JP3121286B2 - 真空ポンプ排気システム - Google Patents
真空ポンプ排気システムInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧力変動吸着式ガ
ス分離法における真空ポンプ排気システムに関するもの
である。
ス分離法における真空ポンプ排気システムに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】空気等の混合ガスから酸素等の製品ガス
を分離するガス分離方法として種々の方法が用いられて
いるが、その中でも、比較的効率が良く、また最も安価
に空気から酸素を取り出すことのできる方法は圧力変動
吸着式ガス分離法（以下、ＰＳＡという）である。この
ＰＳＡは２〜４塔の吸着塔を設け、基本的につぎの３つ
の工程から成り立っている。すなわち、原料空気（Ｎ2
＋Ｏ2 ）を原空ブロワで圧縮して吸着塔に供給しこの吸
着塔の吸着剤に窒素（Ｎ2 ）を選択的に吸着させて、吸
着しずらい酸素（Ｏ2 ）を製品ガスとして取り出す吸着
分離工程（図７のＡ塔参照）と、吸着塔を真空ポンプ等
により減圧排気して吸着剤に吸着している窒素を脱着さ
せる減圧再生工程（図７のＢ塔参照）と、製品ガスの一
部を使って吸着塔を大気圧付近まで昇圧させる復圧工程
（図７のＣ塔参照）とからなり、これら３つの工程をこ
の順で繰り返し行うことにより、連続的に空気から酸素
を取り出す方法である。
を分離するガス分離方法として種々の方法が用いられて
いるが、その中でも、比較的効率が良く、また最も安価
に空気から酸素を取り出すことのできる方法は圧力変動
吸着式ガス分離法（以下、ＰＳＡという）である。この
ＰＳＡは２〜４塔の吸着塔を設け、基本的につぎの３つ
の工程から成り立っている。すなわち、原料空気（Ｎ2
＋Ｏ2 ）を原空ブロワで圧縮して吸着塔に供給しこの吸
着塔の吸着剤に窒素（Ｎ2 ）を選択的に吸着させて、吸
着しずらい酸素（Ｏ2 ）を製品ガスとして取り出す吸着
分離工程（図７のＡ塔参照）と、吸着塔を真空ポンプ等
により減圧排気して吸着剤に吸着している窒素を脱着さ
せる減圧再生工程（図７のＢ塔参照）と、製品ガスの一
部を使って吸着塔を大気圧付近まで昇圧させる復圧工程
（図７のＣ塔参照）とからなり、これら３つの工程をこ
の順で繰り返し行うことにより、連続的に空気から酸素
を取り出す方法である。
【０００３】このようなＰＳＡにおいて、酸素の発生量
が多い（１００〜５０００Ｎｍ3 ／ｈｒ）場合には、真
空ポンプを用いて吸着塔を真空排気する真空再生法が最
も効率が良く、広く採用されている。また、真空排気の
効率を向上させるために、容量の異なる２台の真空ポン
プ（容積式ロータリー型真空ポンプ等）が用いられてい
る。一方、真空再生法によるＰＳＡでは、減圧再生工程
において、吸着塔圧力を大気圧から約１５０Ｔｏｒｒま
で連続的に減圧することが行われている。そこで従来か
ら、このような減圧を行うために、図８に示すような装
置が用いられている。すなわち、ＰＳＡを用いたガス分
離装置１０の各吸着塔（図示せず）を排気パイプ１３を
介して第１真空ポンプ１１の排気入口に連結し、この第
１真空ポンプ１１の排気出口から延びる自動切替弁１４
ａ付き屋外放出パイプ１４から分岐パイプ１５を分岐さ
せ、この分岐パイプ１５に第１真空ポンプ１１より容量
が小さい第２真空ポンプ１２を設けるようにしている。
この装置を用い、減圧再生工程を行う場合には、まず自
動切替弁１４ａを開弁し、容量の大きい第１真空ポンプ
１１のみで吸着塔圧力を大気圧から４００±１００Ｔｏ
ｒｒ（切替圧力）に減圧排気し（図９参照）、つぎに自
動切替弁１４ａを閉弁し、両真空ポンプ１１，１２を直
列に繋いだ状態で吸着塔圧力を上記切替圧力から約１５
０Ｔｏｒｒに減圧排気するようにしている（図１０参
照）。この方法では、２台の真空ポンプ１１，１２を直
列に繋いだ状態で減圧排気しているため、圧縮作業が緩
和されガスの吸入効率が改善される。また、切替圧力は
両真空ポンプ１１，１２の容量比（この容量比は、一般
的には第１真空ポンプ１１の容量／第２真空ポンプ１２
の容量＝１．３〜２．０である）により最適な圧力に設
定されている。
が多い（１００〜５０００Ｎｍ3 ／ｈｒ）場合には、真
空ポンプを用いて吸着塔を真空排気する真空再生法が最
も効率が良く、広く採用されている。また、真空排気の
効率を向上させるために、容量の異なる２台の真空ポン
プ（容積式ロータリー型真空ポンプ等）が用いられてい
る。一方、真空再生法によるＰＳＡでは、減圧再生工程
において、吸着塔圧力を大気圧から約１５０Ｔｏｒｒま
で連続的に減圧することが行われている。そこで従来か
ら、このような減圧を行うために、図８に示すような装
置が用いられている。すなわち、ＰＳＡを用いたガス分
離装置１０の各吸着塔（図示せず）を排気パイプ１３を
介して第１真空ポンプ１１の排気入口に連結し、この第
１真空ポンプ１１の排気出口から延びる自動切替弁１４
ａ付き屋外放出パイプ１４から分岐パイプ１５を分岐さ
せ、この分岐パイプ１５に第１真空ポンプ１１より容量
が小さい第２真空ポンプ１２を設けるようにしている。
この装置を用い、減圧再生工程を行う場合には、まず自
動切替弁１４ａを開弁し、容量の大きい第１真空ポンプ
１１のみで吸着塔圧力を大気圧から４００±１００Ｔｏ
ｒｒ（切替圧力）に減圧排気し（図９参照）、つぎに自
動切替弁１４ａを閉弁し、両真空ポンプ１１，１２を直
列に繋いだ状態で吸着塔圧力を上記切替圧力から約１５
０Ｔｏｒｒに減圧排気するようにしている（図１０参
照）。この方法では、２台の真空ポンプ１１，１２を直
列に繋いだ状態で減圧排気しているため、圧縮作業が緩
和されガスの吸入効率が改善される。また、切替圧力は
両真空ポンプ１１，１２の容量比（この容量比は、一般
的には第１真空ポンプ１１の容量／第２真空ポンプ１２
の容量＝１．３〜２．０である）により最適な圧力に設
定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法では、吸着塔圧力を大気圧（減圧開始）から切替圧
力まで減圧排気している間は、第１真空ポンプ１１のみ
が負荷運転状態にあり、第２真空ポンプ１２は無負荷運
転状態にある。このため、減圧開始から切替圧力までの
間、第２真空ポンプ１２の動力が無駄になっている。ま
た、ＰＳＡの効率を表すものとして電力原単位という数
値がある。この電力原単位（ｋｗｈ／Ｎｍ 3 ）とは、製
品酸素ガス発生量（Ｎｍ3 ／ｈｒ）に対する、原空ブロ
ワと真空ポンプとの消費動力（ｋｗｈ／ｈｒ）の割合で
あり、この数値が小さいほど製品酸素ガスを発生させる
効率が高いと言える。上記消費動力中で原空ブロワと真
空ポンプがそれぞれ占める割合は真空ポンプの方が大き
く、上記消費動力の大部分を占めており（例えば、３塔
式の場合に、原空ブロワ１１％，真空ポンプ８９％）、
上記の方法では、上記電力原単位がやや大きい。一方、
吸着塔内から排気するガス量は、吸着剤に吸着している
窒素の量で決まり、この窒素吸着量は温度変化により異
なる。このため、温度変化により減圧再生工程の最終圧
力が異なり、この最終圧力の異なりがＰＳＡにより得ら
れる酸素量に変動をもたらす原因の１つになっている。
ところが、上記の方法では、両真空ポンプ１１，１２を
選定した時点で減圧再生工程の最終圧力がある程度決定
されるため、最終圧力を調整しようとした場合には真空
ポンプ１１，１２の交換，回転数の増加等を行わなけれ
ばならない。
方法では、吸着塔圧力を大気圧（減圧開始）から切替圧
力まで減圧排気している間は、第１真空ポンプ１１のみ
が負荷運転状態にあり、第２真空ポンプ１２は無負荷運
転状態にある。このため、減圧開始から切替圧力までの
間、第２真空ポンプ１２の動力が無駄になっている。ま
た、ＰＳＡの効率を表すものとして電力原単位という数
値がある。この電力原単位（ｋｗｈ／Ｎｍ 3 ）とは、製
品酸素ガス発生量（Ｎｍ3 ／ｈｒ）に対する、原空ブロ
ワと真空ポンプとの消費動力（ｋｗｈ／ｈｒ）の割合で
あり、この数値が小さいほど製品酸素ガスを発生させる
効率が高いと言える。上記消費動力中で原空ブロワと真
空ポンプがそれぞれ占める割合は真空ポンプの方が大き
く、上記消費動力の大部分を占めており（例えば、３塔
式の場合に、原空ブロワ１１％，真空ポンプ８９％）、
上記の方法では、上記電力原単位がやや大きい。一方、
吸着塔内から排気するガス量は、吸着剤に吸着している
窒素の量で決まり、この窒素吸着量は温度変化により異
なる。このため、温度変化により減圧再生工程の最終圧
力が異なり、この最終圧力の異なりがＰＳＡにより得ら
れる酸素量に変動をもたらす原因の１つになっている。
ところが、上記の方法では、両真空ポンプ１１，１２を
選定した時点で減圧再生工程の最終圧力がある程度決定
されるため、最終圧力を調整しようとした場合には真空
ポンプ１１，１２の交換，回転数の増加等を行わなけれ
ばならない。
【０００５】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、真空ポンプの動力的な無駄を省き、しかも、排
気効率の向上を図ることができ、電力原単位が小さく、
簡単に減圧再生工程の最終圧力を調整することのできる
真空ポンプ排気システムの提供をその目的とする。
もので、真空ポンプの動力的な無駄を省き、しかも、排
気効率の向上を図ることができ、電力原単位が小さく、
簡単に減圧再生工程の最終圧力を調整することのできる
真空ポンプ排気システムの提供をその目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の真空ポンプ排気システムは、特定ガスを選
択的に吸着する吸着剤を充填した複数の吸着塔を用い、
各吸着塔で吸着分離工程と減圧再生工程と復圧工程をこ
の順で繰り返し行う圧力スイング吸着式混合ガス分離方
法に用いる排気システムであって、上記減圧再生工程に
おいて吸着塔を減圧排気するための真空ポンプとして、
容量の大きい第１真空ポンプと容量の小さい第２真空ポ
ンプとを用意し、第１真空ポンプに入口パイプと第１自
動切替弁付き出口パイプを設け、第２真空ポンプに第２
自動切替弁付き入口パイプと出口パイプを設け、第１真
空ポンプの出口パイプの第１自動切替弁上流側部分と第
２真空ポンプの入口パイプの第２自動切替弁下流側部分
とを第３自動切替弁付き連結パイプで連結し、第１およ
び第２自動切替弁を開弁し、第３自動切替弁を閉弁し
て、上記両真空ポンプを並列に接続した状態で減圧排気
を開始し、吸着塔圧力が所定の負圧に降下すると、第１
および第２自動切替弁を閉弁し、第３自動切替弁を開弁
して、上記両真空ポンプを直列に接続して減圧排気を続
行するようにしたという構成をとる。
め、本発明の真空ポンプ排気システムは、特定ガスを選
択的に吸着する吸着剤を充填した複数の吸着塔を用い、
各吸着塔で吸着分離工程と減圧再生工程と復圧工程をこ
の順で繰り返し行う圧力スイング吸着式混合ガス分離方
法に用いる排気システムであって、上記減圧再生工程に
おいて吸着塔を減圧排気するための真空ポンプとして、
容量の大きい第１真空ポンプと容量の小さい第２真空ポ
ンプとを用意し、第１真空ポンプに入口パイプと第１自
動切替弁付き出口パイプを設け、第２真空ポンプに第２
自動切替弁付き入口パイプと出口パイプを設け、第１真
空ポンプの出口パイプの第１自動切替弁上流側部分と第
２真空ポンプの入口パイプの第２自動切替弁下流側部分
とを第３自動切替弁付き連結パイプで連結し、第１およ
び第２自動切替弁を開弁し、第３自動切替弁を閉弁し
て、上記両真空ポンプを並列に接続した状態で減圧排気
を開始し、吸着塔圧力が所定の負圧に降下すると、第１
および第２自動切替弁を閉弁し、第３自動切替弁を開弁
して、上記両真空ポンプを直列に接続して減圧排気を続
行するようにしたという構成をとる。
【０００７】すなわち、本発明の真空ポンプ排気システ
ムでは、減圧再生工程を通じて両真空ポンプが常時負荷
運転を行っている。このため、真空ポンプの動力的な無
駄を省くことができる。しかも、減圧再生工程の開始時
における両真空ポンプの並列運転により、減圧開始時の
排気速度が大きくなって排気効率が向上し、排気時間の
短縮化（運転サイクルの短縮化）や消費動力，吸着塔の
吸着剤の削減等が可能となる。これにより、両真空ポン
プを小型化することができ、本発明のシステムを用いた
装置の小型化，所要動力の削減が可能となり、省電化が
実現でき、電力原単位も小さくなる。さらに、切替圧力
の設定が広範囲に行えるため、切替圧力を減圧再生工程
の最終圧力に合わせて設定することができる。すなわ
ち、最終圧力を低くするときには切替圧力を低く設定
し、最終圧力を高くするときには切替圧力を高く設定す
ることが行われる。これにより、温度変化に対応して最
終圧力を調整し、製品ガスの製造量の変動を抑えること
ができる。また、本発明では、２台の真空ポンプとし
て、容量の異なる真空ポンプを用い、両真空ポンプを直
列に接続するときに、容量の大きい真空ポンプを排気流
の上流側に配設し、容量の小さい真空ポンプを排気流の
下流側に配設するようにしたため、効率の良い減圧排気
が行える。
ムでは、減圧再生工程を通じて両真空ポンプが常時負荷
運転を行っている。このため、真空ポンプの動力的な無
駄を省くことができる。しかも、減圧再生工程の開始時
における両真空ポンプの並列運転により、減圧開始時の
排気速度が大きくなって排気効率が向上し、排気時間の
短縮化（運転サイクルの短縮化）や消費動力，吸着塔の
吸着剤の削減等が可能となる。これにより、両真空ポン
プを小型化することができ、本発明のシステムを用いた
装置の小型化，所要動力の削減が可能となり、省電化が
実現でき、電力原単位も小さくなる。さらに、切替圧力
の設定が広範囲に行えるため、切替圧力を減圧再生工程
の最終圧力に合わせて設定することができる。すなわ
ち、最終圧力を低くするときには切替圧力を低く設定
し、最終圧力を高くするときには切替圧力を高く設定す
ることが行われる。これにより、温度変化に対応して最
終圧力を調整し、製品ガスの製造量の変動を抑えること
ができる。また、本発明では、２台の真空ポンプとし
て、容量の異なる真空ポンプを用い、両真空ポンプを直
列に接続するときに、容量の大きい真空ポンプを排気流
の上流側に配設し、容量の小さい真空ポンプを排気流の
下流側に配設するようにしたため、効率の良い減圧排気
が行える。
【０００８】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を図
面にもとづいて詳しく説明する。
面にもとづいて詳しく説明する。
【０００９】図１は本発明のシステムを用いたＰＳＡに
よる酸素ガス発生装置の一実施の形態を示している。図
において、１，２は真空ポンプであり、第１真空ポンプ
１の容量は第２真空ポンプ２の容量より大きく設定され
ている。３はＰＳＡによる酸素ガス発生装置（両真空ポ
ンプ１，２による排気システム部分を除く）である。４
は第１真空ポンプ１の入口パイプであり、５は第１真空
ポンプ１の自動切替弁５ａ付き出口パイプである。６は
第２真空ポンプ２の自動切替弁６ａ付き入口パイプであ
り、７は第２真空ポンプ２の出口パイプである。そし
て、上記両入口パイプ４，６の先端部同士が連結し、こ
の連結部が排気パイプ８およびこの排気パイプ８の先端
から分岐する複数本の分岐パイプ（図示せず）を介して
上記酸素ガス発生装置３の複数の吸着塔（図示せず）に
連結している。また、上記両出口パイプ５，７の先端部
同士が連結し、この連結部が外部放出用パイプ９に連結
している。１０は自動切替弁１０ａ付き連結パイプであ
り、第１真空ポンプ１の出口パイプ５の自動切替弁５ａ
上流側部分と第２真空ポンプ２の入口パイプ６の自動切
替弁６ａ下流側部分とを連結している。
よる酸素ガス発生装置の一実施の形態を示している。図
において、１，２は真空ポンプであり、第１真空ポンプ
１の容量は第２真空ポンプ２の容量より大きく設定され
ている。３はＰＳＡによる酸素ガス発生装置（両真空ポ
ンプ１，２による排気システム部分を除く）である。４
は第１真空ポンプ１の入口パイプであり、５は第１真空
ポンプ１の自動切替弁５ａ付き出口パイプである。６は
第２真空ポンプ２の自動切替弁６ａ付き入口パイプであ
り、７は第２真空ポンプ２の出口パイプである。そし
て、上記両入口パイプ４，６の先端部同士が連結し、こ
の連結部が排気パイプ８およびこの排気パイプ８の先端
から分岐する複数本の分岐パイプ（図示せず）を介して
上記酸素ガス発生装置３の複数の吸着塔（図示せず）に
連結している。また、上記両出口パイプ５，７の先端部
同士が連結し、この連結部が外部放出用パイプ９に連結
している。１０は自動切替弁１０ａ付き連結パイプであ
り、第１真空ポンプ１の出口パイプ５の自動切替弁５ａ
上流側部分と第２真空ポンプ２の入口パイプ６の自動切
替弁６ａ下流側部分とを連結している。
【００１０】上記の構成において、つぎのようにして両
真空ポンプ１，２を作動させ、ＰＳＡの減圧排気工程を
行う。すなわち、まず減圧排気を開始する場合には、図
２に示すように、自動開閉弁５ａ，６ａを開弁し、自動
開閉弁１０ａを閉弁する。これにより、両真空ポンプ
１，２が並列に接続した状態になり、両真空ポンプ１，
２がともに負荷運転を行い、吸着塔（この吸着塔は吸着
分離工程を終了したものであり、吸着塔圧力は大気圧に
なっている）を減圧排気する。この両真空ポンプ１，２
の並列運転による減圧排気により、吸着塔の吸着塔圧力
が大気圧から４００Ｔｏｒｒ（切替圧力）に降下する
と、図３に示すように、自動的に自動開閉弁１０ａを開
弁し、自動開閉弁５ａ，６ａを閉弁する。これにより、
両真空ポンプ１、２が直列に接続した状態（この直列状
態は、第１真空ポンプ１が排気流の上流側に位置し、第
２真空ポンプ２が排気流の下流側に位置した状態で直列
に繋がっている）になり、両真空ポンプ１，２がともに
負荷運転を行い、吸着塔を減圧排気する。そして、所定
時間後に（サイクルタイムが経過すると）、吸着塔圧力
が約１５０Ｔｏｒｒに達するようにしている。
真空ポンプ１，２を作動させ、ＰＳＡの減圧排気工程を
行う。すなわち、まず減圧排気を開始する場合には、図
２に示すように、自動開閉弁５ａ，６ａを開弁し、自動
開閉弁１０ａを閉弁する。これにより、両真空ポンプ
１，２が並列に接続した状態になり、両真空ポンプ１，
２がともに負荷運転を行い、吸着塔（この吸着塔は吸着
分離工程を終了したものであり、吸着塔圧力は大気圧に
なっている）を減圧排気する。この両真空ポンプ１，２
の並列運転による減圧排気により、吸着塔の吸着塔圧力
が大気圧から４００Ｔｏｒｒ（切替圧力）に降下する
と、図３に示すように、自動的に自動開閉弁１０ａを開
弁し、自動開閉弁５ａ，６ａを閉弁する。これにより、
両真空ポンプ１、２が直列に接続した状態（この直列状
態は、第１真空ポンプ１が排気流の上流側に位置し、第
２真空ポンプ２が排気流の下流側に位置した状態で直列
に繋がっている）になり、両真空ポンプ１，２がともに
負荷運転を行い、吸着塔を減圧排気する。そして、所定
時間後に（サイクルタイムが経過すると）、吸着塔圧力
が約１５０Ｔｏｒｒに達するようにしている。
【００１１】上記のように、この実施の形態では、減圧
再生工程を通じて両真空ポンプ１，２が常時負荷運転を
行っているため、真空ポンプ１，２の動力的な無駄を省
くことができる。しかも、減圧開始時の両真空ポンプ
１，２の並列運転により、減圧開始時における排気速度
が大きくなって排気効率が向上する。このため、両真空
ポンプ１，２を小型化することができ、省電化を実現す
ることができる。さらに、切替圧力の設定が広範囲に行
えるため、切替圧力を減圧再生工程の最終圧力に合わせ
て設定することができ、製品酸素ガスの製造量の変動を
抑えることができる。
再生工程を通じて両真空ポンプ１，２が常時負荷運転を
行っているため、真空ポンプ１，２の動力的な無駄を省
くことができる。しかも、減圧開始時の両真空ポンプ
１，２の並列運転により、減圧開始時における排気速度
が大きくなって排気効率が向上する。このため、両真空
ポンプ１，２を小型化することができ、省電化を実現す
ることができる。さらに、切替圧力の設定が広範囲に行
えるため、切替圧力を減圧再生工程の最終圧力に合わせ
て設定することができ、製品酸素ガスの製造量の変動を
抑えることができる。
【００１２】
【実施例，比較例】本発明の実施例を説明する。この実
施例では、第１真空ポンプ１の押除量を３７２ｍ3 ／ｍ
ｉｎに設定し、第２真空ポンプ２の押除量を１９４ｍ3
／ｍｉｎに設定している（両真空ポンプ１，２の容量比
は、真空ポンプ１／真空ポンプ２＝１．９である）。そ
して、減圧排気工程の開始圧力（吸着塔圧力）を８２０
Ｔｏｒｒに設定し、切替圧力を４８０Ｔｏｒｒに設定
し、減圧排気工程のタイムサイクルを６０ｓｅｃに設定
した場合における、吸着塔圧力変化および真空ポンプ軸
馬力変化を調べた。これに対し、比較例（従来例に相当
するもの）では、第１真空ポンプの押除量を４４０ｍ3
／ｍｉｎに設定し、第２真空ポンプの押除量を２３０ｍ
3 ／ｍｉｎに設定している（両真空ポンプの容量比も
１．９である）。そして、減圧排気工程の開始圧力を８
２０Ｔｏｒｒに設定し、切替圧力を４００Ｔｏｒｒに設
定し、減圧排気工程のタイムサイクルを６０ｓｅｃに設
定した場合における、吸着塔圧力変化および真空ポンプ
軸馬力変化を調べた。その結果を、図４および図５に示
す。図４は、吸着塔圧力変化を吸着塔圧力：Ｐｒｅｓｕ
ｒｅ〔Ｔｏｒｒ〕と時間：ＴＩＭＥ〔ｓｅｃ〕との関係
で示し、図５は、真空ポンプ軸馬力変化を軸馬力〔ｋ
ｗ〕とＴＩＭＥ〔ｓｅｃ〕との関係で示している。これ
ら各図において、実施例の吸着塔圧力変化を曲線Ａで表
し、比較例の吸着塔圧力変化を曲線Ｂで表し、実施例の
真空ポンプ軸馬力変化を曲線Ｃで表し、比較例の真空ポ
ンプ軸馬力変化を曲線Ｄで表している。
施例では、第１真空ポンプ１の押除量を３７２ｍ3 ／ｍ
ｉｎに設定し、第２真空ポンプ２の押除量を１９４ｍ3
／ｍｉｎに設定している（両真空ポンプ１，２の容量比
は、真空ポンプ１／真空ポンプ２＝１．９である）。そ
して、減圧排気工程の開始圧力（吸着塔圧力）を８２０
Ｔｏｒｒに設定し、切替圧力を４８０Ｔｏｒｒに設定
し、減圧排気工程のタイムサイクルを６０ｓｅｃに設定
した場合における、吸着塔圧力変化および真空ポンプ軸
馬力変化を調べた。これに対し、比較例（従来例に相当
するもの）では、第１真空ポンプの押除量を４４０ｍ3
／ｍｉｎに設定し、第２真空ポンプの押除量を２３０ｍ
3 ／ｍｉｎに設定している（両真空ポンプの容量比も
１．９である）。そして、減圧排気工程の開始圧力を８
２０Ｔｏｒｒに設定し、切替圧力を４００Ｔｏｒｒに設
定し、減圧排気工程のタイムサイクルを６０ｓｅｃに設
定した場合における、吸着塔圧力変化および真空ポンプ
軸馬力変化を調べた。その結果を、図４および図５に示
す。図４は、吸着塔圧力変化を吸着塔圧力：Ｐｒｅｓｕ
ｒｅ〔Ｔｏｒｒ〕と時間：ＴＩＭＥ〔ｓｅｃ〕との関係
で示し、図５は、真空ポンプ軸馬力変化を軸馬力〔ｋ
ｗ〕とＴＩＭＥ〔ｓｅｃ〕との関係で示している。これ
ら各図において、実施例の吸着塔圧力変化を曲線Ａで表
し、比較例の吸着塔圧力変化を曲線Ｂで表し、実施例の
真空ポンプ軸馬力変化を曲線Ｃで表し、比較例の真空ポ
ンプ軸馬力変化を曲線Ｄで表している。
【００１３】また、減圧再生工程のタイムサイクルを４
０，４５，５０，５５，６０ｓｅｃに設定した場合にお
ける（タイムサイクル以外の数値は、上記の設定値と同
じである）、製品酸素ガス発生量と真空ポンプ電力原単
位の変化を調べた。その結果を図６および表１に示す。
図６は、製品酸素ガス発生量の変化を製品酸素ガス発生
量〔Ｎｍ3 ／Ｈｒ〕とタイムサイクル：ＴＩＭＥ ＣＹ
ＣＬＥ〔ｓｅｃ〕との関係で示し、真空ポンプ電力原単
位の変化を電力原単位〔ｋｗｈ／Ｎｍ3 〕とタイムサイ
クル〔ｓｅｃ〕との関係で示している。この図６におい
て、実施例の製品酸素ガス発生量の変化を曲線Ｅで表
し、比較例の製品酸素ガス発生量の変化を曲線Ｆで表
し、実施例の真空ポンプ電力原単位の変化を曲線Ｇで表
し、比較例の真空ポンプ電力原単位の変化を曲線Ｈで表
している。また、実施例において、切替圧力を４００，
４８０，５６０Ｔｏｒｒに設定した場合における（切替
圧力以外の数値は、上記の設定値と同じである）、最終
圧力と製品酸素ガス発生量を調べた。その結果を表２に
示す。
０，４５，５０，５５，６０ｓｅｃに設定した場合にお
ける（タイムサイクル以外の数値は、上記の設定値と同
じである）、製品酸素ガス発生量と真空ポンプ電力原単
位の変化を調べた。その結果を図６および表１に示す。
図６は、製品酸素ガス発生量の変化を製品酸素ガス発生
量〔Ｎｍ3 ／Ｈｒ〕とタイムサイクル：ＴＩＭＥ ＣＹ
ＣＬＥ〔ｓｅｃ〕との関係で示し、真空ポンプ電力原単
位の変化を電力原単位〔ｋｗｈ／Ｎｍ3 〕とタイムサイ
クル〔ｓｅｃ〕との関係で示している。この図６におい
て、実施例の製品酸素ガス発生量の変化を曲線Ｅで表
し、比較例の製品酸素ガス発生量の変化を曲線Ｆで表
し、実施例の真空ポンプ電力原単位の変化を曲線Ｇで表
し、比較例の真空ポンプ電力原単位の変化を曲線Ｈで表
している。また、実施例において、切替圧力を４００，
４８０，５６０Ｔｏｒｒに設定した場合における（切替
圧力以外の数値は、上記の設定値と同じである）、最終
圧力と製品酸素ガス発生量を調べた。その結果を表２に
示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【表２】
【００１６】図４から明らかなように、実施例および比
較例ともに、６０秒後の到達圧力はほぼ同圧力になって
いる。これに対し、実施例の各真空ポンプの容量と比較
例の各真空ポンプの容量との容量比は、実施例の第１真
空ポンプ：比較例の第１真空ポンプ＝１：０．８４５
で、実施例の第２真空ポンプ：比較例の第２真空ポンプ
＝１：０．８４４であり、実施例の真空ポンプの方が比
較例の真空ポンプより容量を１５％程度小さくすること
ができる。また、減圧再生工程においては、どれだけ速
く目的の圧力まで排気できるかが装置全体の効率に大き
な影響を与える。この点、実施例では減圧開始時の圧力
降下が比較例よりも大きくなっている。すなわち、減圧
開始から切替圧力になるまでの時間が実施例では１１ｓ
ｅｃであるのに対し、比較例では２５ｓｅｃであり、実
施例による運転は効果的である。
較例ともに、６０秒後の到達圧力はほぼ同圧力になって
いる。これに対し、実施例の各真空ポンプの容量と比較
例の各真空ポンプの容量との容量比は、実施例の第１真
空ポンプ：比較例の第１真空ポンプ＝１：０．８４５
で、実施例の第２真空ポンプ：比較例の第２真空ポンプ
＝１：０．８４４であり、実施例の真空ポンプの方が比
較例の真空ポンプより容量を１５％程度小さくすること
ができる。また、減圧再生工程においては、どれだけ速
く目的の圧力まで排気できるかが装置全体の効率に大き
な影響を与える。この点、実施例では減圧開始時の圧力
降下が比較例よりも大きくなっている。すなわち、減圧
開始から切替圧力になるまでの時間が実施例では１１ｓ
ｅｃであるのに対し、比較例では２５ｓｅｃであり、実
施例による運転は効果的である。
【００１７】また、表１に示すように、実施例では、真
空ポンプの電力原単位が、タイムサイクル６０ｓｅｃで
約３％効率向上しており、真空ポンプ１，２の所要動力
が約３％削減できている（図５の真空ポンプ軸馬力変化
図から計算）。また、表２に示すように、実施例におい
て、切替圧力を変えることで最終圧力、製品酸素ガス発
生量が変化しており、切替圧力の設定をある程度自由に
設定することにより、装置に合わせた運転を広範囲にわ
たって行うことができ、製品酸素ガス発生量の調整が可
能となる。
空ポンプの電力原単位が、タイムサイクル６０ｓｅｃで
約３％効率向上しており、真空ポンプ１，２の所要動力
が約３％削減できている（図５の真空ポンプ軸馬力変化
図から計算）。また、表２に示すように、実施例におい
て、切替圧力を変えることで最終圧力、製品酸素ガス発
生量が変化しており、切替圧力の設定をある程度自由に
設定することにより、装置に合わせた運転を広範囲にわ
たって行うことができ、製品酸素ガス発生量の調整が可
能となる。
【００１８】上記の各実施の形態により得られた酸素
は、例えば、製鋼用電炉，排水処理用，酸素漂白または
酸素富化燃焼によるＮｏｘ対策等の用途に利用されてい
る。
は、例えば、製鋼用電炉，排水処理用，酸素漂白または
酸素富化燃焼によるＮｏｘ対策等の用途に利用されてい
る。
【００１９】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、減圧再
生工程を通じて両真空ポンプが常時負荷運転を行ってい
るため、真空ポンプの動力的な無駄を省くことができ
る。しかも、減圧再生工程の開始時における両真空ポン
プの並列運転により、減圧開始時の排気速度が大きくな
って排気効率が向上し、排気時間の短縮化（運転サイク
ルの短縮化）や消費動力，吸着塔の吸着剤の削減等が可
能となる。これにより、両真空ポンプを小型化すること
ができ、本発明のシステムを用いた装置の小型化，所要
動力の削減が可能となり、省電化が実現でき、電力原単
位も小さくなる。さらに、切替圧力の設定が広範囲に行
えるため、切替圧力を減圧再生工程の最終圧力に合わせ
て設定することができる。すなわち、最終圧力を低くす
るときには切替圧力を低く設定し、最終圧力を高くする
ときには切替圧力を高く設定することが行われる。これ
により、温度変化に対応して最終圧力を調整し、製品ガ
スの製造量の変動を抑えることができる。また本発明で
は、２台の真空ポンプとして、容量の異なる真空ポンプ
を用い、両真空ポンプを直列に接続するときに、容量の
大きい真空ポンプを排気流の上流側に配設し、容量の小
さい真空ポンプを排気流の下流側に配設するようにした
ため、効率の良い減圧排気が行える。
生工程を通じて両真空ポンプが常時負荷運転を行ってい
るため、真空ポンプの動力的な無駄を省くことができ
る。しかも、減圧再生工程の開始時における両真空ポン
プの並列運転により、減圧開始時の排気速度が大きくな
って排気効率が向上し、排気時間の短縮化（運転サイク
ルの短縮化）や消費動力，吸着塔の吸着剤の削減等が可
能となる。これにより、両真空ポンプを小型化すること
ができ、本発明のシステムを用いた装置の小型化，所要
動力の削減が可能となり、省電化が実現でき、電力原単
位も小さくなる。さらに、切替圧力の設定が広範囲に行
えるため、切替圧力を減圧再生工程の最終圧力に合わせ
て設定することができる。すなわち、最終圧力を低くす
るときには切替圧力を低く設定し、最終圧力を高くする
ときには切替圧力を高く設定することが行われる。これ
により、温度変化に対応して最終圧力を調整し、製品ガ
スの製造量の変動を抑えることができる。また本発明で
は、２台の真空ポンプとして、容量の異なる真空ポンプ
を用い、両真空ポンプを直列に接続するときに、容量の
大きい真空ポンプを排気流の上流側に配設し、容量の小
さい真空ポンプを排気流の下流側に配設するようにした
ため、効率の良い減圧排気が行える。
【図１】本発明の一実施の形態を示す説明図である。
【図２】本発明の作用を示す説明図である。
【図３】本発明の作用を示す説明図である。
【図４】吸着塔圧力変化を示す図である。
【図５】真空ポンプ軸馬力変化を示す図である。
【図６】製品酸素ガス発生量と真空ポンプ電力原単位の
変化を示す図である。
変化を示す図である。
【図７】ＰＳＡの説明図である。
【図８】従来例の構造を示す説明図である。
【図９】従来例の作用を示す説明図である。
【図１０】従来例の作用を示す説明図である。
１ 第１真空ポンプ ２ 第２真空ポンプ ３ 酸素ガス発生装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−25876（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−80231（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 53/04 B01J 3/02
Claims (1)
- 【請求項１】 特定ガスを選択的に吸着する吸着剤を充
填した複数の吸着塔を用い、各吸着塔で吸着分離工程と
減圧再生工程と復圧工程をこの順で繰り返し行う圧力ス
イング吸着式混合ガス分離方法に用いる排気システムで
あって、上記減圧再生工程において吸着塔を減圧排気す
るための真空ポンプとして、容量の大きい第１真空ポン
プと容量の小さい第２真空ポンプとを用意し、第１真空
ポンプに入口パイプと第１自動切替弁付き出口パイプを
設け、第２真空ポンプに第２自動切替弁付き入口パイプ
と出口パイプを設け、第１真空ポンプの出口パイプの第
１自動切替弁上流側部分と第２真空ポンプの入口パイプ
の第２自動切替弁下流側部分とを第３自動切替弁付き連
結パイプで連結し、第１および第２自動切替弁を開弁
し、第３自動切替弁を閉弁して、上記両真空ポンプを並
列に接続した状態で減圧排気を開始し、吸着塔圧力が所
定の負圧に降下すると、第１および第２自動切替弁を閉
弁し、第３自動切替弁を開弁して、上記両真空ポンプを
直列に接続して減圧排気を続行するようにしたことを特
徴とする真空ポンプ排気システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09107576A JP3121286B2 (ja) | 1997-04-24 | 1997-04-24 | 真空ポンプ排気システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09107576A JP3121286B2 (ja) | 1997-04-24 | 1997-04-24 | 真空ポンプ排気システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10296034A JPH10296034A (ja) | 1998-11-10 |
| JP3121286B2 true JP3121286B2 (ja) | 2000-12-25 |
Family
ID=14462681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09107576A Expired - Fee Related JP3121286B2 (ja) | 1997-04-24 | 1997-04-24 | 真空ポンプ排気システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3121286B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101722625B (zh) * | 2008-10-27 | 2014-05-28 | 株式会社名机制作所 | 可塑化装置的料斗单元 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4685662B2 (ja) * | 2005-03-03 | 2011-05-18 | エア・ウォーター株式会社 | ガス分離方法およびそれに用いる装置 |
| ES2731202T3 (es) * | 2009-12-24 | 2019-11-14 | Sumitomo Seika Chemicals | Aparato de doble bomba de vacío, sistema de purificación de gas dotado de aparato con doble bomba de vacío y dispositivo de supresión de vibraciones del gas de escape en un aparato con doble bomba de vacío |
-
1997
- 1997-04-24 JP JP09107576A patent/JP3121286B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101722625B (zh) * | 2008-10-27 | 2014-05-28 | 株式会社名机制作所 | 可塑化装置的料斗单元 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10296034A (ja) | 1998-11-10 |
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