JP2971202B2 - ガス回収装置 - Google Patents

ガス回収装置

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  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はガス回収装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】図6は本件出願人が、さきに平成3年特
許願第179553号によって出願した回転式ガス回収
装置の縦断面図、図7は図6のE−E断面図、図8は図
6のF−F断面図、図9は図6のG−G断面図である。
【0003】図において、14は原料ガス供給用のガス
圧縮機、15は特定ガス吸引排出用の真空ポンプ、21
は上記圧縮機14と真空ポンプ15とに連り、それぞれ
の連る部分に原料ガスマニホールドと特定ガスマニホー
ルドとがそれぞれ形成されている上部固定マニホール
ド、22は同マニホールドの下方に設けられ回転が阻止
され上下方向にのみ可動の可動シール板、8は同可動シ
ール板に設けられている原料ガス流入口、8Xは同流入
口に連る溝、9は前記可動シール板に設けられている特
定ガス排出口、9Xは同排出口に連る溝、23は上部固
定マニホールド21の原料ガスマニホールドと原料ガス
流入口8、あるいは同上部固定マニホールド21の特定
ガスマニホールドと特定ガス排出口9とを連通させるベ
ローズ、24は上部固定マニホールド21と可動シール
板22との間に設けられているばね、25は可動シール
板22の回転を阻止する回り止めピンである。
【0004】26は製品ガスマニホールドとパージガス
マニホールドとがそれぞれ形成されている下部固定マニ
ホールド、27は同マニホールドの上方に設けられ回転
が阻止され上下方向にのみ可動の可動シール板、10は
同可動シール板に設けられている製品ガス排出口、10
Xは同排出口に連る溝、11は前記可動シール板に設け
られているパージガス流入用微小孔、11Xは同微小孔
に連る溝、28は下部固定マニホールド26の製品ガス
マニホールドと製品ガス排出口10、あるいは同下部固
定マニホールド26のパージガスマニホールドとパージ
ガス流入用微小孔11とを連通させるベローズ、29は
下部固定マニホールド26と可動シール板27との間に
設けられているばね、30は可動シール板27の回転を
阻止する回り止めピンである。
【0005】3は上部固定マニホールドに設けられてい
る軸受、32は本装置下方の固定部、4は同固定部32
に設けられている軸受、31は同固定部に設けられてい
るスラスト軸受、5は前記軸受3,4によって支承され
回転する回転軸、6は同回転軸に設けられているキー、
7は同キーによって前記回転軸5に固定され、上部の可
動シール板22と下部の可動シール板27との間におい
て、その下部をスラスト軸受31で支承されて、回転軸
5と共に回転する回転式吸脱着器、33は前記回転軸5
を駆動するモータである。
【0006】吸脱着器7には、図8(図6のF−F断面
図)に示されるように複数の区画室12(本例では8区
画)が設けられ、その中には吸着剤13が充填されてい
る。この吸脱着器7の端面にばねで押されている上下の
可動シール板22および27には、図7および図9に示
されるように、それぞれ回転軸に対して対称な位置にあ
る複数個の区画室(本例では各3区画)をカバーする溝
8X,9X,あるいは10X,11Xが設けられてい
る。
【0007】上記装置において、原料ガスはガス圧縮機
14によって原料ガス流入口8および溝8Xを経て、回
転式吸脱着器7の原料ガス流入口8に連る区画室12に
入り、そこに充填されている吸着剤13によって特定ガ
スが吸着され、吸着されなかったガス、すなわち製品ガ
スが、製品ガス排出溝10Xおよび排出口10を経て排
出される。一方吸脱着器7の回転によって、特定ガスを
吸着した吸着剤を有する区画室が、特定ガス排出溝9X
および排出口9に連なった時、特定ガスは真空ポンプ1
5の減圧作用によって吸着剤13から離脱して排出回収
される。この状態の時、特定ガスの離脱を容易にするた
めに、パージガス流入用微小孔11および溝11Xから
パージガスが注入される。このように、上記装置によっ
て、吸脱着器7の回転によって連続的に製品ガスが作ら
れ、特定ガスが回収される。
【0008】この装置の性能は、回転摺動しているシー
ル面34および35(図6)からのガス漏洩量に支配さ
れるので、これを少くする必要がある。このため、上下
の可動シール板、22および27を、それぞればね24
および29によって、回転式吸脱着器7の端面に押しつ
けるようにしてシール面の摩耗補償をしながらシール面
すき間を小さくする構造となっている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】極めて大量のガス、例
えば50〜100万m3 /hを処理するには、装置の大
型化を図らなければならないが、その際当然吸脱着器も
大型、大重量化する。ところが従来のガス回収装置では
吸脱着器は回転式であるから、これを駆動するためのモ
ータ、減速機、駆動軸等からなる駆動系も大型化し、そ
の製作コストが上昇するのみならず、運転の際の消費電
力も大となり、ランニングコストの上昇の問題が生じ
る。
【0010】本発明は、大重量の吸脱着器は固定式と
し、軽量の回転弁板を設けることによって駆動系を小型
化し、ランニングコストの低いガス回収装置を提供しよ
うとするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】内部にその中心軸に沿う
複数の区画室を有しその中に吸着剤が充填されている固
定式吸脱着器、原料ガス用開口と特定ガス用開口とを有
しその一面が前記吸脱着器の一端面に接し前記軸方向に
可動でかつ同軸まわりに回転する第1の回転弁板、原料
ガス用全周溝と特定ガス用全周溝とを有しその面が前記
回転弁板の他の面に接し前記軸方向に可動であるが、同
軸まわりに回転しない第1のシール板、製品ガス用開口
とパージガス用溝とを有しその面が前記吸脱着器の他の
端面に接し前記軸方向に可動でかつ同軸まわりに前記第
1の回転弁板と同速度で回転する第2の回転弁板、およ
び製品ガス用全周溝とパージガス用全周溝とを有しその
面が前記第2の回転弁板の他の面に接し前記軸方向に可
動であるが同軸まわりに回転しない第2のシール板を備
え、さらに上記各シール板と上記各回転弁板とを共に上
記吸脱着器のそれぞれの側の端面に押付ける与荷重機構
を備えたことを特徴とするガス回収装置に関するもので
ある。
【0012】
【作用】第1のシール板の原料ガス用全周溝と特定ガス
用全周溝とは同心円状に設けられている。第1の回転弁
板の原料ガス用開口と特定ガス用開口とは、前記の対応
する全周溝と同じ半径で重なるように設けられている。
したがって回転弁板が回転することによって、原料ガス
用全周溝側から供給された原料ガスは、固定式吸脱着器
の複数の区画室へ順次供給され、特定ガス用全周溝側か
ら吸引されると各区画室から順次特定ガスが吸引され
る。上記の関係は第2の回転弁板と第2のシール板にお
いても同様になり立っている。
【0013】
【実施例】図1は本発明の一実施例の縦断面図、図2は
図1のA−A断面図、図3は図1のB−B断面図、図4
は図1のC−C断面図、図5は図1のD−D断面図であ
る。図1において41はその中心軸を鉛直にして設置さ
れている外観が筒状の固定式吸脱着器、42は同吸脱着
器を固定部に対して取付ける固定用脚である。従来の吸
脱着器が回転式であったのに対し、本実施例の吸脱着器
は固定式であるという点が従来のものとは異る。
【0014】吸脱着器41の内部構造は、図4(図1の
C−C断面図)に示されるように従来のものと同じで、
複数の区画室12が設けられ、その中には吸着剤が充填
されている。吸脱着器41の中心には、軸受3,4を介
して回転軸5が設けられている。33は同回転軸を駆動
するモータである。
【0015】51は上部固定マニホールド、52は同マ
ニホールドの下方に設けられ、回り止めピン25によっ
て回転を抑止され、上下方向にのみ可動のシール板であ
る。53は同シール板と前記固定式吸脱着器41とに挟
まれ、上下方向に可動、かつ回転も可能な回転弁板であ
る。この回転弁板は、キー6を介して前記回転軸5にそ
の軸方向に摺動可能に取付けられている。上部固定マニ
ホールド51には、原料ガス用マニホールドと特定ガス
用マニホールドとがそれぞれ形成されている。23は上
部固定マニホールド51のそれらのマニホールドと上下
方向に可動の可動シール板52とを連通するベローズ、
24は上部固定マニホールド51と可動シール板52と
の間に設けられ、回転摺動面のガス漏れを防ぐために荷
重をかけるばねである。
【0016】61は下部固定マニホールド、62はその
上方に設けられ、回り止めピン30によって回転を抑止
され、上下方向にのみ可動のシール板である。63は同
シール板と前記固定式吸脱着器41とに挟まれ、上下方
向に可動、かつ回転も可能な回転弁板である。この回転
弁板63は、キー6を介して回転軸5に摺動可能に取付
けられている。下部固定マニホールド61には、製品ガ
ス用マニホールドと特定ガス用マニホールドとがそれぞ
れ形成されている。28は下部固定マニホールドのそれ
らのマニホールドと可動シール板62とを連通するベロ
ーズ、29は下部固定マニホールド61と可動シール板
62との間に設けられ、回転摺動面のガス漏れを防ぐた
めに荷重をかけるばねである。
【0017】図2は上部の可動シール板52の断面(図
1のA−A断面)図である。図において、54は原料ガ
ス流入口、55は原料ガス用全周溝、57は特定ガス排
出口、58は特定ガス用全周溝である。原料ガス用全周
溝55は、原料ガス流入口54と前記ベローズ23とを
介して上部固定マニホールド51の原料ガス用マニホー
ルドと連通し、さらに従来技術の場合と同様に原料供給
用のガス圧縮機と連通している。特定ガス用全周溝58
は、特定ガス排出口57と前記ベローズ23とを介して
上部固定マニホールド51の特定ガス用マニホールドと
連通し、さらに従来技術の場合と同様に特定ガス吸引排
出用の真空ポンプと連通している。
【0018】図3は上部の回転弁板53の断面(図1の
B−B断面)図である。図において、56は原料ガス用
開口、59は特定ガス用開口である。可動シール板52
の原料ガス用全周溝55と回転弁板53の原料ガス用開
口56とは、その半径は共にR1 、その幅は共にW1
なるように作られ、重なり合うようになっている。可動
シール板52の特定ガス用全周溝58と回転弁板53の
特定ガス用開口59とにおいても、それぞれその半径R
2 、その幅W2 が等しく作られ、重なり合うようになっ
ている。原料ガス用開口56および特定ガス用開口59
の張角は共にαである。また二つの開口の間の、閉鎖部
分の張角は両方共にβである。図示のように、αとβの
和は180度となるように作られているので、原料ガス
用開口56と特定ガス用開口59とは位相が180度ず
れたところに位置しているといえる。開口の張角αは、
図4に示されるように、固定式吸脱着器41の複数個の
区画室12をカバーする角度αとなっている。また、閉
鎖部分の張角βは、少くとも1個の区画室12をカバー
する角度βとなっている。
【0019】図1の、下部に設けられている可動シール
板62において、64は製品ガス排出口、65は製品ガ
ス用全周溝、67はパージガス入口、68はパージガス
用全周溝である。可動シール板62の断面の図示は省略
されているが、その形状は図2と同様であり、図2にお
いて原料ガス流入口54、原料ガス用全周溝55をそれ
ぞれ製品ガス排出口64、製品ガス用全周溝65と、ま
た、特定ガス排出口57、特定ガス用全周溝58をそれ
ぞれパージガス入口67、パージガス用全周溝68と読
み換えたものとなっている。製品ガス用全周溝65は製
品ガス排出口64とベローズ28とを介して下部固定マ
ニホールド61の製品ガスマニホールドと連通し、パー
ジガス用全周溝68はパージガス入口67とベローズ2
8とを介して、下部固定マニホールド65のパージガス
マニホールドと連通している。
【0020】図5は下部の回転弁板63の断面(図1の
D−D断面)図である。図において、66は製品ガス用
開口、69はパージガス流入用微小孔、70はパージガ
ス用溝である。この断面は図3に示した上部の回転弁板
53の断面と対応した形状、寸法、角度となっている
が、パージガスに関する部分がパージガス流入用微小孔
69とパージガス用溝70とから構成されている点が上
部の回転弁板53と異っている。
【0021】上記装置において、原料ガスはガス圧縮機
によって原料ガス流入口54、原料ガス用全周溝55、
および原料ガス用開口56を経て固定式吸脱着器41の
区画室12に入り、そこに充填されている吸着剤13に
よって特定ガスが吸着され、吸着されなかったガス、す
なわち製品ガスが、製品ガス用開口66、製品ガス用全
周溝65、および製品ガス排出口64を経て排出され
る。本装置においては吸脱着器41は固定されている。
モータ33によって回転軸5が駆動されると、同回転軸
にキー6で連結されている上下の回転弁板53、63は
同じ速度で回転する。回転弁板が180度回転すると、
上記の特定ガスを吸着している区画室の上下に、特定ガ
ス用開口59とパージガス用溝70が到来する。この
時、特定ガスは真空ポンプの減圧作用によって吸着剤か
ら離脱し特定ガス用開口59、特定ガス用全周溝58、
および特定ガス排出口57を経て排出回収される。この
状態の時、特定ガスの離脱を容易にするために、パージ
ガス入口67、パージガス用全周溝68、パージガス流
入用微小孔69、およびパージガス用溝70を経てパー
ジガスが注入される。上記のプロセスは回転弁板の回転
によって固定式吸脱着器の各区画室で順次行われるの
で、連続的に製品ガスが作られ、特定ガスが回収され
る。なお上記装置においては、可動シール板52、回転
弁板53、固定式吸脱着器41、回転弁板63、可動シ
ール板62の間に、それぞれ回転摺動するシール面があ
るが、ばね24、29が、固定マニホールドの側から可
動シール板52、62、回転弁板53、63を吸脱着器
41に押付けているので、ガスの漏洩は防がれている。
【0022】以上詳述したように、本実施例では大容量
化して大型化した場合の吸脱着器は回転させないで固定
し、新に軽量の回転弁板を設けて連続処理を可能とした
ので、駆動系のコンパクト化、ガス回収時のランニング
コスト(特に消費電力)低減及び従来の吸脱着器を回転
支持していたスラスト軸受が不用になる等の効果があ
る。
【0023】
【発明の効果】本発明のガス回収装置は、内部にその中
心軸に沿う複数の区画室を有しその中に吸着剤が充填さ
れている固定式吸脱着器、原料ガス用開口と特定ガス用
開口とを有し回転する第1の回転弁板、原料ガス用全周
溝と特定ガス用全周溝とを有し回転しない第1のシール
板、製品ガス用開口とパージガス用溝とを有し前記第1
の回転弁板と同速度で回転する第2の回転弁板、および
製品ガス用全周溝とパージガス用全周溝とを有し回転し
ない第2のシール板を備え、さらに上記各シール板と上
記各回転弁板とを共に上記吸脱着器のそれぞれの端面に
押付ける与荷重機構を備えているので、駆動系が小型化
するので製作コストが低減し、消費電力が少くなり、ラ
ンニングコストも低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガス回収装置の一実施例の縦断面図。
【図2】図1のA−A断面図
【図3】図1のB−B断面図
【図4】図1のC−C断面図
【図5】図1のD−D断面図
【図6】従来のガス回収装置の縦断面図
【図7】図6のE−E断面図
【図8】図6のF−F断面図
【図9】図6のG−G断面図
【符号の説明】
3 軸受 4 軸受 5 回転軸 6 キー 7 回転式吸脱着器 8 原料ガス流入口 8X 溝 9 特定ガス排出口 9X 溝 10 製品ガス排出口 10X 溝 11 パージガス流入用微小孔 11X 溝 12 区画室 13 吸着剤 14 ガス圧縮機 15 真空ポンプ 21 上部固定マニホールド 22 可動シール板 23 ベローズ 24 ばね 25 回り止めピン 26 下部固定マニホールド 27 可動シール板 28 ベローズ 29 ばね 30 回り止めピン 31 スラスト軸受 32 固定部 33 モータ 34 シール面 35 シール面 41 固定式吸脱着器 42 固定用脚 51 上部固定マニホールド 52 可動シール板 53 回転弁板 54 原料ガス流入口 55 原料ガス用全周溝 56 原料ガス用開口 57 特定ガス排出口 58 特定ガス用全周溝 59 特定ガス用開口 61 下部固定マニホールド 62 可動シール板 63 回転弁板 64 製品ガス排出口 65 製品ガス用全周溝 66 製品ガス用開口 67 パージガス入口 68 パージガス用全周溝 69 パージガス流入用微小孔 70 パージガス用溝
───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者 縄田 秀夫 東京都千代田区丸の内二丁目5番1号 三菱重工業株式会社内 (72)発明者 石崎 安良 東京都千代田区丸の内二丁目5番1号 三菱重工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−23526(JP,A) 特開 平5−200225(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B01D 53/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部にその中心軸に沿う複数の区画室を
    有しその中に吸着剤が充填されている固定式吸脱着器、
    原料ガス用開口と特定ガス用開口とを有しその一面が前
    記吸脱着器の一端面に接し前記軸方向に可動でかつ同軸
    まわりに回転する第1の回転弁板、原料ガス用全周溝と
    特定ガス用全周溝とを有しその面が前記回転弁板の他の
    面に接し前記軸方向に可動であるが同軸まわりに回転し
    ない第1のシール板、製品ガス用開口とパージガス用溝
    とを有しその面が前記吸脱着器の他の端面に接し前記軸
    方向に可動でかつ同軸まわりに前記第1の回転弁板と同
    速度で回転する第2の回転弁板、および製品ガス用全周
    溝とパージガス用全周溝とを有しその面が前記第2の回
    転弁板の他の面に接し前記軸方向に可動であるが同軸ま
    わりに回転しない第2のシール板を備え、さらに上記各
    シール板と上記各回転弁板とを共に上記吸脱着器のそれ
    ぞれの側の端面に押付ける与荷重機構を備えたことを特
    徴とするガス回収装置。
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