JP2971195B2 - 圧力スイング式ガス分離装置 - Google Patents
圧力スイング式ガス分離装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガス中の特定成分を吸
着剤に吸着させ、減圧下で吸着された前記特定成分を吸
着剤より脱着させてガスの精製，回収等を行なう圧力ス
イング式（以下ＰＳＡという）ガス分離装置に関する。
着剤に吸着させ、減圧下で吸着された前記特定成分を吸
着剤より脱着させてガスの精製，回収等を行なう圧力ス
イング式（以下ＰＳＡという）ガス分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＰＳＡガス分離装置を図１２に示
す。吸着器０２内に吸着剤０１が充填されており、吸着
器０２の一端から未処理ガス導入バルブ０１３と真空排
気バルブ０１５へ配管が接続されており、吸着器０２の
他端から処理済ガス排出バルブ０１４と精製ガス導入バ
ルブ０１６へ配管が接続されている。
す。吸着器０２内に吸着剤０１が充填されており、吸着
器０２の一端から未処理ガス導入バルブ０１３と真空排
気バルブ０１５へ配管が接続されており、吸着器０２の
他端から処理済ガス排出バルブ０１４と精製ガス導入バ
ルブ０１６へ配管が接続されている。
【０００３】この従来のＰＳＡ装置では、吸着工程にお
いて、真空排気バルブ０１５および精製ガス導入バルブ
０１６を閉じ、未処理ガス導入バルブ０１３および処理
ガス排出バルブ０１４を開いて吸着器０２内に未処理ガ
スを流し、ガス中の特定成分（例えばＣＯ2 、ＮＨ3 、
Ｏ2 、フロンなど）を吸着剤０１に吸着させ、吸着剤０
１に吸着されずに流過した処理済みガスが得られる。
いて、真空排気バルブ０１５および精製ガス導入バルブ
０１６を閉じ、未処理ガス導入バルブ０１３および処理
ガス排出バルブ０１４を開いて吸着器０２内に未処理ガ
スを流し、ガス中の特定成分（例えばＣＯ2 、ＮＨ3 、
Ｏ2 、フロンなど）を吸着剤０１に吸着させ、吸着剤０
１に吸着されずに流過した処理済みガスが得られる。
【０００４】次いで、脱着工程においては吸着工程と逆
のバルブ操作を行ない、図示しない真空ポンプによって
吸着器０２内を減圧するとともに、吸着器０２内に精製
ガスを少量流す。すると、吸着剤０１に吸着されていた
特定成分が脱着し、真空排出バルブ０１５を通って排出
される。
のバルブ操作を行ない、図示しない真空ポンプによって
吸着器０２内を減圧するとともに、吸着器０２内に精製
ガスを少量流す。すると、吸着剤０１に吸着されていた
特定成分が脱着し、真空排出バルブ０１５を通って排出
される。
【０００５】以上のサイクルを繰り返し行なうことによ
り、未処理ガス中の特定ガス成分を回収、又は特定ガス
成分の精製が行なわれる。
り、未処理ガス中の特定ガス成分を回収、又は特定ガス
成分の精製が行なわれる。
【０００６】前記従来のＰＳＡガス分離装置では、吸着
器内で吸着工程と脱着工程が繰り返して行なわれ、また
これらの工程は多数のバルブ操作になる間欠作動によっ
て行なわれるために、以下の欠点を有している。 （１） １サイクルの時間が数分と長いために、多量の
吸着剤を必要とする。 （２） 未処理ガスのガス供給装置、真空排気装置（真
空ポンプ）はいづれも連続回転のターボ機械であり、間
欠作動とマッチングせず効率が低い。すなわち、吸着工
程では真空排気装置が、脱着工程ではガス供給装置が、
それぞれ無駄な仕事をすることとなり、単位動力あたり
のガス分離効率がわるい欠点を有している。 （３） ＰＳＡガス分離装置の大容量化については、吸
着剤の増加と共に大型のバルブを多数必要とし、また、
開閉制御を必要とするために高コストとなる。 （４） バルブの開閉にともなう衝撃音、ならびに回路
内のガス圧力変動が急激なために騒音が大きいという欠
点を有している。
器内で吸着工程と脱着工程が繰り返して行なわれ、また
これらの工程は多数のバルブ操作になる間欠作動によっ
て行なわれるために、以下の欠点を有している。 （１） １サイクルの時間が数分と長いために、多量の
吸着剤を必要とする。 （２） 未処理ガスのガス供給装置、真空排気装置（真
空ポンプ）はいづれも連続回転のターボ機械であり、間
欠作動とマッチングせず効率が低い。すなわち、吸着工
程では真空排気装置が、脱着工程ではガス供給装置が、
それぞれ無駄な仕事をすることとなり、単位動力あたり
のガス分離効率がわるい欠点を有している。 （３） ＰＳＡガス分離装置の大容量化については、吸
着剤の増加と共に大型のバルブを多数必要とし、また、
開閉制御を必要とするために高コストとなる。 （４） バルブの開閉にともなう衝撃音、ならびに回路
内のガス圧力変動が急激なために騒音が大きいという欠
点を有している。
【０００７】この欠点を解消するために、本出願人は、
特願平３−１０４３０４号の回転式バルブを有するＰＳ
Ａガス分離装置を発明した。この装置は、図７ないし図
１１に示すように、吸着器０２と接続されたマニホール
ド０４とガス供給源に接続された開口部０５ｂおよび真
空排気源に接続された開口部０５ａ等をもつマニホール
ド０５とが向かい合っており、この間に回転する弁板０
６を備えているものであり、吸着器において順次吸着，
脱着を起こさせるようになっている。
特願平３−１０４３０４号の回転式バルブを有するＰＳ
Ａガス分離装置を発明した。この装置は、図７ないし図
１１に示すように、吸着器０２と接続されたマニホール
ド０４とガス供給源に接続された開口部０５ｂおよび真
空排気源に接続された開口部０５ａ等をもつマニホール
ド０５とが向かい合っており、この間に回転する弁板０
６を備えているものであり、吸着器において順次吸着，
脱着を起こさせるようになっている。
【０００８】即ち、円筒状の吸着器０２は、図１１に示
すように、吸着剤０１を充填した複数の室０２′に仕切
られており、各室０２′の上部から吸着器０２の下部に
取付けられた円板状のマニホールド０４へ独立した配管
０３が接続されている。同マニホールド０４には図８に
示すように、各室０２′の下部に連通した複数の開口０
４ａと各室０２′の配管０３に連通した複数の開口０４
ｂが設けられている。マニホールド５には、図１０に示
すように、真空源側の開口０５ａ，未処理ガス側の開口
０５ｂ，精製ガス側の開口０５ｃ及び処理済みガス側の
開口０５ｄが設けられている。一方、マニホールド０
４，０５の間に介装された弁板０６には、図９に示すよ
うに、マニホールド０５の前記開口０５ａに接続可能な
開口０６ｆ，前記開口０５ｂに接続可能な開口０６ｄ，
前記開口０５ｃに接続可能な開口０６ｅ，前記開口０５
ｄに接続可能な開口０６ｃが設けられており、かつ、前
記開口０６ｃ，０６ｅはマニホールド０４の開口０４ｂ
に接続可能であり、前記開口０６ｄ，０６ｆは開口０４
ａに接続可能となっている。
すように、吸着剤０１を充填した複数の室０２′に仕切
られており、各室０２′の上部から吸着器０２の下部に
取付けられた円板状のマニホールド０４へ独立した配管
０３が接続されている。同マニホールド０４には図８に
示すように、各室０２′の下部に連通した複数の開口０
４ａと各室０２′の配管０３に連通した複数の開口０４
ｂが設けられている。マニホールド５には、図１０に示
すように、真空源側の開口０５ａ，未処理ガス側の開口
０５ｂ，精製ガス側の開口０５ｃ及び処理済みガス側の
開口０５ｄが設けられている。一方、マニホールド０
４，０５の間に介装された弁板０６には、図９に示すよ
うに、マニホールド０５の前記開口０５ａに接続可能な
開口０６ｆ，前記開口０５ｂに接続可能な開口０６ｄ，
前記開口０５ｃに接続可能な開口０６ｅ，前記開口０５
ｄに接続可能な開口０６ｃが設けられており、かつ、前
記開口０６ｃ，０６ｅはマニホールド０４の開口０４ｂ
に接続可能であり、前記開口０６ｄ，０６ｆは開口０４
ａに接続可能となっている。
【０００９】この装置においては、吸着，脱着の切替え
は、弁板０６の回転によって行なわれ、例えば吸着時に
は、マニホールド０４の開口０４ａは開口０６ｄを介し
てマニホールド０５の未処理ガス側の開口０５ｂと接続
され、マニホールド０４の開口０４ｂは開口０６ｃを介
してマニホールド０５の処理済みガス側の開口０５ｄと
接続され、未処理ガスを吸着器の部屋０２′内へ導入し
て吸着剤による吸着が行なわれ、吸着剤を流過した処理
済みガスは吸着器の部屋０２′から排出される。前記弁
板０６の一回転につき、吸着器０２の各部屋０２′内で
１サイクルの吸着・脱着が行なわれる。
は、弁板０６の回転によって行なわれ、例えば吸着時に
は、マニホールド０４の開口０４ａは開口０６ｄを介し
てマニホールド０５の未処理ガス側の開口０５ｂと接続
され、マニホールド０４の開口０４ｂは開口０６ｃを介
してマニホールド０５の処理済みガス側の開口０５ｄと
接続され、未処理ガスを吸着器の部屋０２′内へ導入し
て吸着剤による吸着が行なわれ、吸着剤を流過した処理
済みガスは吸着器の部屋０２′から排出される。前記弁
板０６の一回転につき、吸着器０２の各部屋０２′内で
１サイクルの吸着・脱着が行なわれる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本出願人の出願に係る
前記回転式バルブを有するＰＳＡガス分離装置の利点と
欠点を次に挙げる。
前記回転式バルブを有するＰＳＡガス分離装置の利点と
欠点を次に挙げる。
【００１１】利点 １． 吸着器単体運動のものに比べ、サイクルタイムを
縮めることができるため、吸着剤の量を 1／5 〜 1／10
に少量化できる。 ２． ガス供給，真空排気装置に待ち時間が無いため、
動力損失が少なく効率が高い。 ３． ON／OFF バルブの組み合わせより構造が単純で、
大容量化が容易であり、かつ低コストである。 ４． 回路内のガス圧力変動が従来より小さく、低騒音
である。
縮めることができるため、吸着剤の量を 1／5 〜 1／10
に少量化できる。 ２． ガス供給，真空排気装置に待ち時間が無いため、
動力損失が少なく効率が高い。 ３． ON／OFF バルブの組み合わせより構造が単純で、
大容量化が容易であり、かつ低コストである。 ４． 回路内のガス圧力変動が従来より小さく、低騒音
である。
【００１２】欠点 １． ガス源、および真空排気源と接続される４つのポ
ートは、半径方向に配置される必要があり、レイアウト
の自由度が無い。 ２． 前記１に伴って、弁板の径は大型化するが、この
とき、摺動によるトルクが大きくなり、駆動装置が大型
化する。また、動力損失が大きい。 ３． 外側部分で摺動速度が大きくなるため、摺動面設
計が難しい。これが、回転数アップ（サイクルタイム短
縮）のネックとなる。 ４． マニホールドの半周にわたる大きな連続したシー
ル部を設ける必要がある。
ートは、半径方向に配置される必要があり、レイアウト
の自由度が無い。 ２． 前記１に伴って、弁板の径は大型化するが、この
とき、摺動によるトルクが大きくなり、駆動装置が大型
化する。また、動力損失が大きい。 ３． 外側部分で摺動速度が大きくなるため、摺動面設
計が難しい。これが、回転数アップ（サイクルタイム短
縮）のネックとなる。 ４． マニホールドの半周にわたる大きな連続したシー
ル部を設ける必要がある。
【００１３】本発明は、以上の回転バルブ式ＰＳＡガス
分離装置の利点を維持したままに、以上の欠点を解決す
ることができるＰＳＡガス分離装置を提供しようとする
ものである。
分離装置の利点を維持したままに、以上の欠点を解決す
ることができるＰＳＡガス分離装置を提供しようとする
ものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、切換バルブを
介してガス供給源と真空排気源とに接続される吸着部を
備えたＰＳＡガス分離装置において；前記切換バルブ
は；吸着部に接続された開口をもつ第１のマニホール
ド；ガス供給源に接続された開口と真空排気源に接続さ
れた開口をもつ第２のマニホールド；及び前記第１のマ
ニホールドと第２のマニホールドの間に介装され、前記
第１のマニホールドの開口に連通した開口をもつ弁板に
よって構成され；前記弁板は、前記第１及び第２のマニ
ホールドの間で間隔をおかれ、かつ、前記弁板に垂直を
なす平行２軸まわりに同一方向に等しい回転半径で回転
する旋回運動をなし、その開口を前記第２のマニホール
ドのガス供給源に接続された開口と真空排気源に接続さ
れた開口に順次接続させるようにしたことを特徴とす
る。
介してガス供給源と真空排気源とに接続される吸着部を
備えたＰＳＡガス分離装置において；前記切換バルブ
は；吸着部に接続された開口をもつ第１のマニホール
ド；ガス供給源に接続された開口と真空排気源に接続さ
れた開口をもつ第２のマニホールド；及び前記第１のマ
ニホールドと第２のマニホールドの間に介装され、前記
第１のマニホールドの開口に連通した開口をもつ弁板に
よって構成され；前記弁板は、前記第１及び第２のマニ
ホールドの間で間隔をおかれ、かつ、前記弁板に垂直を
なす平行２軸まわりに同一方向に等しい回転半径で回転
する旋回運動をなし、その開口を前記第２のマニホール
ドのガス供給源に接続された開口と真空排気源に接続さ
れた開口に順次接続させるようにしたことを特徴とす
る。
【００１５】
【作用】本発明では、弁板が前記のような旋回運動をす
ることによって、第２のマニホールドのガス供給源に接
続された開口と真空排気源に接続された開口は、弁板の
開口を介して第１のマニホールドの開口に順次接続され
る。第１のマニホールドの開口がガス供給源と接続され
た時には、ガスが吸着部へ導入されて吸着剤によるガス
中の特定成分の吸着が行なわれる。一方、第１のマニホ
ールドの開口が真空排気源に接続された時には、吸着部
内が減圧されて吸着剤に吸着されたガス中の特定成分が
脱着されて吸着部より排出される。このようにして、吸
着剤による吸着，脱着が弁板の旋回運動に伴って繰り返
して行なわれる。
ることによって、第２のマニホールドのガス供給源に接
続された開口と真空排気源に接続された開口は、弁板の
開口を介して第１のマニホールドの開口に順次接続され
る。第１のマニホールドの開口がガス供給源と接続され
た時には、ガスが吸着部へ導入されて吸着剤によるガス
中の特定成分の吸着が行なわれる。一方、第１のマニホ
ールドの開口が真空排気源に接続された時には、吸着部
内が減圧されて吸着剤に吸着されたガス中の特定成分が
脱着されて吸着部より排出される。このようにして、吸
着剤による吸着，脱着が弁板の旋回運動に伴って繰り返
して行なわれる。
【００１６】また、弁板は旋回運動を行なうために、そ
の回転半径を小さくして摺動速度を下げることが可能で
あり、弁板の回転に要するトルク、従って駆動動力が軽
減される。
の回転半径を小さくして摺動速度を下げることが可能で
あり、弁板の回転に要するトルク、従って駆動動力が軽
減される。
【００１７】また更に、弁板の旋回運動によって両マニ
ホールドの開口の接続・遮断を行なっているために、開
口の配置上の自由度が大きく、装置が小型化される。
ホールドの開口の接続・遮断を行なっているために、開
口の配置上の自由度が大きく、装置が小型化される。
【００１８】
【実施例】本発明の第１の実施例を、図１ないし図４に
よって説明する。２は吸着剤１が充填され縦方向に４分
割した吸着部２′をもつ円筒状の吸着器であり、その下
部に円板状の第１のマニホールド４が取付けられてい
る。同マニホールド４には各吸着部２′の下部に開口す
る円形の開口４ａが設けられており、また、同開口４ａ
の外方には、各吸着部２′の上部に接続された配管３に
接続された円形の開口４ｂが設けられている。各吸着部
２′に対応する４組の開口４ａ，４ｂは、吸着器２の半
径方向に配置される。
よって説明する。２は吸着剤１が充填され縦方向に４分
割した吸着部２′をもつ円筒状の吸着器であり、その下
部に円板状の第１のマニホールド４が取付けられてい
る。同マニホールド４には各吸着部２′の下部に開口す
る円形の開口４ａが設けられており、また、同開口４ａ
の外方には、各吸着部２′の上部に接続された配管３に
接続された円形の開口４ｂが設けられている。各吸着部
２′に対応する４組の開口４ａ，４ｂは、吸着器２の半
径方向に配置される。
【００１９】５は、前記第１のマニホールド４の下方に
平行に配置された円板状の第２のマニホールドで、同マ
ニホールド５には、図３に示すように、前記各第１のマ
ニホールド４の吸着部２′に対応する開口４ａ，４ｂに
対応して吸着器２の半径方向に同じ径の円形の開口５
ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが内方から外方へ順次設けられて
いる。前記開口５ａ，５ｂは前記第１のマニホールドの
開口４ａの下方に、また、前記開口５ｃ，５ｄは前記第
１のマニホールドの開口４ｂの下方に、それぞれ配置さ
れる。
平行に配置された円板状の第２のマニホールドで、同マ
ニホールド５には、図３に示すように、前記各第１のマ
ニホールド４の吸着部２′に対応する開口４ａ，４ｂに
対応して吸着器２の半径方向に同じ径の円形の開口５
ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが内方から外方へ順次設けられて
いる。前記開口５ａ，５ｂは前記第１のマニホールドの
開口４ａの下方に、また、前記開口５ｃ，５ｄは前記第
１のマニホールドの開口４ｂの下方に、それぞれ配置さ
れる。
【００２０】６は、前記第１及び第２のマニホールド
４，５間に摺動可能に介装された弁板であり、同弁板６
は、吸着器２の中心に対して対向する両端部において同
弁板６に垂直な軸７′a ，７′b まわりに同一の偏心量
ｒをもって同一方向に回転する偏心板７ａ，７ｂによっ
て旋回運動をするようになっている。また、弁板６に
は、上記旋回運動中に第１のマニホールド４の各開口４
ａ，４ｂにそれぞれ内接するように移動し、前記第２の
マニホールド５の開口５ａ〜５ｄと等径の円形の開口６
ａ，６ｂが吸着器２の半径方向に設けられている。同開
口６ａ及び６ｂは、図３及び図４に示すように、弁板６
の旋回運動に伴って、対応する第２のマニホールド５の
開口５ａ，５ｂ及び５ｃ，５ｄに順次それぞれ開口する
ようになっている。
４，５間に摺動可能に介装された弁板であり、同弁板６
は、吸着器２の中心に対して対向する両端部において同
弁板６に垂直な軸７′a ，７′b まわりに同一の偏心量
ｒをもって同一方向に回転する偏心板７ａ，７ｂによっ
て旋回運動をするようになっている。また、弁板６に
は、上記旋回運動中に第１のマニホールド４の各開口４
ａ，４ｂにそれぞれ内接するように移動し、前記第２の
マニホールド５の開口５ａ〜５ｄと等径の円形の開口６
ａ，６ｂが吸着器２の半径方向に設けられている。同開
口６ａ及び６ｂは、図３及び図４に示すように、弁板６
の旋回運動に伴って、対応する第２のマニホールド５の
開口５ａ，５ｂ及び５ｃ，５ｄに順次それぞれ開口する
ようになっている。
【００２１】また、前記第２マニホールドの開口５ａは
真空排気源に、５ｂに未処理ガス源に、５ｃは精製ガス
源に、５ｄは処理済みガス源にそれぞれ接続されてい
る。
真空排気源に、５ｂに未処理ガス源に、５ｃは精製ガス
源に、５ｄは処理済みガス源にそれぞれ接続されてい
る。
【００２２】更に、図３において、ア，イ，ウ，エは、
それぞれ各吸着部２′に対応する部分を示す。また、各
吸着部２′においては、弁板６の開口６ａ及び６ｂから
その運動の仮想中心へ向かうベクトルと第２のマニホー
ルド５の開口５ａから５ｂ及び５ｃから５ｄへ向かうベ
クトルとがなす角度がそれぞれπ／２ラジアンずつ異な
っている。なお、これは本実施例において吸着部が４つ
に分割されているからπ／２ラジアンずつ変えることが
最適であるのであって、一般にｎ分割されている場合に
は２π／ｎラジアンずつ変えることが最適である。
それぞれ各吸着部２′に対応する部分を示す。また、各
吸着部２′においては、弁板６の開口６ａ及び６ｂから
その運動の仮想中心へ向かうベクトルと第２のマニホー
ルド５の開口５ａから５ｂ及び５ｃから５ｄへ向かうベ
クトルとがなす角度がそれぞれπ／２ラジアンずつ異な
っている。なお、これは本実施例において吸着部が４つ
に分割されているからπ／２ラジアンずつ変えることが
最適であるのであって、一般にｎ分割されている場合に
は２π／ｎラジアンずつ変えることが最適である。
【００２３】本実施例において、特定の吸着部２′に対
応する弁板６の開口６ａと第２のマニホールド５の開口
５ａ，５ｂの関係が、図４に示されている。図４では 1
／8サイクル毎に前記関係を図３（Ａ）〜（Ｉ）に示し
たものであって、開口６ａが開口５ａ又は５ｂに重った
状態がハッチングで示されると共に、開口６ａの移動方
向が矢印ａで示されている。また図示していないが、弁
板６の開口６ｂと第２マニホールド５の開口５ｃ，５ｄ
の関係も、図４（Ａ）〜（Ｉ）と同様になる。同図に示
すように、開口６ａは、弁板６の旋回運動に伴って矢印
ａに示すように、仮想中心Ｏのまわりに半径ｒの円運動
をする。
応する弁板６の開口６ａと第２のマニホールド５の開口
５ａ，５ｂの関係が、図４に示されている。図４では 1
／8サイクル毎に前記関係を図３（Ａ）〜（Ｉ）に示し
たものであって、開口６ａが開口５ａ又は５ｂに重った
状態がハッチングで示されると共に、開口６ａの移動方
向が矢印ａで示されている。また図示していないが、弁
板６の開口６ｂと第２マニホールド５の開口５ｃ，５ｄ
の関係も、図４（Ａ）〜（Ｉ）と同様になる。同図に示
すように、開口６ａは、弁板６の旋回運動に伴って矢印
ａに示すように、仮想中心Ｏのまわりに半径ｒの円運動
をする。
【００２４】この場合、例えば、開口６ａが開口５ｂと
接続されている（このとき開口６ｂも開口５ｄと接続さ
れている）図４（Ｂ）〜（Ｄ）の状態では、未処理ガス
が開口５ｂ，開口６ａ，開口４ａを経て吸着部２′へ導
入されて、未処理ガス中の特定成分が吸着剤１に吸着さ
れ、処理済みガスが吸着部２′から配管３，開口４ｂ，
開口６ｂ，開口５ｄを経て排出される吸着工程が行なわ
れる。一方、開口６ａが開口５ａと接続されている（こ
のとき開口６ｂも開口５ｃと接続されている）図４
（Ｆ）〜（Ｇ）の状態では、精製ガスが開口５ｃ，開口
６ｂ，開口４ｂ，配管３を経て吸着部２′へ導入される
と共に、吸着部２′が開口４ａ，開口６ａ，開口５ａを
経て真空排気源へ接続され、吸着剤１に吸着されていた
前記特定成分が脱着されて吸着部２′から排出される脱
着工程が行なわれる。また、図４（Ａ），（Ｅ），
（Ｉ）は、前記両工程の中間の中立工程である。以上の
各工程が弁板６の１回の旋回運動毎に繰り返して行なわ
れる。
接続されている（このとき開口６ｂも開口５ｄと接続さ
れている）図４（Ｂ）〜（Ｄ）の状態では、未処理ガス
が開口５ｂ，開口６ａ，開口４ａを経て吸着部２′へ導
入されて、未処理ガス中の特定成分が吸着剤１に吸着さ
れ、処理済みガスが吸着部２′から配管３，開口４ｂ，
開口６ｂ，開口５ｄを経て排出される吸着工程が行なわ
れる。一方、開口６ａが開口５ａと接続されている（こ
のとき開口６ｂも開口５ｃと接続されている）図４
（Ｆ）〜（Ｇ）の状態では、精製ガスが開口５ｃ，開口
６ｂ，開口４ｂ，配管３を経て吸着部２′へ導入される
と共に、吸着部２′が開口４ａ，開口６ａ，開口５ａを
経て真空排気源へ接続され、吸着剤１に吸着されていた
前記特定成分が脱着されて吸着部２′から排出される脱
着工程が行なわれる。また、図４（Ａ），（Ｅ），
（Ｉ）は、前記両工程の中間の中立工程である。以上の
各工程が弁板６の１回の旋回運動毎に繰り返して行なわ
れる。
【００２５】また、各吸着部２′においては、図３に示
すように、前記の吸着工程，脱着工程，中立工程が、 1
／4 づつ位相を異にして行なわれることとなり、吸着剤
１による吸着，脱着がいづれかの吸着部２′において同
時に併行して行なわれる。
すように、前記の吸着工程，脱着工程，中立工程が、 1
／4 づつ位相を異にして行なわれることとなり、吸着剤
１による吸着，脱着がいづれかの吸着部２′において同
時に併行して行なわれる。
【００２６】以上の各工程を行なわせる弁板６の運動
は、偏心量ｒをもつ偏心円板７ａ，７ｂの回転による旋
回運動であり、旋回運動の回転半径である偏心量ｒは小
さいもので十分であり、従って、図７ないし図１１に示
される回転式バルブを有するＰＳＡガス分離装置と比較
して、本実施例では弁板６の摺動速度を小さくすること
ができ、所要駆動動力を軽減することができる。
は、偏心量ｒをもつ偏心円板７ａ，７ｂの回転による旋
回運動であり、旋回運動の回転半径である偏心量ｒは小
さいもので十分であり、従って、図７ないし図１１に示
される回転式バルブを有するＰＳＡガス分離装置と比較
して、本実施例では弁板６の摺動速度を小さくすること
ができ、所要駆動動力を軽減することができる。
【００２７】また、本実施例は、弁板６を旋回運動させ
ているために、前記図７ないし図１１に示されるＰＳＡ
ガス分離装置と同様にサイクルタイムの減小、吸着剤量
の小量化，低騒音化等の利点を奏することができる。
ているために、前記図７ないし図１１に示されるＰＳＡ
ガス分離装置と同様にサイクルタイムの減小、吸着剤量
の小量化，低騒音化等の利点を奏することができる。
【００２８】本発明の第２の実施例を、図５によって説
明する。本実施例は、第１の実施例において、各吸着部
２′に対応する第２マニホールド６の領域ア〜エの開口
５ａ〜５ｄを、図５に示すようにコンパクトに配置した
ものである。
明する。本実施例は、第１の実施例において、各吸着部
２′に対応する第２マニホールド６の領域ア〜エの開口
５ａ〜５ｄを、図５に示すようにコンパクトに配置した
ものである。
【００２９】本発明の第３の実施例を、図６によって説
明する。本実施例は、複数の吸着部を横方向に並べて配
置した場合に適するように第２マニホールド５の開口５
ａ〜５ｄと弁板６の開口６ａ，６ｂを配置したもので、
各吸着部に対応する開口５ａ〜５ｄ及び開口６ａ，６ｂ
が直線上に配置されている。
明する。本実施例は、複数の吸着部を横方向に並べて配
置した場合に適するように第２マニホールド５の開口５
ａ〜５ｄと弁板６の開口６ａ，６ｂを配置したもので、
各吸着部に対応する開口５ａ〜５ｄ及び開口６ａ，６ｂ
が直線上に配置されている。
【００３０】前記各実施例における第１のマニホールド
４の開口４ａ，４ｂについては、図１及び図２に示すよ
うに弁板の開口６ａ，６ｂの移動範囲をカバーすること
ができる大きさとする外に、開口４ａと４ｂをそれぞれ
２つに分岐して、それぞれ第２のマニホールド５の開口
５ａ，５ｂと５ｃ，５ｄと重なるように配置することも
できる。
４の開口４ａ，４ｂについては、図１及び図２に示すよ
うに弁板の開口６ａ，６ｂの移動範囲をカバーすること
ができる大きさとする外に、開口４ａと４ｂをそれぞれ
２つに分岐して、それぞれ第２のマニホールド５の開口
５ａ，５ｂと５ｃ，５ｄと重なるように配置することも
できる。
【００３１】なお、前記の各実施例は、複数の吸着部を
備えているが、本発明は単一の吸着部をもつＰＳＡガス
分離装置にも適用できることはいう迄もない。
備えているが、本発明は単一の吸着部をもつＰＳＡガス
分離装置にも適用できることはいう迄もない。
【００３２】また、前記の各実施例では、弁板の一方の
開口と第２のマニホールドの２つの開口によって第１の
マニホールドを経て処理済みのガスの排出と精製ガスの
供給を行なうようにしているが、この処理済みガスの排
出と精製ガスの供給は弁板とマニホールドを経由しない
で行なうようにしてもよい。
開口と第２のマニホールドの２つの開口によって第１の
マニホールドを経て処理済みのガスの排出と精製ガスの
供給を行なうようにしているが、この処理済みガスの排
出と精製ガスの供給は弁板とマニホールドを経由しない
で行なうようにしてもよい。
【００３３】
【発明の効果】本発明は、特許請求の範囲に記載した構
成を有し、切換バルブの弁板を旋回運動させて吸着部に
順次連続して吸着工程と脱着工程を行なうことができ、
次の効果を奏することができる。 （１） 弁板は回転半径の小さい旋回運動を行なうため
に、弁板の第１，第２のマニホールドに対する摺動速度
を小さくし、所要駆動動力を低減することができる。 （２） 第１，第２のマニホールドと弁板の開口の配置
は、必ずしも回転対象の配置とする必要はなく、これら
の配置の自由度が大きく、装置を小型化することができ
る。 （３） サイクルタイムを縮めることができ、吸着部に
充填される吸着剤の量を少量化することができる。 （４） ガス供給装置及び真空排出装置は無駄な待ち時
間がないために、動力損失が少なく、かつガスの分離効
率を高くすることができる。 （５） 従来のオン・オフ式バルブにかわり、旋回運動
する弁板を用いているために大容量化が容易であり、か
つ低コストとすることができる。 （６） シール部分を、各吸収部毎、又は、吸収部側の
第１のマニホールド開口部ごとに独立させることがで
き、大型のシール部材を使う必要が無い。
成を有し、切換バルブの弁板を旋回運動させて吸着部に
順次連続して吸着工程と脱着工程を行なうことができ、
次の効果を奏することができる。 （１） 弁板は回転半径の小さい旋回運動を行なうため
に、弁板の第１，第２のマニホールドに対する摺動速度
を小さくし、所要駆動動力を低減することができる。 （２） 第１，第２のマニホールドと弁板の開口の配置
は、必ずしも回転対象の配置とする必要はなく、これら
の配置の自由度が大きく、装置を小型化することができ
る。 （３） サイクルタイムを縮めることができ、吸着部に
充填される吸着剤の量を少量化することができる。 （４） ガス供給装置及び真空排出装置は無駄な待ち時
間がないために、動力損失が少なく、かつガスの分離効
率を高くすることができる。 （５） 従来のオン・オフ式バルブにかわり、旋回運動
する弁板を用いているために大容量化が容易であり、か
つ低コストとすることができる。 （６） シール部分を、各吸収部毎、又は、吸収部側の
第１のマニホールド開口部ごとに独立させることがで
き、大型のシール部材を使う必要が無い。
【図１】本発明の第１の実施例の断面図である。
【図２】同実施例の要部の断面図である。
【図３】同実施例の第２のマニホールドと弁板の開口の
配置図である。
配置図である。
【図４】同実施例の第２のマニホールドと弁板の開口の
関係を示す説明図である。
関係を示す説明図である。
【図５】本発明の第２の実施例の第２のマニホールドと
弁板の開口の配置図である。
弁板の開口の配置図である。
【図６】本発明の第３の実施例の第２のマニホールドと
弁板の開口の配置図である。
弁板の開口の配置図である。
【図７】本出願人の特許出願に係る回転式バルブを有す
るＰＳＡガス分離装置の断面図である。
るＰＳＡガス分離装置の断面図である。
【図８】同ＰＳＡガス分離装置の吸着器に接続されたマ
ニホールドの平面図である。
ニホールドの平面図である。
【図９】同ＰＳＡガス分離装置の回転する弁板の平面図
である。
である。
【図１０】同ＰＳＡガス分離装置の他のマニホールドの
平面図である。
平面図である。
【図１１】同ＰＳＡガス分離装置の吸着器の部分の平面
図である。
図である。
【図１２】従来のＰＳＡガス分離装置の構成図である。
１ 吸着剤 ２ 吸着器 ２′ 吸着部 ３ 配管 ４ 第１のマニホールド ４ａ，４ｂ 第１のマニホールドの開口 ５ 第２のマニホールド ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 第２のマニホールドの開口 ６ 弁板 ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ 弁板の開口 ７ 偏心円板
フロントページの続き (72)発明者 泉 順 長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工業株 式会社長崎研究所内 (72)発明者 大嶋 一晃 長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工業株 式会社長崎造船所内 (56)参考文献 特開 平５−200225（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B01D 53/04
Claims (1)
- 【請求項１】 切換バルブを介してガス供給源と真空排
気源とに接続される吸着部を備えた圧力スイング式ガス
分離装置において；前記切換バルブは；吸着部に接続さ
れた開口をもつ第１のマニホールド；ガス供給源に接続
された開口と真空排気源に接続された開口をもつ第２の
マニホールド；及び前記第１のマニホールドと第２のマ
ニホールドの間に介装され、前記第１のマニホールドの
開口に連通した開口をもつ弁板によって構成され；前記
弁板は、前記第１及び第２のマニホールドの間で間隔を
おかれ、かつ、前記弁板に垂直をなす平行２軸まわりに
同一方向に等しい回転半径で回転する旋回運動をなし、
その開口を前記第２のマニホールドのガス供給源に接続
された開口と真空排気源に接続された開口に順次接続さ
せるようにしたことを特徴とする圧力スイング式ガス分
離装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3175257A JP2971195B2 (ja) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | 圧力スイング式ガス分離装置 |
| EP92107694A EP0512534B1 (en) | 1991-05-09 | 1992-05-07 | Gas separating system and gas recovery system |
| DE69213309T DE69213309T2 (de) | 1991-05-09 | 1992-05-07 | Vorrichtung zur Trennung und Zurückgewinnung von Gasen |
| US07/880,130 US5248325A (en) | 1991-05-09 | 1992-05-07 | Gas separating system and gas recovery system |
| AU16101/92A AU647617B2 (en) | 1991-05-09 | 1992-05-07 | Gas separation system and gas recovery system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3175257A JP2971195B2 (ja) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | 圧力スイング式ガス分離装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0568834A JPH0568834A (ja) | 1993-03-23 |
| JP2971195B2 true JP2971195B2 (ja) | 1999-11-02 |
Family
ID=15993004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3175257A Expired - Fee Related JP2971195B2 (ja) | 1991-05-09 | 1991-07-16 | 圧力スイング式ガス分離装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2971195B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5848958B2 (ja) * | 2011-11-14 | 2016-01-27 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 圧力スイング吸着法によるガス分離装置 |
-
1991
- 1991-07-16 JP JP3175257A patent/JP2971195B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0568834A (ja) | 1993-03-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990803 |
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