JP3661884B2

JP3661884B2 - Gas separation device

Info

Publication number: JP3661884B2
Application number: JP17903995A
Authority: JP
Inventors: 元宮崎
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-07-14
Filing date: 1995-07-14
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2015-07-14
Also published as: JPH0924231A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＰＳＡ式（Pressure Swing Adsorption ）の気体分離装置に係り、特に吸着剤が充填された吸着槽にコンプレッサにより圧縮された圧縮空気を供給して空気を窒素と酸素に分離するよう構成した気体分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＰＳＡ式気体分離装置は、分子ふるいカーボンやゼオライトなど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し、使用するものである。
【０００３】
例えば窒素ガスを製品ガスとして取り出すＰＳＡ式気体分離装置にあっては、（ａ）吸着工程：吸着剤が充填された吸着槽にコンプレッサにより圧縮された圧縮空気を導入して吸着槽内を昇圧させ圧力を利用して吸着剤に酸素分子を吸着させる工程、
（ｂ）取出工程：吸着工程の後半で吸着剤により分離生成された窒素を取出す工程、
（ｃ）均圧工程：取出工程終了後の吸着槽に残存する窒素濃度の高い残留ガスを吸着工程前の他の吸着槽に供給して吸着槽間の圧力を均圧化する工程、
（ｄ）再生工程：取出工程及び均圧工程終了後の吸着槽内を大気解放または真空ポンプで減圧して吸着剤に吸着された酸素分子を脱着することにより吸着剤を再生する工程、が順次行われる。
【０００４】
これらの各工程（ａ）〜（ｄ）は、各吸着槽毎に繰返し行われ、各吸着槽における工程が連携して実行されるように各機器が制御される。
一対の吸着槽を有する気体分離装置では、一方の吸着槽で取出工程が完了し、他方の吸着槽で再生工程が完了した後、均圧工程を行う。この均圧工程では、両吸着槽間を連通させて取出工程の後の吸着槽に残留するガスを再生工程後の吸着槽へ供給して均圧化を図り、次回の吸着工程の吸着効率を高めてより高純度の製品ガスを生成するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記気体分離装置では、上記各工程（ａ）〜（ｄ）を繰り返して窒素を分離生成しているが、吸着槽に圧縮空気を供給するコンプレッサの駆動制御が吸着槽の各工程の制御と切り離して行われており、コンプレッサにより生成された圧縮空気を空気槽に蓄圧し、吸着工程時に空気槽内の圧縮空気が吸着槽へ供給される。また、コンプレッサは、空気槽の圧力が所定圧力未満であるときはロード運転（通常運転）が行われ、空気槽の圧力が所定圧力に達するとアンロード運転（無負荷運転時）に切り換わる。尚、アンロード運転時はコンプレッサの駆動用モータが駆動されたままであるが、給気弁が開いた状態に保持されて圧縮空気の生成は行われない。
【０００６】
このように従来の気体分離装置では、コンプレッサが吸着槽に圧縮空気を供給する空気槽の圧力によりロード運転あるいはアンロード運転に切り替わるように動作しているため、吸着槽が吸着工程であるにも拘わらずコンプレッサがアンロード運転状態であることがある。この場合、空気槽に蓄圧された圧縮空気が吸着槽に供給されるが、コンプレッサがアンロード運転のため、空気槽に供給される圧縮空気の供給量が減少して吸着槽内の圧力が急激に低下してしまい、酸素分子を吸着剤に十分に吸着させることができず、吸着効率が低下するといった問題が生ずる。
【０００７】
このような状態の圧力変化をグラフに表すと、図５に示すようになる。このグラフでは、第１の吸着槽１と第２の吸着槽２が並列に設けられ、第１の吸着槽１が吸着工程のとき第２の吸着槽２が再生工程となり、第１の吸着槽１が再生工程のとき第２の吸着槽２が吸着工程となるように制御されている。そして、吸着工程と取出工程との間に均圧工程が行われる。
【０００８】
図５においては、コンプレッサの空気槽の圧力変化はグラフＩ（実線）で示し、第１の吸着槽１の圧力変化はグラフII（１点鎖線）で示し、第２の吸着槽２の圧力変化はグラフIII （２点鎖線）で示し、製品ガスとしての窒素が貯えられる窒素槽の圧力変化はグラフIV（破線）で示す。
【０００９】
コンプレッサは、空気槽の圧力が上限圧力Ｐ_A以上に上昇した場合にロード運転からアンロード運転に切り替わり、空気槽の圧力が下限圧力Ｐ_B以下に低下した場合アンロード運転からロード運転に切り替わるように動作する。そして、吸着槽１，２の圧力は、吸着・取出工程で上昇し、再生工程で降下する。
【００１０】
ところが、均圧工程だけでなく吸着工程になってもコンプレッサがアンロード運転になっているため、空気槽の圧力だけでなく吸着槽１，２及び窒素槽の圧力も低下してしまうことが分かる。そのため、次の吸着・取出工程で大量の空気を必要とするにも拘わらず圧力不足により、吸着効率が低下して製品ガスの窒素濃度が低下することになる。
【００１１】
そこで、本発明は上記問題を解決した気体分離装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような特徴を有する。
上記請求項１の発明は、吸着剤が充填された吸着槽にコンプレッサにより圧縮された圧縮空気が貯えられた空気槽から圧縮空気を供給して該吸着槽内を昇圧させる吸着工程を行うと共に、該吸着槽内の吸着剤により生成された製品ガスを該吸着槽から取り出すよう構成され、前記空気槽の圧力が上限圧力以上に上昇した場合にロード運転からアンロード運転に切り替わり、前記空気槽の圧力が下限圧力以下に低下した場合アンロード運転からロード運転に切り替わるコンプレッサ制御手段を備えた気体分離装置において、
前記吸着槽が吸着工程に切り替わる時点で前記コンプレッサが圧縮運転となるように制御する制御手段を備えてなるとともに、前記吸着行程においては前記コンプレッサがロード運転からアンロード運転に切り替わることのないよう制御する制御手段を備えることを特徴とするものである。
【００１３】
従って、請求項１によれば、吸着槽が吸着工程に切り替わる時点でコンプレッサが圧縮運転となるように制御する制御手段を備えてなるとともに、吸着行程においてはコンプレッサがロード運転からアンロード運転に切り替わることのないよう制御する制御手段を備えることにより、吸着槽が吸着工程になった時点で圧力不足となることを防止でき、圧力減少に伴う吸着槽における吸着効率の低下を防止できる。
【００１４】
また、請求項２の発明は、前記請求項１記載の気体分離装置において、
前記吸着槽に圧縮空気を供給する管路に空気を外部に排出させる排気弁を設け、
前記吸着槽が吸着工程で前記吸着槽に供給される圧縮空気の圧力がコンプレッサ制御手段の上限圧力と下限圧力の間の所定圧以上であるとき、前記排気弁を開弁させ前記所定圧に保ち、均圧行程になった時点で前記排気弁を閉弁させる弁制御手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１５】
従って、請求項２によれば、吸着槽が吸着工程で吸着槽に供給される圧縮空気の圧力がコンプレッサ制御手段の上限圧力と下限圧力の間の所定圧以上であるとき、排気弁を開弁させ前記所定圧に保ち、均圧行程になった時点で排気弁を閉弁させるため、吸着工程でコンプレッサがロード運転からアンロード運転に切り替わることを防止できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１に本発明になる気体分離装置の一実施例を示す。尚、図１は気体分離装置のシステム構成を示す図である。
気体分離装置１１は圧縮空気から窒素を製品ガスとして生成するＰＳＡ式の窒素発生装置であり、スタート信号の入来により作動開始する。気体分離装置１１の制御装置１２は、コンプレッサ１３及び電磁弁よりなる吸着ユニット１４の各バルブＶ₁〜Ｖ₇、排気弁１５を制御する。
【００１７】
コンプレッサ１３からの圧縮空気は空気槽１６に貯えられ、空気供給管路１７を介して吸着ユニット１４に供給される。また、コンプレッサ１３は、空気槽１６の圧力が上限圧力Ｐ_A以上に上昇した場合にロード運転からアンロード運転に切り替わり、空気槽１６の圧力が下限圧力Ｐ_B以下に低下した場合アンロード運転からロード運転に切り替わるように制御される。
【００１８】
上記空気供給管路１７から分岐した分岐管路１８の途中には、排気弁１５が設けられ、分岐管路１８には排気弁１５が開弁されたときに大気中に放出される空気の音を緩和するためのサイレンサ１９が設けられている。
また、空気槽１６には、コンプレッサ１３により蓄圧された圧縮空気の圧力を計測する圧力計２０が設けられている。この圧力計２０は、空気槽１６の圧力を検出し、その検出信号を制御装置１２に出力する。そして、上記排気弁１５は、圧力計２０により検出された圧力値に基づいて開閉制御されており、後述するように空気槽１６の圧力が所定圧力以上（本実施例では、Ｐ＞８kgf/cm²）になったときに開弁されて空気槽１６の圧縮空気を大気中に排気して空気槽１６の圧力を減圧する。
【００１９】
吸着ユニット１４では、空気供給管路１７に連通された給気管路２１，２２を介して分子ふるいカーボンよりなる吸着剤（図示せず）が充填された第１，第２の吸着槽２３，２４に供給される。多孔質の分子ふるいカーボンよりなる吸着剤は、吸着槽２３，２４内の圧力上昇により酸素分子を吸着し、減圧されるとその圧力差により酸素分子を脱着する。
【００２０】
また、管路２１，２２には排気管路２５，２６が分岐接続されている。吸着槽２３，２４の上部には取出管路２７，２８が接続されており、両管路２７，２８間には両吸着槽２３，２４を連通するための均圧管路２９が横架されている。また、上記取出管路２７，２８は、取出管路３０で合流し、取出管路３０を介して窒素槽３１に連通されている。尚、取出管路３０には、窒素槽３１の窒素ガスが吸着槽２３，２４側へ逆流することを防止するための逆流防止弁３２が配設されている。
【００２１】
さらに、給気管路２１，２２との間を連通する排気管路２５，２６の端部は、再生工程で排気される音を緩和するためのサイレンサ３３に連通されている。
上記吸着槽２３，２４から取り出された窒素ガスが蓄圧される窒素槽３１の下流側に設けられた管路３４には、減圧弁３５、圧力計３６、電磁弁３７、流量を調整する可変絞り３８が配設されている。
【００２２】
また、上記吸着ユニット１４の各管路には、常閉形の電磁弁Ｖ₁〜Ｖ₇が配設されている。各電磁弁Ｖ₁〜Ｖ₇は通常閉弁しているが、制御装置１２からの制御信号により吸着、取出、再生、均圧の各工程に応じて選択的に開弁する。
吸着ユニット１４では第１，第２の吸着槽２３，２４内に上記空気槽１６から圧縮空気が供給されて、昇圧、減圧を繰り返しながら原料空気から窒素と酸素とを分離する。尚、本実施例では、一対の吸着槽２３，２４を有するため、第１の吸着槽２３が昇圧されて吸着工程のとき第２の吸着槽２４では減圧されて再生工程が行なわれ、第１の吸着槽２３が再生工程のとき第２の吸着槽２４は吸着工程となる。
【００２３】
そして、制御装置１２は予め入力されたプログラムに基づいて吸着槽２３，２４が交互に窒素ガスを生成するように吸着ユニット１４の各バルブＶ₁〜Ｖ₇を開閉制御する。各バルブＶ₁〜Ｖ₇の開弁状態を各工程毎に分類すると、以下のようになる。
【００２４】
▲１▼ 第１の吸着槽２３は吸着工程：バルブＶ₁が開弁。
第２の吸着槽２４は再生工程：バルブＶ₆が開弁。
▲２▼ 第１の吸着槽２３は取出工程：バルブＶ₁，Ｖ₂が開弁。
第２の吸着槽２４は再生工程のまま：バルブＶ₆が開弁。
【００２５】
▲３▼ 吸着槽２３_,２４は均圧工程：バルブＶ₇が開弁。
▲４▼ 第１の吸着槽２３は再生工程：バルブＶ₃が開弁。
第２の吸着槽２４は吸着工程：バルブＶ₄が開弁。
▲５▼ 第１の吸着槽２３は再生工程のまま：バルブＶ₃が開弁。
【００２６】
第２の吸着槽２４は取出工程：バルブＶ₄，Ｖ₅が開弁。
▲６▼ 吸着槽２３_,２４は均圧工程：バルブＶ₇が開弁。
この▲１▼〜▲６▼が順次行われて１サイクルが終了し、この順番で各工程が繰り返される。尚、各工程の所要時間は、予めプログラム上に設定されている。
【００２７】
次に制御装置１２が実行する処理につき説明する。図２はコンプレッサ１３の制御動作を説明するためのフローチャートである。
制御装置１２は、スタートスイッチ（図示せず）がオンに操作されると、コンプレッサ１３の駆動モータ（図示せず）を起動させてロード状態に制御する。これと共に、ステップＳ１（以下「ステップ」を省略する）において、コンプレッサ１３からの圧縮空気が蓄圧された空気槽１６の圧力Ｐが上限圧力Ｐ_Aである８．５kgf/cm²に達したか否かを判定する。そして、Ｓ１で空気槽１６の圧力Ｐが８．５kgf/cm²以上であるときは、Ｓ２に進み、コンプレッサ１３をアンロード運転（無負荷運転）に切り替える。
【００２８】
次のＳ３では、空気槽１６の圧力Ｐが下限圧力Ｐ_Bである７kgf/cm²に達したか否かを判定する。このＳ３において、空気槽１６の圧力Ｐが下限圧力Ｐ_B以上であるときは、Ｓ４に移行して第１の吸着槽２３が均圧工程から吸着工程に切り替わったか否かを判定する。
【００２９】
そして、Ｓ４において、第１の吸着槽２３が均圧工程から吸着工程に切り替わっていない場合には、Ｓ５に移行して第２の吸着槽２４が均圧工程から吸着工程に切り替わったか否かを判定する。このＳ５においても、第２の吸着槽２４が均圧工程から吸着工程に切り替わっていない場合には、上記Ｓ３に戻りＳ３〜Ｓ５の処理を繰り返す。
【００３０】
また、Ｓ３において、空気槽１６の圧力Ｐが下限圧力Ｐ_B以下に低下したときは、Ｓ６に移行してコンプレッサ１３をロード運転（通常運転＝圧縮運転）に切り替える。従って、吸着槽２３_,２４の状態に拘わらず空気槽１６の圧力Ｐが下限圧力Ｐ_B以下に低下した場合には、コンプレッサ１３がロード運転となってコンプレッサ１３により生成された圧縮空気が空気槽１６に供給される。これにより、空気槽１６の圧力Ｐが下限圧力Ｐ_B以上に保たれる。
【００３１】
また、Ｓ４において、第１の吸着槽２３が均圧工程から吸着工程に切り替わった場合には、Ｓ６に移行してコンプレッサ１３をロード運転（通常運転）に切り替える。従って、第１の吸着槽２３が吸着工程になったときは、コンプレッサ１３がロード運転となってコンプレッサ１３により生成された圧縮空気が空気槽１６に供給される。そのため、吸着工程となった第１の吸着槽２３では、多量の空気が必要であるが、コンプレッサ１３がロード運転となって圧縮空気が空気槽１６に供給されているため、空気槽１６からの供給圧力により吸着に必要な圧力が確保され、圧力不足になることが防止される。
【００３２】
また、Ｓ５においても、第２の吸着槽２４が均圧工程から吸着工程に切り替わった場合には、上記Ｓ４の場合と同様にＳ６に移行してコンプレッサ１３をロード運転（通常運転）に切り替える。従って、第２の吸着槽２４が吸着工程になったときは、コンプレッサ１３がロード運転となるため、第２の吸着槽２４には空気槽１６からの十分な圧力が供給される。そのため、吸着工程となった第２の吸着槽２４では、吸着に必要な圧力が確保され、圧力不足になることが防止される。
【００３３】
このように、吸着槽２３_,２４のいずれかが吸着工程になった場合には、コンプレッサ１３がロード運転状態に維持されるため、供給される原料空気の圧力が吸着に必要な下限圧力Ｐ_B以上に確保され、これにより吸着効率が高められて高濃度の窒素ガスを安定的に分離生成することができる。尚、Ｓ６の後は再びＳ１に戻り、空気槽１６の圧力Ｐが上限圧力Ｐ_Aである８．５kgf/cm²に達したか否かを判定し、Ｐ≧８．５kgf/cm²であるときは、コンプレッサ１３をアンロード運転に切り替える。
【００３４】
次に制御装置１２が実行する排気弁１５の制御動作について説明する。図３は排気弁１５の制御動作を説明するためのフローチャートである。
制御装置１２はＳ１１において、吸着槽２３又は２４が吸着工程又は取出工程であるか否かを判定する。そして、吸着槽２３，２４が吸着工程又は取出工程である場合には、Ｓ１２に進み、空気槽１６の圧力Ｐが８kgf/cm²以上に上昇したか否かを判定する。尚、Ｓ１１で吸着槽２３，２４が吸着工程又は取出工程でなかった場合、あるいはＳ１２でＰ＜８kgf/cm²であるときは、待機状態となる。
【００３５】
しかし、Ｓ１２において、Ｐ＞８kgf/cm²であるときは、Ｓ１３に進み、排気弁１５を開弁させる。そのため、空気槽１６に蓄圧された圧縮空気が空気供給管路１７、分岐管路１８を通過してサイレンサ１９から大気中に放出される。これにより、空気槽１６の圧力Ｐは減圧される。
【００３６】
次のＳ１４では、空気槽１６の圧力Ｐが８kgf/cm²に達したか否かを判定する。空気槽１６の圧力がＰ＞８kgf/cm²であるときはＳ１５に移行して吸着槽２３，２４が吸着工程又は取出工程であるか否かを判定する。そして、吸着槽２３，２４が吸着工程又は取出工程である場合（均圧工程でない場合）には、Ｓ１４，Ｓ１５の処理を繰り返す。
【００３７】
しかし、Ｓ１４において、空気槽１６の圧力がＰ≦８kgf/cm²に減圧された場合には、Ｓ１６に移行して排気弁１５を閉弁させる。また、Ｓ１５において、吸着槽２３，２４が均圧工程である場合にも、次に実行される吸着工程に備えてＳ１６に移行して排気弁１５を閉弁させる。その後、Ｓ１１に戻り、Ｓ１１以降の処理を繰り返す。
【００３８】
このように、吸着工程又は取出工程のときに空気槽１６の圧力がＰ＞８kgf/cm²であるときは、排気弁１５を開弁させて空気槽１６の圧力を減圧し、Ｐ≦８kgf/cm²になった時点で排気弁１５を閉弁させるため、空気槽１６の圧力をＰ≒８kgf/cm²に保つことができる。これにより、コンプレッサ１３が空気槽１６の圧力上昇によりロード運転からアンロード運転に切り替わることを防止できる。そのため、多量の空気が必要となる吸着工程のときにコンプレッサ１３がアンロード運転になることが防止され、吸着工程で圧力不足になることが防止される。
【００３９】
また、排気弁１５を開弁させた後、空気槽１６の圧力がＰ≦８kgf/cm²でない場合でも、均圧工程になった時点で排気弁１５を閉弁させるため、均圧工程から吸着工程に切り替わったときに空気槽１６の圧力が不足することが防止される。ここで、図４に示された空気槽１６、吸着槽２３_,２４、窒素槽３１の各圧力の変化を見ながら上記図２、図３の制御処理による排気弁１５の開閉動作及びコンプレッサ１３の運転状態を説明する。尚、図４において、コンプレッサ１３の空気槽１６の圧力変化はグラフＩ（実線）で示し、第１の吸着槽２３の圧力変化はグラフII（１点鎖線）で示し、第２の吸着槽２４の圧力変化はグラフIII （２点鎖線）で示し、製品ガスとしての窒素が貯えられる窒素槽３１の圧力変化はグラフIV（破線）で示す。
【００４０】
コンプレッサ１３がロード運転されて圧縮空気が空気槽１６に蓄圧され、吸着工程又は取出工程のときに空気槽１６の圧力Ｐが８kgf/cm²に達すると、その時点、すなわちＡ点（図４中に示す）で排気弁１５を開弁させる。これにより、空気槽１６に蓄圧された原料空気が大気中に放出され、コンプレッサ１３から空気槽１６に供給される空気量と、大気中に放出される空気量及び吸着槽２３_，２４において窒素ガスを分離生成するために消費される空気量とが略等しくなって空気槽１６の圧力Ｐが８kgf/cm²で一定となる。
【００４１】
その結果、空気槽１６、吸着槽２３_,２４、窒素槽３１の各圧力が一定値に保たれる。また、空気槽１６の圧力Ｐが上限圧力Ｐ_A以下に維持されるため、コンプレッサ１３はアンロード運転に切り替わることが防止される。そして、Ａ点から次のＢ（図４中に示す）点までの間は、排気弁１５が開弁状態に維持されているので、空気槽１６、吸着槽２３_,２４、窒素槽３１の各圧力が一定値に保たれたままの状態が維持される。
【００４２】
次のＢ点においては、吸着槽２３の吸着・取出工程が終了して均圧工程に入っているが、次に行われる吸着槽２４の吸着・取出工程に備えるため、排気弁１５を閉弁させる。この時点では、まだ均圧工程であり空気槽１６の圧縮空気が吸着槽２４に供給されていないので、Ｂ点からＣ点に至る過程で空気槽１６の圧力Ｐは排気弁１５の閉弁と共に急激に上昇する。
【００４３】
次のＣ点においては、空気槽１６の圧力Ｐが上限圧力Ｐ_A（８．５kgf/cm²）以上に昇圧するため、コンプレッサ１３がロード運転からアンロード運転に切り替わる。このアンロード運転への切り替え動作により、コンプレッサ１３が圧縮空気を生成しない無負荷運転状態になり、空気槽１６への圧縮空気の供給が停止される。そのため、Ｃ点からＤ点に至る過程では、空気槽１６の圧力Ｐが上限圧力Ｐ_Aに保たれる。
【００４４】
次のＤ点においては、均圧工程から吸着槽２４の吸着・取出工程に切り替わるため、空気槽１６に蓄圧された圧縮空気が吸着槽２４に供給され、空気槽１６の圧力Ｐが急激に低下する。しかし、吸着槽２４が均圧行程から吸着行程になったときは、コンプレッサ１３をロード運転に切り替わるため、コンプレッサ１３で生成された圧縮空気が空気槽１６に供給されるため、空気槽１６の圧力Ｐが上昇する。
【００４５】
このように、吸着槽２３_,２４が吸着工程に入る時点では、排気弁１５が閉弁されて空気槽１６の圧力Ｐが上限圧力Ｐ_Aに保たれているので、均圧工程から吸着・取出工程に切り替わっても圧力不足とならず、吸着槽２３_,２４に酸素分子が吸着剤に吸着されるのに必要な圧力が確保される。そのため、吸着工程での吸着効率が高められ、より高濃度の窒素ガスを生成することができる。
【００４６】
尚、上記実施例では、図２に示すコンプレッサ１３の制御と図３に示す排気弁１５の開閉制御を組み合わせるようにしたが、これに限らず、コンプレッサ１３の制御のみを行うか、あるいは排気弁１５の開閉制御のみを行うようにしても良い。
【００４７】
また、上記実施例では、各吸着槽が酸素分子を吸着する構成であるが、各吸着槽が他の気体分子を吸着する構成（例えば酸素発生装置等）にも適用できるのは勿論である。
【００４８】
【発明の効果】
上述の如く、上記請求項１の発明によれば、吸着槽が吸着工程に切り替わる時点でコンプレッサが圧縮運転となるように制御するとともに、吸着行程においてはコンプレッサがロード運転からアンロード運転に切り替わることのないよう制御するため、吸着槽が吸着工程になった時点で圧力不足となることを防止でき、圧力減少に伴う吸着槽における吸着効率の低下を防止できる。しかも、吸着工程に切り替わる時点で吸着槽に供給される圧力が吸着工程に必要な圧力に維持されているため、吸着槽における吸着効率を高めることができ、より高濃度の製品ガスを生成することができる。
【００４９】
また、請求項２によれば、吸着槽が吸着工程で吸着槽に供給される圧縮空気の圧力がコンプレッサ制御手段の上限圧力と下限圧力の間の所定圧以上であるとき、排気弁を開弁させ前記所定圧に保ち、均圧行程になった時点で排気弁を閉弁させるため、吸着槽に供給される圧力を所定圧に減圧することができるので、吸着工程でコンプレッサがロード運転からアンロード運転に切り替わることを防止できる。そのため、圧力減少に伴う吸着効率の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる気体分離装置の一実施例の概略構成図である。
【図２】コンプレッサの制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】排気弁の制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】空気槽、吸着槽、窒素槽の各圧力の変化を示すグラフである。
【図５】従来の気体分離装置における空気槽、吸着槽、窒素槽の各圧力の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１１気体分離装置
１２制御装置
１３コンプレッサ
１４吸着ユニット
１５排気弁
１６空気槽
１７空気供給管路
２０圧力計
２３，２４吸着槽
３１窒素槽[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a PSA type (Pressure Swing Adsorption) gas separation device, and in particular, a gas configured to supply compressed air compressed by a compressor to an adsorption tank filled with an adsorbent to separate the air into nitrogen and oxygen. The present invention relates to a separation device.
[0002]
[Prior art]
In general, a PSA type gas separation apparatus separates air into nitrogen and oxygen using an adsorbent composed of molecular sieve carbon, zeolite, etc., and takes out one of them as a product gas for use.
[0003]
For example, in a PSA type gas separation device that extracts nitrogen gas as product gas, (a) Adsorption process: Introducing compressed air compressed by a compressor into an adsorption tank filled with an adsorbent to increase the pressure in the adsorption tank A process of adsorbing oxygen molecules to the adsorbent using pressure,
(B) Extraction process: a process of extracting nitrogen separated and produced by the adsorbent in the latter half of the adsorption process;
(C) pressure equalization step: a step of supplying the residual gas having a high nitrogen concentration remaining in the adsorption tank after the completion of the extraction process to another adsorption tank before the adsorption process to equalize the pressure between the adsorption tanks;
(D) Regeneration process: The process of regenerating the adsorbent by releasing the atmosphere inside the adsorption tank after completion of the extraction process and the pressure equalization process or depressurizing with a vacuum pump to desorb the oxygen molecules adsorbed on the adsorbent. Done.
[0004]
Each of these steps (a) to (d) is repeated for each adsorption tank, and each device is controlled so that the steps in each adsorption tank are executed in cooperation.
In the gas separation apparatus having a pair of adsorption tanks, the pressure equalization process is performed after the extraction process is completed in one adsorption tank and the regeneration process is completed in the other adsorption tank. In this pressure equalization process, both adsorption tanks are communicated with each other, and the gas remaining in the adsorption tank after the extraction process is supplied to the adsorption tank after the regeneration process to equalize the pressure. It is designed to produce a higher purity product gas.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the gas separation apparatus, the steps (a) to (d) are repeated to separate and produce nitrogen. However, the drive control of the compressor that supplies compressed air to the adsorption tank controls the processes of the adsorption tank. The compressed air generated by the compressor is accumulated in the air tank, and the compressed air in the air tank is supplied to the adsorption tank during the adsorption process. In addition, the compressor performs a load operation (normal operation) when the pressure of the air tank is less than a predetermined pressure, and switches to an unload operation (during no load operation) when the pressure of the air tank reaches a predetermined pressure. During the unload operation, the compressor driving motor remains driven, but the air supply valve is held open and compressed air is not generated.
[0006]
As described above, in the conventional gas separation device, the compressor is operated so as to be switched to the load operation or the unload operation by the pressure of the air tank that supplies the compressed air to the adsorption tank. Regardless, the compressor may be in an unload operation. In this case, the compressed air accumulated in the air tank is supplied to the adsorption tank, but since the compressor is unloaded, the supply amount of the compressed air supplied to the air tank decreases and the pressure in the adsorption tank suddenly increases. This causes a problem that oxygen molecules cannot be sufficiently adsorbed by the adsorbent and the adsorption efficiency is lowered.
[0007]
When the pressure change in such a state is represented in a graph, it is as shown in FIG. In this graph, the 1st adsorption tank 1 and the 2nd adsorption tank 2 are provided in parallel, and when the 1st adsorption tank 1 is an adsorption process, the 2nd adsorption tank 2 becomes a regeneration process, and the 1st adsorption tank When 1 is a regeneration process, the second adsorption tank 2 is controlled to be an adsorption process. A pressure equalization process is performed between the adsorption process and the extraction process.
[0008]
In FIG. 5, the pressure change in the compressor air tank is indicated by a graph I (solid line), the pressure change in the first adsorption tank 1 is indicated by a graph II (one-dot chain line), and the pressure change in the second adsorption tank 2. Is shown in graph III (two-dot chain line), and the change in pressure of the nitrogen tank in which nitrogen as product gas is stored is shown in graph IV (dashed line).
[0009]
Compressor, so that the pressure of the air tank is switched to the unload operation from the load operation when elevated above the upper limit pressure P _A, switch to the load operation from when the unload operation in which the pressure of the air tank drops below the lower limit pressure P _B To work. The pressure in the adsorption tanks 1 and 2 rises in the adsorption / removal process and falls in the regeneration process.
[0010]
However, it can be seen that not only the pressure equalization process but also the adsorption process, the compressor is in an unload operation, so that not only the pressure in the air tank but also the pressure in the adsorption tanks 1 and 2 and the nitrogen tank are reduced. . For this reason, although a large amount of air is required in the next adsorption / removal step, due to insufficient pressure, the adsorption efficiency is lowered and the nitrogen concentration of the product gas is lowered.
[0011]
Then, this invention aims at providing the gas separation apparatus which solved the said problem.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention has the following features.
The invention of claim 1 performs an adsorption step of increasing the pressure in the adsorption tank by supplying compressed air from an air tank in which compressed air compressed by a compressor is stored in an adsorption tank filled with an adsorbent, The product gas generated by the adsorbent in the adsorption tank is configured to be taken out from the adsorption tank, and when the pressure of the air tank rises above the upper limit pressure, the load operation is switched to the unload operation, and the air tank In the gas separation device provided with the compressor control means for switching from unload operation to load operation when the pressure falls below the lower limit pressure ,
Control means is provided for controlling the compressor to perform a compression operation when the adsorption tank is switched to the adsorption process, and control is performed so that the compressor does not switch from the load operation to the unload operation in the adsorption process. It is characterized by providing the control means to do.
[0013]
Therefore, according to the first aspect, the control means for controlling the compressor to perform the compression operation when the adsorption tank is switched to the adsorption step is provided , and the compressor is switched from the load operation to the unload operation in the adsorption process. By providing the control means for controlling so as not to occur, it is possible to prevent the pressure from becoming insufficient when the adsorption tank is in the adsorption process, and it is possible to prevent a decrease in adsorption efficiency in the adsorption tank due to pressure reduction.
[0014]
The invention according to claim 2 is the gas separation device according to claim 1,
An exhaust valve for exhausting air to the outside is provided in a pipeline that supplies compressed air to the adsorption tank,
When the pressure of the compressed air supplied to the adsorption tank in the adsorption step is equal to or higher than a predetermined pressure between the upper limit pressure and the lower limit pressure of the compressor control means , the exhaust valve is opened to keep the predetermined pressure. and it is characterized in that a valve control means Ru is closed the exhaust valve as it becomes more uniform stroke.
[0015]
Therefore, according to claim 2, when the pressure of the compressed air supplied to the adsorption tank in the adsorption process is equal to or higher than a predetermined pressure between the upper limit pressure and the lower limit pressure of the compressor control means , the exhaust valve is opened. Since the exhaust valve is closed when the predetermined pressure is maintained and the pressure equalizing stroke is reached , the compressor can be prevented from switching from the load operation to the unload operation in the adsorption step.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an embodiment of a gas separation apparatus according to the present invention. FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of the gas separation device.
The gas separator 11 is a PSA type nitrogen generator that generates nitrogen as a product gas from compressed air, and starts operation when a start signal is received. The control device 12 of the gas separation device 11 controls the valves V _{1 to} V ₇ and the exhaust valve 15 of the adsorption unit 14 including a compressor 13 and an electromagnetic valve.
[0017]
Compressed air from the compressor 13 is stored in the air tank 16 and supplied to the adsorption unit 14 via the air supply pipe 17. Further, the compressor 13 is switched to the unloading operation from the load operation when the pressure in the air tank 16 rises above the upper limit pressure P _A, the case unload operation pressure of the air tank 16 drops below the lower limit pressure P _B Controlled to switch to load operation.
[0018]
An exhaust valve 15 is provided in the middle of the branch pipe 18 branched from the air supply pipe 17, and the sound of air released into the atmosphere when the exhaust valve 15 is opened in the branch pipe 18. A silencer 19 is provided to alleviate this.
The air tank 16 is provided with a pressure gauge 20 for measuring the pressure of the compressed air accumulated by the compressor 13. The pressure gauge 20 detects the pressure in the air tank 16 and outputs a detection signal to the control device 12. The exhaust valve 15 is controlled to open and close based on the pressure value detected by the pressure gauge 20, and the pressure of the air tank 16 is equal to or higher than a predetermined pressure (P> 8 kgf / cm in this embodiment) as will be described later. ² ), the valve is opened and the compressed air in the air tank 16 is exhausted to the atmosphere to reduce the pressure in the air tank 16.
[0019]
In the adsorption unit 14, first and second adsorption tanks 23, 24 filled with an adsorbent (not shown) made of molecular sieve carbon via air supply lines 21, 22 communicated with the air supply line 17. To be supplied. The adsorbent made of porous molecular sieve carbon adsorbs oxygen molecules by increasing the pressure in the adsorption tanks 23 and 24, and desorbs oxygen molecules by the pressure difference when the pressure is reduced.
[0020]
Further, exhaust pipes 25 and 26 are branchedly connected to the pipe lines 21 and 22. Extraction pipes 27 and 28 are connected to the upper portions of the adsorption tanks 23 and 24, and a pressure equalizing pipe 29 for connecting the adsorption tanks 23 and 24 is installed between the two pipe lines 27 and 28. Yes. The take-out conduits 27 and 28 merge at the take-out conduit 30 and communicate with the nitrogen tank 31 through the take-out conduit 30. The take-out conduit 30 is provided with a backflow prevention valve 32 for preventing the nitrogen gas in the nitrogen tank 31 from flowing back to the adsorption tanks 23 and 24 side.
[0021]
Further, end portions of the exhaust pipes 25 and 26 communicating with the air supply pipes 21 and 22 are communicated with a silencer 33 for alleviating sound exhausted in the regeneration process.
In a pipe line 34 provided downstream of the nitrogen tank 31 where the nitrogen gas taken out from the adsorption tanks 23 and 24 is accumulated, a pressure reducing valve 35, a pressure gauge 36, an electromagnetic valve 37, and a variable throttle for adjusting the flow rate. 38 is disposed.
[0022]
In addition, normally closed solenoid valves V _{1 to} V ₇ are disposed in each pipe line of the adsorption unit 14. Each of the solenoid valves V _{1 to} V ₇ is normally closed, but is selectively opened according to each process of adsorption, extraction, regeneration, and pressure equalization by a control signal from the control device 12.
In the adsorption unit 14, compressed air is supplied from the air tank 16 into the first and second adsorption tanks 23 and 24, and nitrogen and oxygen are separated from the raw material air while repeatedly increasing and decreasing the pressure. In this embodiment, since the pair of adsorption tanks 23 and 24 are provided, the pressure of the first adsorption tank 23 is increased and the pressure is reduced in the second adsorption tank 24 during the adsorption process, and the regeneration process is performed. When the second adsorption tank 23 is a regeneration process, the second adsorption tank 24 is an adsorption process.
[0023]
Then, the controller 12 adsorption vessel 23 and 24 to open and close control valves V ₁ ~V ₇ of the suction unit 14 so as to generate nitrogen gas alternately on the basis of a program previously input. The valve open states of the valves V _{1 to} V ₇ are classified as follows for each process.
[0024]
▲ 1 ▼ first adsorption tank 23 is the adsorption step: Valve V ₁ is opened.
Second adsorption tank 24 is regeneration step: Valve V ₆ is opened.
(2) The first adsorption tank 23 is taken out: valves V ₁ and V ₂ are opened.
Second adsorption tank 24 remains regeneration step: Valve V ₆ is opened.
[0025]
{Circle around (3)} Adsorption tanks 23 _and 24 are pressure equalizing processes: valve V ₇ is opened.
▲ 4 ▼ first adsorption tank 23 is regeneration step: Valve V ₃ is opened.
Second adsorption tank 24 is the adsorption step: Valve V ₄ is opened.
(5) The first adsorption tank 23 remains in the regeneration process: the valve V ₃ is opened.
[0026]
In the second adsorption tank 24, the extraction process: valves V ₄ and V ₅ are opened.
{Circle around (6)} Adsorption tanks 23 _and 24 are pressure equalizing processes: valve V ₇ is opened.
Steps (1) to (6) are sequentially performed to complete one cycle, and each process is repeated in this order. The time required for each step is set in advance on the program.
[0027]
Next, processing executed by the control device 12 will be described. FIG. 2 is a flowchart for explaining the control operation of the compressor 13.
When a start switch (not shown) is turned on, the control device 12 activates a drive motor (not shown) of the compressor 13 to control the load state. At the same time, in step S1 (hereinafter abbreviated to "step"), whether the pressure P in the air chamber 16 compressed air from the compressor 13 is accumulated reached 8.5 kgf / cm ² which is the upper limit pressure P _A Determine whether. And when the pressure P of the air tank 16 is 8.5 kgf / cm < ² > or more by S1, it progresses to S2 and switches the compressor 13 to unload operation (no-load operation).
[0028]
In next S3, it is determined whether or not the pressure P of the air tank 16 has reached 7 kgf / cm ² which is the lower limit pressure P _B. In S3, when the pressure P of the air tank 16 is equal to or higher than the lower limit pressure P _B , the process proceeds to S4 to determine whether or not the first adsorption tank 23 has been switched from the pressure equalization process to the adsorption process.
[0029]
And in S4, when the 1st adsorption tank 23 has not switched from the pressure equalization process to the adsorption process, it shifts to S5 and it is determined whether the 2nd adsorption tank 24 has switched from the pressure equalization process to the adsorption process. judge. Also in this S5, when the 2nd adsorption tank 24 has not switched from the pressure equalization process to the adsorption process, it returns to said S3 and repeats the process of S3-S5.
[0030]
In S3, when the pressure P of the air tank 16 drops below the lower limit pressure P _B , the process proceeds to S6 and the compressor 13 is switched to the load operation (normal operation = compression operation ). Therefore, when the pressure P of the air tank 16 drops below the lower limit pressure P _B regardless of the state of the adsorption tanks 23 _, 24, the compressor 13 becomes a load operation and the compressed air generated by the compressor 13 is air tank. 16 is supplied. Thereby, the pressure P of the air tank 16 is maintained at the lower limit pressure P _B or more.
[0031]
Moreover, in S4, when the 1st adsorption tank 23 switches from a pressure equalization process to an adsorption process, it transfers to S6 and switches the compressor 13 to load operation (normal operation). Therefore, when the first adsorption tank 23 is in the adsorption process, the compressor 13 is in a load operation and the compressed air generated by the compressor 13 is supplied to the air tank 16. Therefore, in the first adsorption tank 23 that has become the adsorption process, a large amount of air is required, but since the compressor 13 is in a load operation and the compressed air is supplied to the air tank 16, The supply pressure secures the pressure necessary for the adsorption and prevents the pressure from becoming insufficient.
[0032]
Also in S5, when the second adsorption tank 24 is switched from the pressure equalizing process to the adsorption process, the process proceeds to S6 and the compressor 13 is switched to the load operation (normal operation) as in the case of S4. Therefore, when the second adsorption tank 24 is in the adsorption process, the compressor 13 is in a load operation, so that sufficient pressure from the air tank 16 is supplied to the second adsorption tank 24. Therefore, in the second adsorption tank 24 that has become the adsorption step, the pressure necessary for adsorption is ensured and the pressure is prevented from becoming insufficient.
[0033]
As described above, when any of the adsorption tanks 23 _and 24 is in the adsorption step, the compressor 13 is maintained in the load operation state, so that the pressure of the supplied raw material air is the lower limit pressure P _B required for adsorption. As a result, the adsorption efficiency is increased, and high-concentration nitrogen gas can be stably separated and produced. Incidentally, returns to S1 again after S6, determines whether or not the pressure P of the air tank 16 reaches 8.5 kgf / cm ² which is the upper limit pressure P _A, is P ≧ 8.5 kgf / cm ² When the compressor 13 is switched to unload operation.
[0034]
Next, the control operation of the exhaust valve 15 executed by the control device 12 will be described. FIG. 3 is a flowchart for explaining the control operation of the exhaust valve 15.
In S11, the control device 12 determines whether or not the adsorption tank 23 or 24 is an adsorption process or an extraction process. And when adsorption tanks 23 and 24 are an adsorption process or an extraction process, it progresses to S12 and it is judged whether pressure P of air tank 16 rose to 8 kgf / cm < ² > or more. If the adsorption tanks 23 and 24 are not in the adsorption process or the extraction process in S11, or if P <8 kgf / cm ² in S12, the standby state is entered.
[0035]
However, if P> 8 kgf / cm ² in S12, the process proceeds to S13, and the exhaust valve 15 is opened. Therefore, the compressed air accumulated in the air tank 16 passes through the air supply pipe 17 and the branch pipe 18 and is released from the silencer 19 into the atmosphere. Thereby, the pressure P of the air tank 16 is reduced.
[0036]
In next S14, it is determined whether or not the pressure P of the air tank 16 has reached 8 kgf / cm ² . When the pressure of the air tank 16 is P> 8 kgf / cm < ² >, it transfers to S15 and it is determined whether the adsorption tanks 23 and 24 are an adsorption process or an extraction process. And when adsorption tanks 23 and 24 are an adsorption process or an extraction process (when it is not a pressure equalization process), processing of S14 and S15 is repeated.
[0037]
However, if the pressure in the air tank 16 is reduced to P ≦ 8 kgf / cm ² in S14, the process proceeds to S16 and the exhaust valve 15 is closed. In S15, even when the adsorption tanks 23 and 24 are in the pressure equalizing process, the process proceeds to S16 to close the exhaust valve 15 in preparation for the adsorption process to be executed next. Then, it returns to S11 and repeats the process after S11.
[0038]
Thus, when the pressure of the air tank 16 when enough adsorption step or take-out engineering is P> 8kgf / cm ^2, the exhaust valve 15 is opened to reduce the pressure of the air tank 16, P ≦ 8 kgf in order to close the exhaust valve 15 when it becomes / cm ^2, it is possible to maintain the pressure of the air tank 16 to the P ≒ 8kgf / cm ^2. Thereby, the compressor 13 can be prevented from being switched from the load operation to the unload operation due to the pressure increase in the air tank 16. Therefore, the compressor 13 is prevented from being unloaded during an adsorption process that requires a large amount of air, and pressure is prevented from becoming insufficient in the adsorption process.
[0039]
Further, after the exhaust valve 15 is opened, even if the pressure in the air tank 16 is not P ≦ 8 kgf / cm ² , the exhaust valve 15 is closed when the pressure equalizing process is started, so that the adsorption from the pressure equalizing process is performed. It is prevented that the pressure of the air tank 16 is insufficient when the process is switched. Here, the opening / closing operation of the exhaust valve 15 by the control processing of FIGS. 2 and 3 and the operation of the compressor 13 while observing the changes in the pressures of the air tank 16, the adsorption tanks 23 _and 24, and the nitrogen tank 31 shown in FIG. The operating state will be described. In FIG. 4, the pressure change in the air tank 16 of the compressor 13 is indicated by a graph I (solid line), the pressure change in the first adsorption tank 23 is indicated by a graph II (one-dot chain line), and the second adsorption tank 24. The change in pressure is shown in graph III (two-dot chain line), and the change in pressure in the nitrogen tank 31 in which nitrogen as product gas is stored is shown in graph IV (broken line).
[0040]
Compressed air compressor 13 is loaded operation is accumulated in the air tank 16, the pressure P of the air tank 16 when enough adsorption step or take-out engineering reached 8 kgf / cm ^2, which point, i.e. the point A (FIG. 4 The exhaust valve 15 is opened at (shown in the figure). Thereby, the raw material air accumulated in the air tank 16 is released into the atmosphere, the amount of air supplied from the compressor 13 to the air tank 16, the amount of air released into the atmosphere, and the nitrogen gas in the adsorption tanks 23 _and 24. As a result, the amount of air consumed to separate and generate the pressure P becomes substantially equal, and the pressure P of the air tank 16 becomes constant at 8 kgf / cm ² .
[0041]
As a result, each pressure of the air tank 16, the adsorption tanks 23 _and 24, and the nitrogen tank 31 is kept at a constant value. Further, since the pressure P in the air chamber 16 is maintained below the upper limit pressure P _A, the compressor 13 is prevented from switching to the unload operation. Since the exhaust valve 15 is maintained in the open state from the point A to the next point B (shown in FIG. 4), each of the air tank 16, the adsorption tanks 23 _and 24, and the nitrogen tank 31 is provided. The state where the pressure is maintained at a constant value is maintained.
[0042]
At the next point B, the adsorption / removal process of the adsorption tank 23 is completed and the pressure equalization process is started. However, in order to prepare for the next adsorption / removal process of the adsorption tank 24, the exhaust valve 15 is closed. Let At this time, since the pressure equalizing process is not yet performed and the compressed air in the air tank 16 is not supplied to the adsorption tank 24, the pressure P in the air tank 16 is closed along with the closing of the exhaust valve 15 in the process from point B to point C. It rises rapidly.
[0043]
At the next point C, the pressure P of the air tank 16 is increased to the upper limit pressure P _A (8.5 kgf / cm ² ) or more, so the compressor 13 is switched from the load operation to the unload operation. By the switching operation to the unload operation, the compressor 13 enters a no-load operation state in which compressed air is not generated, and the supply of compressed air to the air tank 16 is stopped. Therefore, in the process from point C to point D, the pressure P of the air tank 16 is kept at the upper limit pressure P _A.
[0044]
At the next point D, since the pressure equalization process is switched to the adsorption / extraction process of the adsorption tank 24, the compressed air accumulated in the air tank 16 is supplied to the adsorption tank 24, and the pressure P of the air tank 16 rapidly decreases. To do. However, when the adsorption vessel 24 reaches the adsorption stroke from degree equalizing stroke, for switching the compressor 13 to the load operation, since the compressed air generated by the co-compressors 13 is supplied to the air tank 16, air tank 16 The pressure P increases.
[0045]
Thus, at the time when the adsorption vessel _23, 24 enters the adsorption step, the exhaust valve 15 is closed the pressure P of the air tank 16 is maintained at the upper limit pressure P _A, the suction-ejecting from the pressure equalization step Even if the process is switched, the pressure does not become insufficient, and a pressure necessary for adsorbing oxygen molecules to the adsorbent is secured in the adsorption tanks 23 _and 24. Therefore, the adsorption efficiency in the adsorption process is increased, and a higher concentration of nitrogen gas can be generated.
[0046]
In the above embodiment, the control of the compressor 13 shown in FIG. 2 and the opening / closing control of the exhaust valve 15 shown in FIG. 3 are combined. However, the present invention is not limited to this. Only 15 open / close controls may be performed.
[0047]
Moreover, in the said Example, although each adsorption tank is a structure which adsorb | sucks an oxygen molecule, of course, it can apply also to the structure (for example, oxygen generator etc.) which each adsorption tank adsorb | sucks other gas molecules.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the compressor is controlled to be in the compression operation when the adsorption tank is switched to the adsorption process, and the compressor is switched from the load operation to the unload operation in the adsorption process. Therefore, it is possible to prevent the pressure from becoming insufficient when the adsorption tank is in the adsorption process, and it is possible to prevent a decrease in adsorption efficiency in the adsorption tank due to the pressure reduction. Moreover, since the pressure supplied to the adsorption tank is maintained at the pressure required for the adsorption process at the time of switching to the adsorption process, the adsorption efficiency in the adsorption tank can be increased, and a higher concentration product gas can be generated. Can do.
[0049]
According to the second aspect of the present invention, when the pressure of the compressed air supplied to the adsorption tank in the adsorption process is equal to or higher than a predetermined pressure between the upper limit pressure and the lower limit pressure of the compressor control means , the exhaust valve is opened. Since the exhaust valve is closed when the pressure equalizing stroke is maintained, the pressure supplied to the adsorption tank can be reduced to the predetermined pressure, so that the compressor is unloaded from the load operation in the adsorption process. Switching to road operation can be prevented. Therefore, it is possible to prevent a decrease in adsorption efficiency due to a decrease in pressure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a gas separation apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining a control operation of a compressor.
FIG. 3 is a flowchart for explaining an exhaust valve control operation;
FIG. 4 is a graph showing changes in pressures in an air tank, an adsorption tank, and a nitrogen tank.
FIG. 5 is a graph showing changes in pressures of an air tank, an adsorption tank, and a nitrogen tank in a conventional gas separation device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Gas separation apparatus 12 Control apparatus 13 Compressor 14 Adsorption unit 15 Exhaust valve 16 Air tank 17 Air supply line 20 Pressure gauge 23, 24 Adsorption tank 31 Nitrogen tank

Claims

An adsorption step is performed in which compressed air is supplied from an air tank in which compressed air compressed by a compressor is stored in an adsorption tank filled with an adsorbent to increase the pressure in the adsorption tank, and the adsorbent in the adsorption tank It is configured to take out the produced product gas from the adsorption tank, and when the pressure of the air tank rises above the upper limit pressure, the load operation is switched to the unload operation, and the pressure of the air tank drops below the lower limit pressure. In the gas separation device having a compressor control means for switching from unload operation to load operation ,
Control means is provided for controlling the compressor to perform a compression operation when the adsorption tank is switched to the adsorption process, and control is performed so that the compressor does not switch from the load operation to the unload operation in the adsorption process. A gas separation device comprising control means for performing the above operation.

The gas separation device according to claim 1,
An exhaust valve for exhausting air to the outside is provided in a pipeline that supplies compressed air to the adsorption tank,
When the pressure of the compressed air supplied to the adsorption tank in the adsorption step is equal to or higher than a predetermined pressure between the upper limit pressure and the lower limit pressure of the compressor control means , the exhaust valve is opened to keep the predetermined pressure. gas separation apparatus characterized in that a valve control means Ru is closed the exhaust valve as it becomes more uniform stroke.