してブースタ(加圧手段)32に供
給される。ブースタ32は高圧用のコンプレッサよりな
り、空圧を動力源として作動するよう構成されている。
尚、ブースタ32の詳細は周知であるのでここでは省略す
る。
Reference numeral 29 denotes a flow control valve for controlling the flow rate of the product gas generated by the product gas generator 28. Also, product tank 20
The product gas stored in the inside is supplied through a pipe 30 to a flow control valve 29.
The flow rate is adjusted to a flow rate corresponding to the concentration of the product gas as described later, and is supplied to a booster (pressurizing means) 32 via a pipe 31. The booster 32 includes a high-pressure compressor, and is configured to operate using air pressure as a power source.
Since the details of the booster 32 are well known, they are omitted here.

ブースタ32により高圧(例えば9〜10kgf/cm2程度)
に圧縮された製品ガスは、配管33を介して高圧用タンク
34に供給される。高圧用タンク34にはタンク内に蓄圧さ
れた製品ガスの圧力を監視する圧力計35が設けられてい
る。36は高圧用タンク34内の高圧製品ガスを取出す取出
配管で、電磁弁よりなる高圧用取出弁37が配設されてい
る。
High pressure by booster 32 (for example, about 9 to 10 kgf / cm 2 )
The product gas compressed to the high pressure tank via pipe 33
Supplied to 34. The high-pressure tank 34 is provided with a pressure gauge 35 for monitoring the pressure of the product gas stored in the tank. Reference numeral 36 denotes an extraction pipe for extracting a high-pressure product gas from the high-pressure tank 34, and a high-pressure extraction valve 37 formed of a solenoid valve is provided.

制御回路27には高圧用タンク34の圧力を監視し、圧力
計35からの出力信号に基づき高圧用タンク34の圧力が所
定圧力(本実施例では8kgf/cm2とする)以下に低下した
ときブースタ32を動作させる圧力監視制御手段27Aと、
製品ガスの濃度を監視し、濃度計25からの出力信号に基
づき製品タンク20内の製品ガスが所定の濃度(例えば窒
素99.9%)を保つように流量調整弁29の弁開度を変更す
る流量監視制御手段27Bとを有する。
The control circuit 27 monitors the pressure of the high-pressure tank 34, and when the pressure of the high-pressure tank 34 falls below a predetermined pressure (8 kgf / cm 2 in this embodiment) based on an output signal from the pressure gauge 35. Pressure monitoring control means 27A for operating the booster 32,
The flow rate that monitors the concentration of the product gas and changes the valve opening of the flow control valve 29 based on the output signal from the concentration meter 25 so that the product gas in the product tank 20 maintains a predetermined concentration (for example, 99.9% nitrogen). Monitoring control means 27B.

ここで、上記高圧気体製造装置の窒素発生サイクルの
動作につき説明する。
Here, the operation of the nitrogen generation cycle of the high-pressure gas producing apparatus will be described.

まず、窒素発生の基本動作について、第2図,第3図
を参照しながら述べる。
First, the basic operation of nitrogen generation will be described with reference to FIG. 2 and FIG.

いま、高圧気体製造装置を起動すると、マイクロコン
ピュータ(図示せず)の制御の下に、窒素発生が行なわ
れる。
Now, when the high-pressure gas production apparatus is started, nitrogen is generated under the control of a microcomputer (not shown).

まず、第3図に示すように、,,の動作が実行
される。第2図中のは、空気供給用弁9と気体排出用
便13が開弁する。第2の吸着槽2には原料タンク4に蓄
圧された圧縮気体が供給され、第2の吸着槽2は加圧状
態になる。そのため吸着剤2Aに酸素が吸着される。一方
第1の吸着槽1は減圧状態にあり、吸着していた酸素が
脱着して排出されている状態を示している。
First, as shown in FIG. 3, the operation of, is performed. In FIG. 2, the air supply valve 9 and the gas discharge stool 13 are opened. The compressed gas stored in the raw material tank 4 is supplied to the second adsorption tank 2, and the second adsorption tank 2 is in a pressurized state. Therefore, oxygen is adsorbed by the adsorbent 2A. On the other hand, the first adsorption tank 1 is in a decompressed state, indicating a state in which the adsorbed oxygen is desorbed and discharged.

次に、第2図中のは空気供給用弁9と気体排出用弁
13の他に、新たに取出用弁19を開弁し、第2の吸着槽2
内の窒素ガスを取出している状態を示している。このと
き、第1の吸着槽1は減圧状態のままである。
Next, FIG. 2 shows an air supply valve 9 and a gas discharge valve.
In addition to 13, the take-out valve 19 is newly opened, and the second adsorption tank 2 is opened.
2 shows a state in which nitrogen gas is taken out from the inside. At this time, the first adsorption tank 1 remains in a reduced pressure state.

次に、第2図中のは均圧操作で、各取出用弁18,1
9、及び空気供給用弁9、気体排出用弁13を開弁すると
ともに均圧用弁22を開弁する。これにより第2の吸着槽
2内に残存する窒素ガスは第1の吸着槽1に回収され、
各吸着槽1,2は均圧となる。なお、前記均圧操作は通常
1〜3秒である。
Next, FIG. 2 shows a pressure equalizing operation.
9, the air supply valve 9 and the gas discharge valve 13 are opened, and the pressure equalizing valve 22 is opened. As a result, the nitrogen gas remaining in the second adsorption tank 2 is collected in the first adsorption tank 1,
Each of the adsorption tanks 1 and 2 has a uniform pressure. The equalizing operation is usually performed for 1 to 3 seconds.

これにより、1サイクルのうちの前半の半サイクルが
終了しとことになり、空気供給用弁8、気体排出用弁14
を開弁することによって、第3図(B)に示すように第
2図中の〜に示す後半の半サイクルを繰返す。かく
して、吸着槽1,2からは各半サイクルの後半で窒素ガス
を取出し、製品タンク20に供給することができる。そし
て、起動後しばらくすると、発生する窒素ガスの純度は
安定する。
As a result, the first half of one cycle is completed, and the air supply valve 8 and the gas discharge valve 14 are completed.
, The second half cycle shown in FIG. 2B is repeated as shown in FIG. 3 (B). Thus, nitrogen gas can be extracted from the adsorption tanks 1 and 2 in the latter half of each half cycle and supplied to the product tank 20. After a while, the purity of the generated nitrogen gas is stabilized.

このようにして、製品タンク20には約4kgf/cm程度に
圧縮された製品ガスが蓄圧される。
In this way, the product gas compressed to about 4 kgf / cm is stored in the product tank 20.

ところが、上記のように吸着槽1,2から交互に製品ガ
スが製品タンク20へ供給されると、製品タンク20内の圧
力は第4図に示すように吸着槽1,2のピーク値(1点鎖
線,2点鎖線で示す)が変動するように伴ない実線で示す
ように変動することになる。このような圧力変動が下流
側へ影響しないように製品ガスの供給圧力を安定させる
ため、減圧弁23aにより取出圧力を4kgf/cm2程度に減圧
する。
However, when the product gas is alternately supplied from the adsorption tanks 1 and 2 to the product tank 20 as described above, the pressure in the product tank 20 becomes the peak value (1) of the adsorption tanks 1 and 2 as shown in FIG. (Indicated by a dashed-dotted line and a two-dotted dashed line) vary as shown by the solid line. In order to stabilize the supply pressure of the product gas so that such pressure fluctuation does not affect the downstream side, the extraction pressure is reduced to about 4 kgf / cm 2 by the pressure reducing valve 23a.

そして、製品ガス生成装置28から取出された製品ガス
は流量調整弁27を通過してブースタ32に至り、ブースタ
32により加圧される。尚、ブースタ32により高圧用タン
ク34に加圧された製品ガスを供給する場合、高圧用タン
ク34の圧力と製品ガス使用流量との関係は第5図中線図
Iのようになる。このような、製品ガス使用流量が高圧
用タンク34の圧力と反比例して直線的に変化してしまう
と、製品ガスを取出す際は常時高圧用タンク34内の圧力
が変動しているため、取出流量を圧力変化に応じて調整
しなければならなくなり、所定の規定流量を維持できな
くなる。そこで、流量調整弁29の弁開度を変更して流量
をQ2,Q3に調整すると第5図中線図II,IIIのように圧力
変動があっても所定の規定流量を維持しうる。しかし、
高圧用タンク34の圧力が急激に降下して、規定圧力の下
限値より高圧用タンク34の圧力が大幅に低くなった場
合、高圧用タンク34内を規定圧力の上限値まで昇圧させ
るのに長時間かかってしまう。
Then, the product gas extracted from the product gas generator 28 passes through the flow control valve 27, reaches the booster 32, and the booster 32.
Pressurized by 32. When the product gas pressurized by the booster 32 is supplied to the high-pressure tank 34, the relationship between the pressure of the high-pressure tank 34 and the flow rate of the product gas is as shown in FIG. If the flow rate of the product gas changes linearly in inverse proportion to the pressure of the high-pressure tank 34, the pressure in the high-pressure tank 34 always fluctuates when extracting product gas. The flow rate must be adjusted according to the pressure change, and a predetermined specified flow rate cannot be maintained. Therefore, if the flow rate is adjusted to Q 2 and Q 3 by changing the valve opening of the flow control valve 29, a predetermined specified flow rate can be maintained even if there is a pressure fluctuation as shown in the II and III diagrams in FIG. . But,
When the pressure in the high-pressure tank 34 drops sharply and the pressure in the high-pressure tank 34 becomes significantly lower than the lower limit of the specified pressure, it takes a long time to raise the pressure in the high-pressure tank 34 to the upper limit of the specified pressure. It takes time.

そのため、本実施例では制限回路27は圧力監視制御手
段27A及び流量監視制御手段27Bの作用により第6図に示
す処理を実行する。即ち、制御回路27は後述するように
高圧用タンク34の圧力及び製品タンク20内の酸素濃度を
監視しながら流量調整弁29、ブースタ32を制御して最適
な方法で製品ガスの高圧化を図る。
Therefore, in this embodiment, the limiting circuit 27 executes the processing shown in FIG. 6 by the action of the pressure monitoring control means 27A and the flow rate monitoring control means 27B. That is, the control circuit 27 controls the flow regulating valve 29 and the booster 32 while monitoring the pressure of the high-pressure tank 34 and the oxygen concentration in the product tank 20 to increase the pressure of the product gas in an optimal manner as described later. .

まず、制御回路27は第6図中ステップS1(以下「ステ
ップ」を省略する)において製品タンク20の酸素濃度が
規定値以上(N299.9%予め濃度設定スイッチ26により設
定されている)になるとS2でブースタ32を起動する。ブ
ースタ32は製品タンク20の製品ガスを加圧して高圧用タ
ンク34に高圧製品ガスを供給する。ブースタ32の起動は
高圧用タンク34の圧力が規定圧力の上限値(本実施例で
は10kgf/cm2とする)に達するまで継続される。即ち、S
3において高圧用タンク34の圧力が限定圧力の上限値に
達すると、S4に移りブースタ32を停止させ、続いて高圧
用取出弁37を開弁して高圧製品ガスの取出しを始める。
First, the control circuit 27 comes to Figure 6 in step S1 (hereinafter abbreviated to "step") in the oxygen concentration of the product tank 20 (which is set by the N 2 99.9% advance concentration setting switch 26) greater than or equal to a prescribed value Activate the booster 32 in S2. The booster 32 pressurizes the product gas in the product tank 20 and supplies the high-pressure product gas to the high-pressure tank 34. The activation of the booster 32 is continued until the pressure of the high-pressure tank 34 reaches the upper limit of the specified pressure (in this embodiment, 10 kgf / cm 2 ). That is, S
When the pressure of the high-pressure tank 34 reaches the upper limit value of the limited pressure in 3, the process proceeds to S4, where the booster 32 is stopped, and then the high-pressure discharge valve 37 is opened to start discharging the high-pressure product gas.

そして、高圧製品ガスの取出しは高圧用タンク34内の
圧力が降下を始め規定圧力の下限値(本実施例では8kgf
/cm2とする)になるまで続く。
Then, when the high-pressure product gas is taken out, the pressure in the high-pressure tank 34 starts to drop and the lower limit of the specified pressure (8 kgf in this embodiment)
/ cm 2 ).

S5において規定圧力の下限値に達すると、S6に移り再
びブースタ32を起動させる。
When the lower limit of the specified pressure is reached in S5, the process proceeds to S6, where the booster 32 is started again.

S7において製品タンク20内の酸素濃度を監視してお
り、酸素濃度が基準濃度(本実施例ではN299%とする)
以上であると、S8に移り高圧用タンク34の圧力を監視す
る。そして、この圧力が基準圧力(本実施例では9kgf/c
m2)以下に降下しているときはS9に移り流量調整弁29の
弁開度をさらに開にして流量をQ2に調整する。又、S7で
製品タンク20内の酸素濃度が基準濃度に達していないと
きはS10に移り流量調整弁29の弁開度を絞り流量をQ3
減少させる。又S8で高圧用タンク34内が基準圧力以上の
ときもS10に移り流量調整弁29を絞る。
At S7, the oxygen concentration in the product tank 20 is monitored, and the oxygen concentration is the reference concentration (N 2 99% in this embodiment).
If so, the process proceeds to S8, where the pressure in the high-pressure tank 34 is monitored. This pressure is equal to the reference pressure (9 kgf / c in this embodiment).
m 2) while falling below in the open further valve opening degree of the flow rate adjusting valve 29 moves to S9, adjust the flow rate Q 2. Also, reducing the flow restriction of the valve opening degree of the flow regulating valve 29 moves to S10 when the oxygen concentration in the product tank 20 has not reached the reference concentration Q 3 at S7. Also in S8, when the pressure in the high-pressure tank 34 is equal to or higher than the reference pressure, the process proceeds to S10, and the flow control valve 29 is throttled.

次のS11では高圧用タンク34内の圧力が規定圧力の上
限値に達していないときは、S7に戻り、上記S7〜S10の
処理を繰り返す。又、S11で高圧用タンク34内の圧力が
規定圧力の上限値に達すると、S12に移りブースタ32を
停止させS5に戻る。そして、高圧用タンク34から高圧製
品ガスが取出されるとともに高圧用タンク34の圧力が低
下すると再びS5〜S12の処理が繰り返し実行される。
In the next S11, when the pressure in the high-pressure tank 34 has not reached the upper limit value of the specified pressure, the process returns to S7, and the processes of S7 to S10 are repeated. When the pressure in the high-pressure tank 34 reaches the upper limit of the specified pressure in S11, the process proceeds to S12, where the booster 32 is stopped, and the process returns to S5. Then, when the high-pressure product gas is taken out from the high-pressure tank 34 and the pressure in the high-pressure tank 34 decreases, the processing of S5 to S12 is repeatedly executed again.

このように、製品タンク20内の酸素濃度及び高圧化タ
ンク34の圧力の大きさを監視しながら流量調整弁29の弁
開度を調整してブースタ32を作動させるため、製品タン
ク20内の製品ガスの酸素濃度が基準濃度に達していない
ときは流量が増加してしまうことによる、製品タンク20
内の製品ガス濃度の急減が防止され、且つ高圧用タンク
34内の圧力が規定圧力の上限に達しているのにブースタ
32を必要以上に作動させることを防止する。よって、ブ
ースタ32は高圧用タンク34の圧力の大きさに応じて効率
的に駆動される。
As described above, the booster 32 is operated by adjusting the valve opening of the flow control valve 29 while monitoring the oxygen concentration in the product tank 20 and the magnitude of the pressure in the high-pressure tank 34. When the oxygen concentration of the gas does not reach the reference concentration, the flow rate will increase and the product tank 20
Prevents a sudden decrease in product gas concentration in the tank, and a high pressure tank
Although the pressure in 34 has reached the upper limit of the specified pressure, the booster
Prevent 32 from operating more than necessary. Therefore, the booster 32 is efficiently driven according to the magnitude of the pressure in the high-pressure tank 34.

又、上記製品タンク20の基準濃度及び高圧用タンク34
の基準圧力は夫々所望とする値に設定することができ
る。
The reference concentration of the product tank 20 and the high pressure tank 34
Can be set to desired values.

尚、上記実施例では窒素ガスを高圧化する装置を例に
挙げたが、窒素以外の例えば酸素ガスを高圧化する場合
も本発明が適用できるのは言うまでもない。
In the above embodiment, the apparatus for increasing the pressure of nitrogen gas has been described as an example. However, it is needless to say that the present invention can be applied to the case of increasing the pressure of oxygen gas other than nitrogen, for example.

発明の効果 上述の如く、本発明になる高圧気体製造装置は、製品
ガス生成装置で生成された製品ガスの濃度を監視しなが
ら流量調整して製品ガスを高圧化するため、製品ガスの
規定濃度を維持しつつ短時間で昇圧させることができ、
高圧の製品ガスを安定供給することができる。又、高圧
用タンクの製品ガスを急激に使用しても、製品ガスの規
定濃度を維持しながら効率良く加圧することができる。
さらに、高圧の製品ガスを短時間に多量に継続的に使用
する場合にも有効に機能して高圧の製品ガスを供給しう
る等の特長を有する。
Effect of the Invention As described above, the high-pressure gas production apparatus according to the present invention adjusts the flow rate while monitoring the concentration of the product gas generated by the product gas generation apparatus to increase the pressure of the product gas. Can be boosted in a short time while maintaining
High pressure product gas can be supplied stably. Even if the product gas in the high-pressure tank is used suddenly, it is possible to efficiently pressurize the product gas while maintaining the specified concentration.
Furthermore, it has a feature that it functions effectively and can supply high-pressure product gas even when a large amount of high-pressure product gas is continuously used in a short time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明になる高圧気体製造装置の概略構成図、
第2図,第3図は夫々製品ガス生成工程を説明するため
の図、第4図は吸着槽及び製品タンクの圧力変動を説明
するための線図、第5図は高圧用タンクの圧力と製品ガ
ス使用量との関係を示す線図、第6図は制御回路が実行
する処理を説明するためのフローチャートである。 1,2……吸着槽、3……コンプレッサ、4……原料タン
ク、20……製品タンク、24……製品ガス取出弁、25……
濃度計、26……濃度設定スイッチ、27……制御回路、27
A……圧力監視制御手段、27B……流量監視制御手段、28
……製品ガス生成装置、29……流量調整弁、32……ブー
スタ、34……高圧用タンク、35……圧力計。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a high-pressure gas producing apparatus according to the present invention,
2 and 3 are diagrams for explaining a product gas generation process, respectively. FIG. 4 is a diagram for explaining pressure fluctuations of an adsorption tank and a product tank. FIG. FIG. 6 is a flow chart for explaining the processing executed by the control circuit. 1,2 ... Adsorption tank, 3 ... Compressor, 4 ... Raw material tank, 20 ... Product tank, 24 ... Product gas outlet valve, 25 ...
Densitometer, 26: density setting switch, 27: control circuit, 27
A: Pressure monitoring control means, 27B ... Flow monitoring control means, 28
………………………………………………………………………………………… ·············································································

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】吸着剤が充填された吸着槽に圧縮気体を供
給して製品ガスを生成する製品ガス生成装置と、 該製品ガス生成装置で生成された製品ガスの取出流量を
調整する流量調整弁と、 該流量調整弁から吐出された製品ガスを加圧する加圧手
段と、 該加圧手段により高圧化された製品ガスを貯溜する高圧
用タンクと、 前記高圧用タンクの圧力を監視し、前記高圧用タンクの
圧力が所定圧力以下に低下したとき前記加圧手段を動作
させる圧力監視制御手段と、 前記製品ガスの濃度を監視し、前記製品ガスが所定の濃
度を保つように流量調整弁の弁開度を変更する流量監視
制御手段と、 よりなることを特徴とする高圧気体製造装置。
1. A product gas generator for supplying a compressed gas to an adsorption tank filled with an adsorbent to generate a product gas, and a flow rate adjusting device for adjusting a removal flow rate of the product gas generated by the product gas generator. A valve, a pressurizing means for pressurizing the product gas discharged from the flow control valve, a high-pressure tank for storing the product gas pressurized by the pressurizing means, and monitoring the pressure of the high-pressure tank, Pressure monitoring control means for operating the pressurizing means when the pressure of the high-pressure tank falls below a predetermined pressure; anda flow regulating valve for monitoring the concentration of the product gas and maintaining the product gas at a predetermined concentration. And a flow rate monitoring control means for changing a valve opening degree of the high pressure gas producing apparatus.
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