JP3378949B2 - 圧力変動式空気分離装置及びその運転方法 - Google Patents
圧力変動式空気分離装置及びその運転方法Info
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- JP3378949B2 JP3378949B2 JP04830893A JP4830893A JP3378949B2 JP 3378949 B2 JP3378949 B2 JP 3378949B2 JP 04830893 A JP04830893 A JP 04830893A JP 4830893 A JP4830893 A JP 4830893A JP 3378949 B2 JP3378949 B2 JP 3378949B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧力変動式空気分離装
置及びその運転方法に関し、詳しくは、吸着塔の再生工
程を、真空ポンプを用いた真空再生法で行う圧力変動式
空気分離装置における真空ポンプ部分の構成及び運転方
法に関する。
置及びその運転方法に関し、詳しくは、吸着塔の再生工
程を、真空ポンプを用いた真空再生法で行う圧力変動式
空気分離装置における真空ポンプ部分の構成及び運転方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、空気から酸素ガスや窒素ガス
を分離採取する装置として、圧力変動式空気分離装置
（ＰＳＡ装置）が広く用いられている。このＰＳＡ装置
は、周知のように、採取するガスの種類に応じた吸着剤
を充填した複数の吸着塔を、基本的には、吸着工程，均
圧工程，再生工程，均圧工程に順次切換えながら製品ガ
スを採取するものであり、吸着工程では、高い圧力で原
料空気を導入して吸着成分を吸着剤に吸着させ、難吸着
成分を製品として採取し、再生工程では、吸着塔内を減
圧して吸着剤に吸着している吸着成分を脱着している。
また、前記均圧工程は、吸着工程の最終段階で吸着塔内
に残っているガス、即ち製品品位の難吸着成分ガス又は
製品品位よりは劣るが原料空気よりも製品ガスが濃縮さ
れているガスを、再生工程を終えた吸着塔内に回収して
製品ガスの回収効率を向上させるために行われている。
を分離採取する装置として、圧力変動式空気分離装置
（ＰＳＡ装置）が広く用いられている。このＰＳＡ装置
は、周知のように、採取するガスの種類に応じた吸着剤
を充填した複数の吸着塔を、基本的には、吸着工程，均
圧工程，再生工程，均圧工程に順次切換えながら製品ガ
スを採取するものであり、吸着工程では、高い圧力で原
料空気を導入して吸着成分を吸着剤に吸着させ、難吸着
成分を製品として採取し、再生工程では、吸着塔内を減
圧して吸着剤に吸着している吸着成分を脱着している。
また、前記均圧工程は、吸着工程の最終段階で吸着塔内
に残っているガス、即ち製品品位の難吸着成分ガス又は
製品品位よりは劣るが原料空気よりも製品ガスが濃縮さ
れているガスを、再生工程を終えた吸着塔内に回収して
製品ガスの回収効率を向上させるために行われている。
【０００３】例えば、２基の吸着塔Ａ，Ｂを使用したＰ
ＳＡ装置における基本的な工程は、次の表に示す通りで
ある。 工 程 吸着塔Ａ 吸着塔Ｂ １ 吸着 再生 ２ 均圧 均圧 ３ 再生 吸着 ４ 均圧 均圧 実際の装置においては、各種のバリエーションが存在
し、上記の４工程に、吸着工程前の再加圧工程や再生工
程前のブローダウン（圧力抜き）工程等が組み込まれる
が、３基以上の吸着塔を使用したＰＳＡ装置において
も、基本的には各吸着塔を上記各工程に切換えながら製
品ガスを取出している。
ＳＡ装置における基本的な工程は、次の表に示す通りで
ある。 工 程 吸着塔Ａ 吸着塔Ｂ １ 吸着 再生 ２ 均圧 均圧 ３ 再生 吸着 ４ 均圧 均圧 実際の装置においては、各種のバリエーションが存在
し、上記の４工程に、吸着工程前の再加圧工程や再生工
程前のブローダウン（圧力抜き）工程等が組み込まれる
が、３基以上の吸着塔を使用したＰＳＡ装置において
も、基本的には各吸着塔を上記各工程に切換えながら製
品ガスを取出している。
【０００４】そして、上記のような工程において、再生
工程を真空ポンプを用いた真空再生法で行う場合、工程
１及び工程３では、真空ポンプは再生工程にある吸着塔
内を真空排気するために作動中であるが、工程２及び工
程４の均圧工程時には真空排気を行っていないため、真
空ポンプを休止させる必要がある。
工程を真空ポンプを用いた真空再生法で行う場合、工程
１及び工程３では、真空ポンプは再生工程にある吸着塔
内を真空排気するために作動中であるが、工程２及び工
程４の均圧工程時には真空排気を行っていないため、真
空ポンプを休止させる必要がある。
【０００５】ところが、一般のＰＳＡ装置における各工
程の時間は、長くても２〜３分、短いものでは１０秒以
下であるため、均圧工程中に真空ポンプを停止させるこ
とは、真空ポンプの頻繁な起動と停止とを繰返すことに
なり、実質的に不可能である。このため、均圧工程中で
も真空ポンプを連続運転しながら休止期間中の真空ポン
プの所用動力を減らすために、いわゆる無負荷運転を行
うようにしている。すなわち、ＰＳＡ装置に用いられる
真空ポンプの一つである水封式ルーツブロワー型のもの
は、図３に示すような動力消費パターンの傾向を有して
おり、運転休止中にはポンプ吸入側を大気に開放して吸
入圧力を高める無負荷運転を行い、ＰＳＡ装置における
動力費の低減を図っている。
程の時間は、長くても２〜３分、短いものでは１０秒以
下であるため、均圧工程中に真空ポンプを停止させるこ
とは、真空ポンプの頻繁な起動と停止とを繰返すことに
なり、実質的に不可能である。このため、均圧工程中で
も真空ポンプを連続運転しながら休止期間中の真空ポン
プの所用動力を減らすために、いわゆる無負荷運転を行
うようにしている。すなわち、ＰＳＡ装置に用いられる
真空ポンプの一つである水封式ルーツブロワー型のもの
は、図３に示すような動力消費パターンの傾向を有して
おり、運転休止中にはポンプ吸入側を大気に開放して吸
入圧力を高める無負荷運転を行い、ＰＳＡ装置における
動力費の低減を図っている。
【０００６】このため、従来の２台の真空ポンプを直列
に接続した２段式の真空ポンプを備えたＰＳＡ装置にお
いては、図４に示すように、第１真空ポンプ１の吸入側
に開放弁２を有する大気吸入管３を設けるとともに、第
２真空ポンプ４の吸入側と吐出側との間にバイパス弁５
を有するバイパス管６を設け、均圧工程時の無負荷運転
の際には、開放弁２を開いて第１真空ポンプ１の吸入側
を大気に開放するとともにバイパス弁５を開き、大気吸
入管３から第１真空ポンプ１に吸入されて吐出された空
気をバイパス管６を介してサイレンサー７から排出する
ようにしていた。
に接続した２段式の真空ポンプを備えたＰＳＡ装置にお
いては、図４に示すように、第１真空ポンプ１の吸入側
に開放弁２を有する大気吸入管３を設けるとともに、第
２真空ポンプ４の吸入側と吐出側との間にバイパス弁５
を有するバイパス管６を設け、均圧工程時の無負荷運転
の際には、開放弁２を開いて第１真空ポンプ１の吸入側
を大気に開放するとともにバイパス弁５を開き、大気吸
入管３から第１真空ポンプ１に吸入されて吐出された空
気をバイパス管６を介してサイレンサー７から排出する
ようにしていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のように構成する
ことにより、真空ポンプ吸入側の圧力を高めて図２に示
すように動力費の低減が図れるが、ＰＳＡ装置の運転上
からは、更に低減することが望ましい。また、大気吸入
管３にもサイレンサー等を設けて運転音を低減させるよ
うにはしているが、消音効果は十分とはいえず、装置運
転上の大きな問題となっている。さらに、大型装置にお
いては、吸入する風量が多いため、大気吸入口を付設す
ること自体に問題があり、付近の塵を吸い込んだりする
ため、機械の運転上、あるいは付近で作業する人員の安
全上からも改善が望まれていた。
ことにより、真空ポンプ吸入側の圧力を高めて図２に示
すように動力費の低減が図れるが、ＰＳＡ装置の運転上
からは、更に低減することが望ましい。また、大気吸入
管３にもサイレンサー等を設けて運転音を低減させるよ
うにはしているが、消音効果は十分とはいえず、装置運
転上の大きな問題となっている。さらに、大型装置にお
いては、吸入する風量が多いため、大気吸入口を付設す
ること自体に問題があり、付近の塵を吸い込んだりする
ため、機械の運転上、あるいは付近で作業する人員の安
全上からも改善が望まれていた。
【０００８】そこで本発明は、２台以上の真空ポンプを
直列に接続して使用する場合、あるいは多段式の真空ポ
ンプを使用する場合に、真空ポンプの動力費を更に低減
するとともに、騒音の低下や装置の小型化も図れる圧力
変動式空気分離装置及びその運転方法を提供することを
目的としている。
直列に接続して使用する場合、あるいは多段式の真空ポ
ンプを使用する場合に、真空ポンプの動力費を更に低減
するとともに、騒音の低下や装置の小型化も図れる圧力
変動式空気分離装置及びその運転方法を提供することを
目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明の圧力変動式空気分離装置は、少なくとも
吸着工程，均圧工程，再生工程，均圧工程に順次切換え
られる複数の吸着塔と、再生工程時の吸着塔内を真空引
きする多段式の真空ポンプ又は直列に接続した２台以上
の真空ポンプとを備えた圧力変動式空気分離装置におい
て、前記多段式の真空ポンプの各段又は前記直列に接続
した各真空ポンプの吸入側と吐出側とを循環・バイパス
管で接続するとともに、該循環・バイパス管に循環弁及
び／又は循環・バイパス弁を設けたことを特徴としてい
る。
ため、本発明の圧力変動式空気分離装置は、少なくとも
吸着工程，均圧工程，再生工程，均圧工程に順次切換え
られる複数の吸着塔と、再生工程時の吸着塔内を真空引
きする多段式の真空ポンプ又は直列に接続した２台以上
の真空ポンプとを備えた圧力変動式空気分離装置におい
て、前記多段式の真空ポンプの各段又は前記直列に接続
した各真空ポンプの吸入側と吐出側とを循環・バイパス
管で接続するとともに、該循環・バイパス管に循環弁及
び／又は循環・バイパス弁を設けたことを特徴としてい
る。
【００１０】また、本発明の圧力変動式空気分離装置の
運転方法は、前記吸着塔の均圧工程時に、前記多段式の
真空ポンプの各段又は前記直列に接続した各真空ポンプ
の各吸入側と各吐出側とを循環・バイパス管により連通
させることを特徴としている。
運転方法は、前記吸着塔の均圧工程時に、前記多段式の
真空ポンプの各段又は前記直列に接続した各真空ポンプ
の各吸入側と各吐出側とを循環・バイパス管により連通
させることを特徴としている。
【００１１】
【作 用】上記構成によれば、真空ポンプ回りのガスの
流れを、真空ポンプ吐出側から循環・バイパス管を介し
て真空ポンプ吸入側に流れる完全循環流れにすることが
でき、循環・バイパス管の径等を適当に選定してバイパ
スガス量を適切な量に設定することにより、最も好まし
い状態での無負荷運転を行うことができ、このときの動
力費の節減が図れる。また、大量の大気を吸引すること
がないので配管径を小さくでき、大気吸入口も不要なた
め、装置の小型化が図れるとともに、大気の吸入やガス
の排出を伴わないので運転音も下げることができる。特
に、真空ポンプが３段式又は３台になっても大気吸入系
統（弁，配管）を設ける必要がなく、装置が小型化でき
る。
流れを、真空ポンプ吐出側から循環・バイパス管を介し
て真空ポンプ吸入側に流れる完全循環流れにすることが
でき、循環・バイパス管の径等を適当に選定してバイパ
スガス量を適切な量に設定することにより、最も好まし
い状態での無負荷運転を行うことができ、このときの動
力費の節減が図れる。また、大量の大気を吸引すること
がないので配管径を小さくでき、大気吸入口も不要なた
め、装置の小型化が図れるとともに、大気の吸入やガス
の排出を伴わないので運転音も下げることができる。特
に、真空ポンプが３段式又は３台になっても大気吸入系
統（弁，配管）を設ける必要がなく、装置が小型化でき
る。
【００１２】
【実施例】以下、本発明を、図１に示す２塔切換式の基
本的なＰＳＡ装置に本発明を適用した一実施例に基づい
てさらに詳細に説明する。本実施例に示すＰＳＡ装置
は、２基一対の吸着塔Ａ，Ｂと、該吸着塔Ａ，Ｂに原料
空気を供給する原料空気圧縮機１１と、吸着塔Ａ，Ｂで
濃縮分離した製品ガスを貯留する製品槽１２と、吸着塔
Ａ，Ｂの真空再生時に真空排気を行うための２段式の真
空ポンプ１３，１４と、真空ポンプ１３，１４からのガ
スを排出するサイレンサー１５と、両吸着塔Ａ，Ｂを前
記吸着工程，均圧工程，再生工程，均圧工程の４工程に
順次切換えながら運転するための切換弁、すなわち、入
口弁２１ａ，２１ｂ、出口弁２２ａ，２２ｂ、排気弁２
３ａ，２３ｂ、均圧弁２４ａ，２４ｂ、パージガス導入
弁２５が設けられている。さらに、前記真空ポンプ１
３，１４の吸入側と吐出側とは、それぞれ循環弁３１，
循環・バイパス弁３２を備えた循環・バイパス管３３，
３４で接続されている。
本的なＰＳＡ装置に本発明を適用した一実施例に基づい
てさらに詳細に説明する。本実施例に示すＰＳＡ装置
は、２基一対の吸着塔Ａ，Ｂと、該吸着塔Ａ，Ｂに原料
空気を供給する原料空気圧縮機１１と、吸着塔Ａ，Ｂで
濃縮分離した製品ガスを貯留する製品槽１２と、吸着塔
Ａ，Ｂの真空再生時に真空排気を行うための２段式の真
空ポンプ１３，１４と、真空ポンプ１３，１４からのガ
スを排出するサイレンサー１５と、両吸着塔Ａ，Ｂを前
記吸着工程，均圧工程，再生工程，均圧工程の４工程に
順次切換えながら運転するための切換弁、すなわち、入
口弁２１ａ，２１ｂ、出口弁２２ａ，２２ｂ、排気弁２
３ａ，２３ｂ、均圧弁２４ａ，２４ｂ、パージガス導入
弁２５が設けられている。さらに、前記真空ポンプ１
３，１４の吸入側と吐出側とは、それぞれ循環弁３１，
循環・バイパス弁３２を備えた循環・バイパス管３３，
３４で接続されている。
【００１３】上記各弁は、工程の進行に伴い自動的に開
閉するものであり、以下、運転手順に従って説明する。
まず、吸着塔Ａが吸着工程、吸着塔Ｂが再生工程に入っ
た場合、前記循環弁３１及び循環・バイパス弁３２以外
の切換弁は、吸着塔Ａ側の入口弁２１ａと出口弁２２ａ
及び吸着塔Ｂ側の排気弁２３ｂが開であり、その他は閉
である。原料空気圧縮機１１で圧縮された空気は、入口
弁２１ａを通って吸着塔Ａに導入され、ここで易吸着成
分が吸着剤に吸着されて難吸着成分（製品ガス）が濃縮
され、出口弁２２ａから製品槽１２に導出される。
閉するものであり、以下、運転手順に従って説明する。
まず、吸着塔Ａが吸着工程、吸着塔Ｂが再生工程に入っ
た場合、前記循環弁３１及び循環・バイパス弁３２以外
の切換弁は、吸着塔Ａ側の入口弁２１ａと出口弁２２ａ
及び吸着塔Ｂ側の排気弁２３ｂが開であり、その他は閉
である。原料空気圧縮機１１で圧縮された空気は、入口
弁２１ａを通って吸着塔Ａに導入され、ここで易吸着成
分が吸着剤に吸着されて難吸着成分（製品ガス）が濃縮
され、出口弁２２ａから製品槽１２に導出される。
【００１４】このとき、再生工程にある吸着塔Ｂでは、
真空ポンプ１３，１４を用いて塔内の真空排気が行わ
れ、吸着剤に吸着されていた易吸着成分が脱着されてサ
イレンサー１５から排気される。この再生工程は、吸着
塔Ｂ内の圧力が高いときには、１段目の循環弁３１が
閉、２段目の循環・バイパス弁３２が開となり、１段目
の真空ポンプ１３に吸入され、吐出されたガスは、その
一部が循環・バイパス管３４を通ってサイレンサー１５
から排気される。残部のガスは、２段目の真空ポンプ１
４を通って同様にサイレンサー１５から排気される。吸
入側の吸着塔Ｂの圧力が低下するのに従って１段目の真
空ポンプ１３の消費電力が大きくなるため、２段目の循
環・バイパス弁３２を閉じて排出ガス全量を２段目の真
空ポンプ１４を通過させ、直列状態で運転する。なお、
この再生工程では、必要に応じて吸着塔Ｂ側の均圧弁２
４ｂ及びパージガス導入弁２５を開いて製品ガスの一部
を吸着塔Ｂに導入し、いわゆるパージ再生を行い、より
効果的に再生を行う。この状態で運転することにより、
２台の真空ポンプ１３，１４の合計所要動力は、図２に
示すようになり、前記図３の場合よりさらに所要動力が
低減する。また、循環・バイパス弁３２の開閉動作は、
図２の性能曲線、即ち吸入圧力と消費動力曲線から開閉
のタイミングが決められる。
真空ポンプ１３，１４を用いて塔内の真空排気が行わ
れ、吸着剤に吸着されていた易吸着成分が脱着されてサ
イレンサー１５から排気される。この再生工程は、吸着
塔Ｂ内の圧力が高いときには、１段目の循環弁３１が
閉、２段目の循環・バイパス弁３２が開となり、１段目
の真空ポンプ１３に吸入され、吐出されたガスは、その
一部が循環・バイパス管３４を通ってサイレンサー１５
から排気される。残部のガスは、２段目の真空ポンプ１
４を通って同様にサイレンサー１５から排気される。吸
入側の吸着塔Ｂの圧力が低下するのに従って１段目の真
空ポンプ１３の消費電力が大きくなるため、２段目の循
環・バイパス弁３２を閉じて排出ガス全量を２段目の真
空ポンプ１４を通過させ、直列状態で運転する。なお、
この再生工程では、必要に応じて吸着塔Ｂ側の均圧弁２
４ｂ及びパージガス導入弁２５を開いて製品ガスの一部
を吸着塔Ｂに導入し、いわゆるパージ再生を行い、より
効果的に再生を行う。この状態で運転することにより、
２台の真空ポンプ１３，１４の合計所要動力は、図２に
示すようになり、前記図３の場合よりさらに所要動力が
低減する。また、循環・バイパス弁３２の開閉動作は、
図２の性能曲線、即ち吸入圧力と消費動力曲線から開閉
のタイミングが決められる。
【００１５】所定の時間が経過すると、吸着塔Ａ側の入
口弁２１ａと出口弁２２ａ及び吸着塔Ｂ側の排気弁２３
ｂが閉じられるとともに、両均圧弁２４ａ，２４ｂが開
いて両吸着塔Ａ，Ｂの出口側が連通し、吸着工程を終え
た吸着塔Ａ内のガスを、再生工程を終えた吸着塔Ｂ内に
回収する均圧工程が行われる。これと同時に、真空ポン
プ部では、循環弁３１，循環・バイパス弁３２が開とな
り、１段目の真空ポンプ１３の吸入側と吐出側、２段目
の真空ポンプ１４の吸入側と吐出側とがそれぞれ連通さ
れ、各真空ポンプから吐出されたガスが循環・バイパス
管３３，３４を通って吸入側に流れる。この結果、真空
ポンプ部におけるガス流れは、真空ポンプ１３，１４を
通しての完全循環流れとなり、サイレンサー１５側へは
全くガスが流れない状態となる。
口弁２１ａと出口弁２２ａ及び吸着塔Ｂ側の排気弁２３
ｂが閉じられるとともに、両均圧弁２４ａ，２４ｂが開
いて両吸着塔Ａ，Ｂの出口側が連通し、吸着工程を終え
た吸着塔Ａ内のガスを、再生工程を終えた吸着塔Ｂ内に
回収する均圧工程が行われる。これと同時に、真空ポン
プ部では、循環弁３１，循環・バイパス弁３２が開とな
り、１段目の真空ポンプ１３の吸入側と吐出側、２段目
の真空ポンプ１４の吸入側と吐出側とがそれぞれ連通さ
れ、各真空ポンプから吐出されたガスが循環・バイパス
管３３，３４を通って吸入側に流れる。この結果、真空
ポンプ部におけるガス流れは、真空ポンプ１３，１４を
通しての完全循環流れとなり、サイレンサー１５側へは
全くガスが流れない状態となる。
【００１６】上記均圧工程が終了すると、吸着塔Ａ側の
排気弁２３ａ及び吸着塔Ｂ側の入口弁２１ｂと出口弁２
２ｂが開となり、吸着塔Ａが再生工程、吸着塔Ｂが吸着
工程に入る。以下、上記のようにして吸着塔Ａ及び吸着
塔Ｂに設けた各切換弁と真空ポンプ部に設けた循環弁３
１，循環・バイパス弁３２とを所定の順序で切換開閉す
ることにより、両吸着塔Ａ，Ｂを吸着工程，均圧工程，
再生工程，均圧工程に順次切換えて運転し、連続的に製
品ガスを導出する。なお、各弁の開閉制御は、別に設け
られた一般的なシーケンサー等の制御装置（図示せず）
により、容易に行うことができる。
排気弁２３ａ及び吸着塔Ｂ側の入口弁２１ｂと出口弁２
２ｂが開となり、吸着塔Ａが再生工程、吸着塔Ｂが吸着
工程に入る。以下、上記のようにして吸着塔Ａ及び吸着
塔Ｂに設けた各切換弁と真空ポンプ部に設けた循環弁３
１，循環・バイパス弁３２とを所定の順序で切換開閉す
ることにより、両吸着塔Ａ，Ｂを吸着工程，均圧工程，
再生工程，均圧工程に順次切換えて運転し、連続的に製
品ガスを導出する。なお、各弁の開閉制御は、別に設け
られた一般的なシーケンサー等の制御装置（図示せず）
により、容易に行うことができる。
【００１７】次に、製品ガスとして酸素を導出する酸素
ＰＳＡ装置において、吸着塔部分の構成を同一とし、真
空ポンプ部分の構成を、図１の本実施例に示す構成にし
た場合と、前記図４に示す構成にした場合とで比較した
実験結果を説明する。まず、吸着塔部分の共通構成は、
下記の通りとした。 吸着剤 合成ゼオライト５Ａ 酸素発生量 １００Ｎｍ3 ／ｈ（９３％
Ｏ2 ） 原料空気圧力 ０．２５ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ サイクルタイム ６０秒 真空ポンプ運転圧力 最大２００Ｔｏｒｒ
ＰＳＡ装置において、吸着塔部分の構成を同一とし、真
空ポンプ部分の構成を、図１の本実施例に示す構成にし
た場合と、前記図４に示す構成にした場合とで比較した
実験結果を説明する。まず、吸着塔部分の共通構成は、
下記の通りとした。 吸着剤 合成ゼオライト５Ａ 酸素発生量 １００Ｎｍ3 ／ｈ（９３％
Ｏ2 ） 原料空気圧力 ０．２５ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ サイクルタイム ６０秒 真空ポンプ運転圧力 最大２００Ｔｏｒｒ
【００１８】そして、本実施例装置においては、無負荷
運転時の１段目の真空ポンプ１３の吸入圧力が−２０ｍ
ｍＨｇ、２段目の真空ポンプ１４の吐出圧力が＋５０ｍ
ｍＡｑとなるように循環弁３１，循環・バイパス弁３２
及び循環・バイパス管３３，３４の口径等を設定した。
一方、図４に示した従来装置では、１段目の真空ポンプ
１３の吸入圧力は大気圧であり、２段目の真空ポンプ１
４の吐出圧力は＋１５０ｍｍＡｑとした。☆この結果、
従来装置におけるＰＳＡ装置全体としての動力原単位が
０．５３ｋｗ／Ｎｍ3 、最大騒音が１１０ｄＢであった
のに対し、本実施例装置では、動力原単位を０．５１ｋ
ｗ／Ｎｍ3 、最大騒音を９５ｄＢにすることができた。
運転時の１段目の真空ポンプ１３の吸入圧力が−２０ｍ
ｍＨｇ、２段目の真空ポンプ１４の吐出圧力が＋５０ｍ
ｍＡｑとなるように循環弁３１，循環・バイパス弁３２
及び循環・バイパス管３３，３４の口径等を設定した。
一方、図４に示した従来装置では、１段目の真空ポンプ
１３の吸入圧力は大気圧であり、２段目の真空ポンプ１
４の吐出圧力は＋１５０ｍｍＡｑとした。☆この結果、
従来装置におけるＰＳＡ装置全体としての動力原単位が
０．５３ｋｗ／Ｎｍ3 、最大騒音が１１０ｄＢであった
のに対し、本実施例装置では、動力原単位を０．５１ｋ
ｗ／Ｎｍ3 、最大騒音を９５ｄＢにすることができた。
【００１９】このように、真空ポンプ部に、各真空ポン
プ１３，１４の吸入側と吐出側とを連通させるバイパス
管３３，３４を設けて吸着塔の均圧工程時、すなわち真
空ポンプ１３，１４の排気運転停止時にそれぞれの吸入
側と吐出側とを連通させて無負荷運転を行うようにする
ことにより、ＰＳＡ装置装置全体の動力原単位の低減が
図れるとともに、騒音の低減も図ることができる。これ
は、各段の吐出圧力の定価によるものと考えられる。す
なわち、１段目の吸入ガスは、１段目の吐出側あるいは
２段目の吐出側から循環されるものであり、相対的に１
段目の吐出、２段目の吐出圧力が低くなるためと考えら
れる。また、大量の大気を吸入することがないので、真
空ポンプ回りの配管径を小さくすることが可能であり、
大気吸入口も不要であるから、装置の小型化も図ること
ができる。
プ１３，１４の吸入側と吐出側とを連通させるバイパス
管３３，３４を設けて吸着塔の均圧工程時、すなわち真
空ポンプ１３，１４の排気運転停止時にそれぞれの吸入
側と吐出側とを連通させて無負荷運転を行うようにする
ことにより、ＰＳＡ装置装置全体の動力原単位の低減が
図れるとともに、騒音の低減も図ることができる。これ
は、各段の吐出圧力の定価によるものと考えられる。す
なわち、１段目の吸入ガスは、１段目の吐出側あるいは
２段目の吐出側から循環されるものであり、相対的に１
段目の吐出、２段目の吐出圧力が低くなるためと考えら
れる。また、大量の大気を吸入することがないので、真
空ポンプ回りの配管径を小さくすることが可能であり、
大気吸入口も不要であるから、装置の小型化も図ること
ができる。
【００２０】なお、無負荷運転時の吸入圧力及び吐出圧
力と全体の消費電力との関係には最適値があると考えら
れるが、これは、配管，弁による圧力損失と循環風量に
よって決まるものである。したがって、循環弁，循環・
バイパス弁，サイレンサー等に流れる風量あるいは圧力
損失をコントロールする弁，絞り機構等を設けて、より
最適な状態に設定することが可能である。
力と全体の消費電力との関係には最適値があると考えら
れるが、これは、配管，弁による圧力損失と循環風量に
よって決まるものである。したがって、循環弁，循環・
バイパス弁，サイレンサー等に流れる風量あるいは圧力
損失をコントロールする弁，絞り機構等を設けて、より
最適な状態に設定することが可能である。
【００２１】また、従来装置においても、図４に示すバ
イパス管６及びバイパス弁５の径やサイレンサー７の構
造を変えればある程度の動力費の低減や騒音の低減を図
ることは可能ではあるが、配管，弁，サイレンサーとし
て極めて大型のものを用いる必要があり、実際的ではな
い。
イパス管６及びバイパス弁５の径やサイレンサー７の構
造を変えればある程度の動力費の低減や騒音の低減を図
ることは可能ではあるが、配管，弁，サイレンサーとし
て極めて大型のものを用いる必要があり、実際的ではな
い。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、吸着塔
の均圧工程時、すなわち真空ポンプの休止中に真空ポン
プを止めることなく、真空ポンプの吸入側と吐出側とを
連通させて無負荷運転を行うようにしたから、真空ポン
プの吸入圧力と吐出圧力を最適な範囲にすることがで
き、ＰＳＡ装置全体の動力原単位の低減や真空ポンプの
無負荷運転時の騒音の低下を図ることができ、さらに、
従来のように大量の大気を吸入することがないので、配
管等の小径化も図れ、装置の小型化も図ることができ
る。
の均圧工程時、すなわち真空ポンプの休止中に真空ポン
プを止めることなく、真空ポンプの吸入側と吐出側とを
連通させて無負荷運転を行うようにしたから、真空ポン
プの吸入圧力と吐出圧力を最適な範囲にすることがで
き、ＰＳＡ装置全体の動力原単位の低減や真空ポンプの
無負荷運転時の騒音の低下を図ることができ、さらに、
従来のように大量の大気を吸入することがないので、配
管等の小径化も図れ、装置の小型化も図ることができ
る。
【図１】 本発明の一実施例を示す系統図である。
【図２】 二段型真空ポンプの吸入圧力と消費動力の関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図３】 従来の真空ポンプの吸入圧力と消費動力の関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図４】 従来のＰＳＡ装置の真空ポンプ部の一例を示
す系統図である。
す系統図である。
Ａ，Ｂ…吸着塔、１１…原料空気圧縮機、１２…製品
槽、１３，１４…真空ポンプ、１５…サイレンサー、３
１…循環弁，３２…循環・バイパス弁、３３，３４…循
環・バイパス管
槽、１３，１４…真空ポンプ、１５…サイレンサー、３
１…循環弁，３２…循環・バイパス弁、３３，３４…循
環・バイパス管
Claims (2)
- 【請求項１】 少なくとも吸着工程，均圧工程，再生工
程，均圧工程に順次切換えられる複数の吸着塔と、再生
工程時の吸着塔内を真空引きする多段式の真空ポンプ又
は直列に接続した２台以上の真空ポンプとを備えた圧力
変動式空気分離装置において、前記多段式の真空ポンプ
の各段又は前記直列に接続した各真空ポンプの吸入側と
吐出側とを循環・バイパス管で接続するとともに、該循
環・バイパス管に循環弁及び／又は循環・バイパス弁を
設けたことを特徴とする圧力変動式空気分離装置。 - 【請求項２】 複数の吸着塔を、少なくとも吸着工程，
均圧工程，再生工程，均圧工程に順次切換えるととも
に、吸着塔の再生工程を多段式の真空ポンプ又は直列に
接続した２台以上の真空ポンプを用いた真空再生法で行
う圧力変動式空気分離装置の運転方法において、前記吸
着塔の均圧工程時に、前記多段式の真空ポンプの各段又
は前記直列に接続した各真空ポンプの各吸入側と各吐出
側とを循環・バイパス管により連通させることを特徴と
する圧力変動式空気分離装置の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04830893A JP3378949B2 (ja) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | 圧力変動式空気分離装置及びその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04830893A JP3378949B2 (ja) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | 圧力変動式空気分離装置及びその運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06254333A JPH06254333A (ja) | 1994-09-13 |
| JP3378949B2 true JP3378949B2 (ja) | 2003-02-17 |
Family
ID=12799795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04830893A Expired - Fee Related JP3378949B2 (ja) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | 圧力変動式空気分離装置及びその運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3378949B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160024609A (ko) * | 2014-08-26 | 2016-03-07 | 삼성전자주식회사 | 공기 정화 모듈을 구비하는 금속 공기 전지 및 금속 공기 전지의 운전방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE29719775U1 (de) * | 1996-12-11 | 1998-02-05 | Sgi Prozess Technik Gmbh | Druckwechselanlage zur Gewinnung von Sauerstoff aus der Luft |
| EP0847791B1 (de) * | 1996-12-11 | 2004-03-17 | SGI-PROZESS-TECHNIK GmbH | Verfahren zum Betrieb einer Druckwechselanlage zur Gewinnung von Sauerstoff aus der Luft |
| BR112012018803B1 (pt) * | 2009-12-24 | 2021-09-28 | Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd. | Aparelho de bomba de vácuo dupla e sistema de purificação de gás |
| JP5743308B2 (ja) | 2010-01-26 | 2015-07-01 | 大阪瓦斯株式会社 | 可燃性ガスの濃縮システム |
| JP5750257B2 (ja) * | 2010-10-25 | 2015-07-15 | 株式会社加藤製作所 | 車載用真空引き装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0441715U (ja) * | 1990-08-01 | 1992-04-09 |
-
1993
- 1993-03-09 JP JP04830893A patent/JP3378949B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160024609A (ko) * | 2014-08-26 | 2016-03-07 | 삼성전자주식회사 | 공기 정화 모듈을 구비하는 금속 공기 전지 및 금속 공기 전지의 운전방법 |
| KR102277904B1 (ko) * | 2014-08-26 | 2021-07-15 | 삼성전자주식회사 | 공기 정화 모듈을 구비하는 금속 공기 전지 및 금속 공기 전지의 운전방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06254333A (ja) | 1994-09-13 |
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