JP4323024B2 - 窒素ガス発生方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス分離装置を用いた窒素ガス発生方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、窒素ガス発生装置１０１としては、図１０に示されているように圧縮空気が供給され、この圧縮空気を窒素ガスと酸素ガスに分離する中空糸膜を用いたガス分離装置１０３が使用されており、このガス分離装置１０３で分離された窒素ガス（もしくは酸素ガス）は種々の工作機械に使用され、例えばレーザ加工機１０５のアシストガスに使用されている。
【０００３】
供給される圧縮空気としては通常、圧縮空気供給源としてのコンプレッサ１０７で大気が圧縮され、なおかつこのコンプレッサ１０７からの圧縮空気が冷凍式ドライヤ１０９を使用して湿度が下げられた後にフィルタ１１１を経てガス分離装置１０３へ供給される。
【０００４】
上記の中空糸膜により圧縮空気中にある水分（湿度）も除去されるため、分離された窒素ガスは供給された圧縮空気よりもさらに湿度が低くなり、一方、分離された酸素ガスはガス分離装置１０３に供給される圧縮空気よりも湿度が高くなる。
【０００５】
また、他の窒素ガス発生装置１１３としては、図１１又は図１２に示されているようにガス分離装置１０３の前又は後に、配管を開閉するシャット弁としての例えば電磁弁１１５が設けられている。
【０００６】
なお、中空糸膜を用いたガス分離装置１０３は、分離したガスが工作機械等で使用されていない時でも圧縮空気がガス分離装置１０３に供給されている限り常に圧縮空気を分離するように作動するので圧縮空気は常に消費される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の窒素ガス発生装置１０１では、中空糸膜を用いたガス分離装置１０３は元々圧縮空気中の湿度を除去する性能も合わせ持っているが、一定以上の高湿度の圧縮空気が供給されると中空糸膜が濡れてしまうために窒素ガスと酸素ガスの分離能力が低下してしまうという問題点があった。
【０００８】
この場合、高湿度空気の供給が１〜２日の短期間であれば乾燥空気を供給することにより中空糸膜を再生することができるが、長期にわたって高湿度空気を供給した場合には乾燥空気を供給しても容易に再生できなくなり、必要な窒素濃度もしくは酸素濃度が得られなくなるという問題点があった。
【０００９】
その理由は、乾燥空気を流して再生するための再生時間は、高湿度空気にさらされた時間ほどは長く無いが、高湿度空気にさらされた時間に比例して長くなる傾向があるからである。
【００１０】
また、従来の他の窒素ガス発生装置１１３では、図１１に示されているように電磁弁１１５がガス分離装置１０３の前の配管中に介設されている場合は、電磁弁１１５を閉じると電磁弁１１５以降の圧縮空気が中空糸膜より抜けてしまうので、再び電磁弁１１５を開放してガス分離装置１０３を使用するときには圧力が上がるまで時間がかかるようになってしまうだけでなく、供給された圧縮空気がそのまま出てきてしまうという問題点があった。
【００１１】
また、図１２に示されているように電磁弁１１５がガス分離装置１０３の後の配管中に介設されている場合は、電磁弁１１５を閉じるとガス分離装置１０３から電磁弁１１５までの配管中の分離ガスの濃度が徐々に上がっていくために、電磁弁１１５が開放されてガス分離装置１０３のガスが使用された後はしばらくの間、分離ガス濃度が安定しないという問題点があった。
【００１２】
以上ことから、分離ガスをすぐに使えるようにするためには経済的でなくても図１２に示されているようにガス分離装置１０３の後に設けた電磁弁１１５により分離ガスを制御する必要があると共に、常に使用可能な高圧力の分離ガスを準備しておくためには、コンプレッサ１０７を常時稼働しておく必要があるので、電気量とコンプレッサ１０７の消耗が激しいという問題点があった。
【００１３】
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、例えば中空糸膜を用いたガス分離装置から得られる窒素ガスの濃度と圧力を安定させ、さらにその安定を低コストで実現し得る窒素ガス発生方法及びその装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１によるこの発明の窒素ガス発生方法は、圧縮空気から窒素ガスを分離する中空糸膜を用いた複数のガス分離装置を直列に配管して圧縮空気を前記複数のガス分離装置ヘ順に供給し、この圧縮空気の高湿度による劣化を最初のガス分離装置で発生せしめることにより、他のガス分離装置で安定した窒素ガスを得ることを特徴とするものである。
【００１５】
したがって、ガス分離装置が複数にして直列に連結されているので、高湿度空気による劣化は必ず一段目のガス分離装置で発生される。
【００１６】
請求項２によるこの発明の窒素ガス発生方法は、圧縮空気から窒素ガスを分離する中空糸膜を用いた複数のガス分離装置を直列に配管すると共に前記複数のガス分離装置に圧縮空気を供給して窒素ガスを分離せしめ、前記複数のガス分離装置の圧縮空気の流れを切り換えることにより、前記配管をバイパスし、前記複数のガス分離装置のうちの最初に劣化したガス分離装置と他の劣化していないガス分離装置との圧縮空気の供給順序を変更し、前記劣化していないガス分離装置から発生した乾燥した圧縮空気により前記劣化したガス分離装置の再生を行うことを特徴とするものである。
【００１７】
したがって、ガス分離装置への空気供給順序を逆にする配管回路が設けられることにより、劣化した一段目のガス分離装置が二段目以降の劣化していないガス分離装置により再生される。
【００１８】
請求項３によるこの発明の窒素ガス発生方法は、請求項２記載の窒素ガス発生方法において、中空糸膜を用いた前記複数のガス分離装置への圧縮空気の供給順序の変更を、一定時間毎に行うことにより、常時安定した窒素ガスを発生せしめることを特徴とするものである。
【００１９】
したがって、複数のガス分離装置への圧縮空気供給順序を一定時間ごとに変更し、どちらの順序でも使用可能に配管されているので、複数のガス分離装置は常に安定した状態で使用される。
【００２６】
請求項４によるこの発明の窒素ガス発生装置は、圧縮空気から窒素ガスを分離する中空糸膜を用いた複数のガス分離装置を直列に配管して圧縮空気を前記複数のガス分離装置ヘ順に供給し、この圧縮空気の高湿度による劣化を最初のガス分離装置で発生せしめることにより、他のガス分離装置で安定した窒素ガスを得ることを特徴とするものである。
【００２７】
したがって、請求項１記載の作用と同様であり、ガス分離装置が複数にして直列に連結されているので、高湿度空気による劣化は必ず一段目のガス分離装置で発生される。
【００２８】
請求項５によるこの発明の窒素ガス発生装置は、圧縮空気から窒素ガスを分離する中空糸膜を用いた複数のガス分離装置を直列に配管し、前記複数のガス分離装置に圧縮空気を供給して窒素ガスを分離せしめ、前記複数のガス分離装置の圧縮空気の流れを切り換えることにより、前記配管をバイパスし、前記複数のガス分離装置のうちの最初に劣化したガス分離装置と他の劣化していないガス分離装置との圧縮空気の供給順序を変更し、前記劣化していないガス分離装置から発生した乾燥した圧縮空気により前記劣化したガス分離装置の再生を行うことを特徴とするものである。
【００２９】
したがって、請求項２記載の作用と同様であり、ガス分離装置への空気供給順序を逆にする配管回路が設けられることにより、劣化した一段目のガス分離装置が二段目以降の劣化していないガス分離装置により再生される。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の窒素ガス発生方法及びその装置の実施の形態について、例えば、ガス分離装置を用いて分離された窒素ガスがレーザ加工機のアシストガスに使用される場合について、図面を参照して説明する。
【００３９】
図１を参照するに、本実施の形態に係わる窒素ガス発生装置１としては、中空糸膜を用いた２台のガス分離装置３Ａ，３Ｂが、レーザ加工機５のアシストガスに必要な窒素濃度を得られるものとして直列に配管されて使用されている。
【００４０】
上記の２台のガス分離装置３Ａ，３Ｂに圧縮空気を供給する圧縮空気供給源としての例えばコンプレッサ７と、このコンプレッサ７で圧縮された圧縮空気からでる水滴を除去し湿度を下げるドライヤ９と、このドライヤ９を経て湿度が低下した圧縮空気からゴミやミストを除去するためのフィルタ１１が設けられている。このフィルタ１１を通過した圧縮空気は配管１３Ａを経てガス分離装置３Ａに供給され、このガス分離装置３Ａとガス分離装置３Ｂとは配管１３Ｂで直列に連結されている。ガス分離装置３Ｂから発生される窒素ガスはアシストガスとしてレーザ加工機５へ配管１３Ｃで供給されるように構成されている。
【００４１】
上記のガス分離装置３Ａの前後をバイパスする第１バイパス管１５Ａが配管１３Ａと配管１３Ｂにそれぞれガスの流れを制御する切換弁１７Ａ，１７Ｄにより連結されており、また、上記のガス分離装置３Ａ並びにガス分離装置３Ｂの前後をバイパスする第２バイパス管１５Ｂが配管１３Ａの切換弁１７Ａより後側に切換弁１７Ｂで連結され、且つ配管１３Ｃに切換弁１７Ｅで連結されている。また、ガス分離装置３Ａの後と切換弁１７Ｄとの間の配管１３Ｂには切換弁１７Ｃを介して排出用管路１９が連結されている。
【００４２】
すなわち、上記の各切換弁１７Ａ〜１７Ｅとしては図１の各配管１３Ａ〜１３Ｃの分岐点に設けられ、圧縮空気の流す方向を制御できる例えば方向制御弁等が用いられている。
【００４３】
図３を参照するに、ガス分離装置３についてより詳しく説明すると、分離容器２１内に中空糸膜２３を多数本、円柱状に束ねてなる中空糸膜フィルタ２５が設けられている。分離容器２１には一端側に空気取入れ口２７と、他端側に窒素富化ガス取出し口２９と、中間側壁部に酸素富化ガス取出し口３１が設けられている。
【００４４】
空気取入れ口２７は分離容器２１内にて中空糸膜フィルタ２５の各中空糸膜２３の一端部に直接連通されており、窒素富化ガス取出し口２９は分離容器２１内にて中空糸膜フィルタ２５の各中空糸膜２３の他端部に直接連通されている。酸素富化ガス取出し口３１は中空糸膜フィルタ２５の外周と分離容器２１の中間側壁部の内周壁面との間に形成される円環状断面の中間室３３に直接連通されている。
【００４５】
空気取入れ口２７から導入された圧縮空気は、図４に示されているように中空糸膜フィルタ２５の中空糸膜２３の中空部３５に流入され、圧縮空気のうちの酸素ガスの大部分は酸素と窒素との分子の大きさの違いにより、中空糸膜２３の壁面の微細孔を通過して中間室３３へ流れる。その残りの窒素富化ガスのみが各中空糸膜２３の中空部３５を通過して窒素富化ガス取出し口２９へ流れる。このようにして圧縮空気が酸素富化ガスと窒素富化ガスに分離される。
【００４６】
上記構成により、通常使用する場合は図１において太線で示されているように、フィルタ１１からの圧縮空気が配管１３Ａ、ガス分離装置３Ａ、配管１３Ｂ、ガス分離装置３Ｂ、配管１３Ｃ、レーザ加工機５へ順に流れるように上記の各切換弁１７Ａ〜１７Ｅが切り換えられる。
【００４７】
このように、複数のガス分離装置３Ａ，３Ｂが直列に配管１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃで接続されて使用されるので、ドライヤ９が故障した場合、コンプレッサ７により圧縮された大気は高湿度の圧縮空気となって直列に配管１３Ａで接続された最初のガス分離装置３Ａに供給される。このときガス分離装置３Ａ内の中空糸膜モジュールは高湿度空気により窒素分離能力が劣化されながらも圧縮空気の湿度を低下させるので、ガス分離装置３Ａを経てガス分離装置３Ｂ内の中空糸膜２３には乾燥した圧縮空気が供給されるために劣化しない。したがって、乾燥した必要な窒素濃度の窒素ガスが得られる。
【００４８】
図２を参照するに、上記の図１に示されているように使用されたために劣化したガス分離装置３Ａの中空糸膜２３を再生する場合には、図２において太線のように先ず劣化していないガス分離装置３Ｂを通してからガス分離装置３Ａに圧縮空気が流れるようにする。
【００４９】
この場合はフィルタ１１からの圧縮空気が配管１３Ａ、切換弁１７Ａ、第１バイパス管１５Ａ、切換弁１７Ｄ、配管１３Ｂ、ガス分離装置３Ｂ、配管１３Ｃ、切換弁１７Ｅ、第２バイパス管１５Ｂ、切換弁１７Ｂ、配管１３Ａ、ガス分離装置３Ａ、配管１３Ｂ、切換弁１７Ｃ、排出用管路１９へ順に流れるように上記の各切換弁１７Ａ〜Ｅが切り換えられることにより、ガス分離装置３Ａには必ずガス分離装置３Ｂからの乾燥空気が供給されるので再生される。
【００５０】
また、図５及び図６を参照するに、この場合の窒素ガス発生装置１としては、前述した図１及び図２に示されている構造とほぼ同様であるが、図１及び図２における排出用管路１９に変えて第３バイパス管１５Ｃが用いられ、この第３バイパス管１５Ｃの後端側は切換弁１７Ｅとレーザ加工機５との間の配管１３Ｃに切換弁１７Ｆで連結されている。
【００５１】
したがって、ガス分離装置３Ａとガス分離装置３Ｂに供給される圧縮空気の供給順番を一定時間ごとに切り換えられる操作が行われることにより、各ガス分離装置３Ａ，３Ｂは常に再生されながら安定した窒素濃度のガスを発生することが可能となるため、再生中のガスも大気開放することなく効率的に行われる。
【００５２】
より詳しくは、図５の場合の圧縮空気は図１の流れと同様であり、圧縮空気は再生済の劣化していないガス分離装置３Ａを経て乾燥されている圧縮空気となり、この乾燥空気は劣化しているガス分離装置３Ｂへ供給されるので、ガス分離装置３Ｂは再生されると共に必要な窒素濃度のガスが得られてレーザ加工機５へ供給される。
【００５３】
図６の場合の圧縮空気は図２の流れとほぼ同様の流れを経過し、再生済の劣化していないガス分離装置３Ｂを経て乾燥されている圧縮空気となり、この乾燥空気は劣化しているガス分離装置３Ａへ供給されるので、ガス分離装置３Ａは再生されると共に必要な窒素濃度のガスが得られてから、配管１３Ｂ、切換弁１７Ｃ、第３バイパス管１５Ｃ、切換弁１７Ｆ、配管１３Ｃを経てレーザ加工機５へ供給される。
【００５４】
このとき、配管経路切換時の圧力変化をなくすために、ガス分離装置３とレーザ加工機５の間に、つまり配管１３Ｃでレーザ加工機５の直前に窒素ガスを貯留するためのタンクが設置されてもよい。
【００５５】
また、上記の図１〜図６の配管１３の構成による連続安定濃度の窒素ガス供給には、多湿空気によるガス分離装置３の劣化速度が乾燥空気による再生速度より遅いときに有効である。したがって、再生速度が劣化速度より遅いガス分離装置３の場合には再生するガス分離装置３に入る配管途中に圧縮空気の温度を上げるためのヒータを設け、再生速度を劣化速度よりも早くすることもできる。
【００５６】
また、前述した実施の形態ではガス分離装置３を再生するときと窒素ガスを発生するときを、いずれも空気入れ口を同方向としている。しかし中空糸膜２３を使用したガス分離装置３を乾燥空気で再生する場合、空気入れ口を逆にした方が再生速度が上がるものがある。
【００５７】
したがって、再生される方のガス分離装置３の空気導入方向が逆になるように配管されても構わない。例えば、図７に示されているように配管し、ガス分離装置３Ｂからの乾燥空気が再生される方のガス分離装置３Ａの逆方向から導入されるようにできる。
【００５８】
この場合は第１バイパス管１５Ａに切換弁１７Ｇを介して第４バイパス管１５Ｄを連結し、この第４バイパス管１５Ｄの右端が配管１３Ｃの切換弁１７Ｆを介して連結される。
【００５９】
つまり、フィルタ１１からの圧縮空気が配管１３Ａ、切換弁１７Ａ、第１バイパス管１５Ａ、切換弁１７Ｇ、切換弁１７Ｄ、配管１３Ｂ、ガス分離装置３Ｂ、配管１３Ｃ、切換弁１７Ｆ、第３バイパス管１５Ｃ、切換弁１７Ｃ、配管１３Ｂ、ガス分離装置３Ａ、配管１３Ａ、切換弁１７Ｂ、第２バイパス管１５Ｂ、切換弁１７Ｅ、配管１３Ｃ、レーザ加工機５へ順に流れるように上記の各切換弁１７Ａ〜１７Ｆが切り換えられることにより、ガス分離装置３Ａには必ずガス分離装置３Ｂからの乾燥空気が逆方向から導入されて再生される。
【００６０】
一方、ガス分離装置３Ｂが再生される場合には、図８に示されるようにガス分離装置３Ａからの乾燥空気がガス分離装置３Ｂへ逆方向から導入するために、フィルタ１１からの圧縮空気が配管１３Ａ、ガス分離装置３Ａ、切換弁１７Ｃ、第３バイパス管１５Ｃ、切換弁１７Ｆ、配管１３Ｃ、切換弁１７Ｅ、ガス分離装置３Ｂ、配管１３Ｂ、切換弁１７Ｄ、切換弁１７Ｇ、第４バイパス管１５Ｄ、切換弁１７Ｆ、配管１３Ｃ、レーザ加工機５へ順に流れるように上記の各切換弁１７Ａ〜１７Ｆが切り換えられる。
【００６１】
また、前述した実施の形態の配管１３では極論するとガス分離装置３に使用されているドライヤ９を不要にすることが可能となるために、ドライヤ９をなくす目的のガス分離装置３として使用されても構わない。
【００６２】
本発明の他の実施の形態に係わる窒素ガス発生装置１としては、図８に示されているように中空糸膜２３を用いたガス分離装置３として、レーザ加工機５のアシストガスに必要な窒素濃度を得られるものが開示されている。
【００６３】
上記のガス分離装置３に圧縮空気を供給するコンプレッサ７と、このコンプレッサ７で圧縮された空気から出る水滴を除去し湿度を下げるドライヤ９と、ゴミやミストを除去するためのフィルタ１１は前述した実施の形態と同様である。
【００６４】
上記のフィルタ１１から圧縮空気をガス分離装置３へ供給する供給管路３７には管路を開閉する切換弁としての例えば電磁弁３９が設けられており、ガス分離装置３の後の管路４１にはガス分離装置３からの窒素ガスを逆止弁４３を介して流入せしめて貯留するタンク４５が設けられており、このタンク４５は貯留された窒素ガスをレーザ加工機５へ供給可能にするある程度の大きさを有している。
【００６５】
また、タンク４５の圧力を検出する圧力検出装置としての例えば圧力スイッチ４７がタンク４５に設けられており、上記の電磁弁３９は圧力スイッチ４７により開閉を制御可能に電気的に接続されている。
【００６６】
また、レーザ加工機５にはアシストガスを開閉する電磁弁と圧力をコントロールする減圧弁等が配置されており、タンク４５の窒素ガスがアシストガスとして発生窒素ガスの状況に依り、断続的に使用される。
【００６７】
上記構成により、レーザ加工機５でタンク４５の窒素ガスが使用されると、タンク４５の内圧が下がるので圧力スイッチ４７が働き電磁弁３９が開放される。
【００６８】
電磁弁３９が開かれると圧縮空気がコンプレッサ７からガス分離装置３に供給されるが、タンク４５とガス分離装置３との間の管路４１に逆止弁４３が設けられているので、ガス分離装置３内の圧力がタンク４５の圧力以上にならないとタンク４５にはガス分離装置３で分離された窒素ガスは供給されない。
【００６９】
したがって、レーザ加工機５で窒素ガスが使用されてもすぐに圧力低下するなどの影響を受けないほどの適当な容量のタンク４５が選定されることによって、ガス分離装置３内の圧力が上がるまでの間にタンク４５の内圧が維持されるので、従来のようにガス分離装置３からの未処理の圧縮空気が直接レーザ加工機５へ供給されて加工に使用されるという事態は防げられると共に、レーザ加工に用いられる窒素ガスの純度の安定を図ることができる。
【００７０】
また、レーザ加工機５でアシストガスの使用が停止されると、タンク４５の内圧が上昇するので所定の圧力で圧力スイッチ４７が働いて電磁弁３９が閉じられる。電磁弁３９が閉じられるとガス分離装置３の内圧は抜けるが、逆止弁４３によりタンク４５内の窒素ガスの圧力は維持される。またこの間、通常のコンプレッサ７についている自動発停やロードアンロード運転機能によりコンプレッサ７の消費電力は削減できる。
【００７１】
なお、この発明は前述した実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりその他の態様で実施し得るものである。本実施の形態では窒素ガスを使用する工作機械としてレーザ加工機を例にとって説明したがその他の工作機械であっても構わない。
【００７２】
また、前述した実施の形態では中空糸膜を使用したガス分離装置について説明されているが同様の方法で吸着材を使用するＰＳＡ（Pressue Swing Adsorption）式ガス発生装置が用いられても同様の効果が得られる。この場合は、ＰＳＡ式ガス発生装置が前述した中空糸膜を使用したガス分離装置に変えられるだけで、他の構成は同様である。
【００７３】
また、前述した実施の形態では圧縮空気の開閉に電磁弁と圧力スイッチが使用される構成であるが、他の実施の形態としてタンク内圧とコンプレッサ供給空気圧の差圧をトリガーにして電磁弁を開閉する方法もある。また電磁弁の代わりにシリンダー弁等の開閉を制御できる弁なら何でも良い。
【００７４】
また、前述した逆止弁も圧力スイッチにより起動する電磁弁等でも代用可能である。
【００７５】
【発明の効果】
以上のごとき発明の実施の形態から理解されるように、請求項１の発明によれば、中空糸膜を用いた複数のガス分離装置を直列に連結しているので、高湿度空気による劣化は必ず一段目のガス分離装置で発生するようにできる。
【００７６】
請求項２の発明によれば、中空糸膜を用いた複数のガス分離装置への圧縮空気供給順序を逆にする配管回路を設けることで、劣化した一段目のガス分離装置を二段目以降の劣化していないガス分離装置により再生することができる。
【００７７】
請求項３の発明によれば、中空糸膜を用いた前記複数のガス分離装置への圧縮空気供給順序を一定時間ごとに変更し、どちらの順序でも使用できるように配管されているので、ガス分離装置を常に安定した状態で使用することができる。
【００８３】
請求項４の発明によれば、請求項１記載の効果と同様であり、中空糸膜を用いた複数のガス分離装置を直列に連結しているので、高湿度空気による劣化は必ず一段目のガス分離装置で発生するようにできる。
【００８４】
請求項５の発明によれば、請求項２記載の効果と同様であり、中空糸膜を用いた複数のガス分離装置への圧縮空気供給順序を逆にする配管回路を設けることで、劣化した一段目のガス分離装置を二段目以降の劣化していないガス分離装置により再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すもので、窒素ガス発生装置におけるガスの流れを示す概略的な配管図である。
【図２】図１と同様の窒素ガス発生装置におけるガスの他の流れを示す概略的な配管図である。
【図３】本発明の実施の形態で使用されるガス分離装置の詳細断面図である。
【図４】中空糸膜と構造を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態を示すもので、他の窒素ガス発生装置におけるガスの流れを示す概略的な配管図である。
【図６】図５と同様の窒素ガス発生装置におけるガスの他の流れを示す概略的な配管図である。
【図７】本発明の実施の形態を示すもので、他の窒素ガス発生装置の再生に際しガスの流れを示す概略的な配管図である。
【図８】本発明の実施の形態を示すもので、他の窒素ガス発生装置の再生に際しガスの流れを示す概略的な配管図である。
【図９】本発明の実施の形態を示すもので、他の窒素ガス発生装置の概略的な配管図である。
【図１０】従来の窒素ガス発生装置の概略的な配管図である。
【図１１】従来の他の窒素ガス発生装置の概略的な配管図である。
【図１２】従来の他の窒素ガス発生装置の概略的な配管図である。
【符号の説明】
１ 窒素ガス発生装置
３ ガス分離装置
５ レーザ加工機（工作機械）
７ コンプレッサ（圧縮空気供給源）
１３Ａ〜１３Ｃ 配管
１５Ａ 第１バイパス管
１５Ｂ 第２バイパス管
１５Ｃ 第３バイパス管
１５Ｄ 第４バイパス管
１７Ａ〜１７Ｇ 切換弁
２３ 中空糸膜
３９ 電磁弁
４３ 逆止弁
４５ タンク
４７ 圧力スイッチ（圧力検出装置）
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス分離装置を用いた窒素ガス発生方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、窒素ガス発生装置１０１としては、図１０に示されているように圧縮空気が供給され、この圧縮空気を窒素ガスと酸素ガスに分離する中空糸膜を用いたガス分離装置１０３が使用されており、このガス分離装置１０３で分離された窒素ガス（もしくは酸素ガス）は種々の工作機械に使用され、例えばレーザ加工機１０５のアシストガスに使用されている。
【０００３】
供給される圧縮空気としては通常、圧縮空気供給源としてのコンプレッサ１０７で大気が圧縮され、なおかつこのコンプレッサ１０７からの圧縮空気が冷凍式ドライヤ１０９を使用して湿度が下げられた後にフィルタ１１１を経てガス分離装置１０３へ供給される。
【０００４】
上記の中空糸膜により圧縮空気中にある水分（湿度）も除去されるため、分離された窒素ガスは供給された圧縮空気よりもさらに湿度が低くなり、一方、分離された酸素ガスはガス分離装置１０３に供給される圧縮空気よりも湿度が高くなる。
【０００５】
また、他の窒素ガス発生装置１１３としては、図１１又は図１２に示されているようにガス分離装置１０３の前又は後に、配管を開閉するシャット弁としての例えば電磁弁１１５が設けられている。
【０００６】
なお、中空糸膜を用いたガス分離装置１０３は、分離したガスが工作機械等で使用されていない時でも圧縮空気がガス分離装置１０３に供給されている限り常に圧縮空気を分離するように作動するので圧縮空気は常に消費される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の窒素ガス発生装置１０１では、中空糸膜を用いたガス分離装置１０３は元々圧縮空気中の湿度を除去する性能も合わせ持っているが、一定以上の高湿度の圧縮空気が供給されると中空糸膜が濡れてしまうために窒素ガスと酸素ガスの分離能力が低下してしまうという問題点があった。
【０００８】
この場合、高湿度空気の供給が１〜２日の短期間であれば乾燥空気を供給することにより中空糸膜を再生することができるが、長期にわたって高湿度空気を供給した場合には乾燥空気を供給しても容易に再生できなくなり、必要な窒素濃度もしくは酸素濃度が得られなくなるという問題点があった。
【０００９】
その理由は、乾燥空気を流して再生するための再生時間は、高湿度空気にさらされた時間ほどは長く無いが、高湿度空気にさらされた時間に比例して長くなる傾向があるからである。
【００１０】
また、従来の他の窒素ガス発生装置１１３では、図１１に示されているように電磁弁１１５がガス分離装置１０３の前の配管中に介設されている場合は、電磁弁１１５を閉じると電磁弁１１５以降の圧縮空気が中空糸膜より抜けてしまうので、再び電磁弁１１５を開放してガス分離装置１０３を使用するときには圧力が上がるまで時間がかかるようになってしまうだけでなく、供給された圧縮空気がそのまま出てきてしまうという問題点があった。
【００１１】
また、図１２に示されているように電磁弁１１５がガス分離装置１０３の後の配管中に介設されている場合は、電磁弁１１５を閉じるとガス分離装置１０３から電磁弁１１５までの配管中の分離ガスの濃度が徐々に上がっていくために、電磁弁１１５が開放されてガス分離装置１０３のガスが使用された後はしばらくの間、分離ガス濃度が安定しないという問題点があった。
【００１２】
以上ことから、分離ガスをすぐに使えるようにするためには経済的でなくても図１２に示されているようにガス分離装置１０３の後に設けた電磁弁１１５により分離ガスを制御する必要があると共に、常に使用可能な高圧力の分離ガスを準備しておくためには、コンプレッサ１０７を常時稼働しておく必要があるので、電気量とコンプレッサ１０７の消耗が激しいという問題点があった。
【００１３】
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、例えば中空糸膜を用いたガス分離装置から得られる窒素ガスの濃度と圧力を安定させ、さらにその安定を低コストで実現し得る窒素ガス発生方法及びその装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１によるこの発明の窒素ガス発生方法は、圧縮空気から窒素ガスを分離する中空糸膜を用いた複数のガス分離装置を直列に配管して圧縮空気を前記複数のガス分離装置ヘ順に供給し、この圧縮空気の高湿度による劣化を最初のガス分離装置で発生せしめることにより、他のガス分離装置で安定した窒素ガスを得ることを特徴とするものである。
【００１５】
したがって、ガス分離装置が複数にして直列に連結されているので、高湿度空気による劣化は必ず一段目のガス分離装置で発生される。
【００１６】
請求項２によるこの発明の窒素ガス発生方法は、圧縮空気から窒素ガスを分離する中空糸膜を用いた複数のガス分離装置を直列に配管すると共に前記複数のガス分離装置に圧縮空気を供給して窒素ガスを分離せしめ、前記複数のガス分離装置の圧縮空気の流れを切り換えることにより、前記配管をバイパスし、前記複数のガス分離装置のうちの最初に劣化したガス分離装置と他の劣化していないガス分離装置との圧縮空気の供給順序を変更し、前記劣化していないガス分離装置から発生した乾燥した圧縮空気により前記劣化したガス分離装置の再生を行うことを特徴とするものである。
【００１７】
したがって、ガス分離装置への空気供給順序を逆にする配管回路が設けられることにより、劣化した一段目のガス分離装置が二段目以降の劣化していないガス分離装置により再生される。
【００１８】
請求項３によるこの発明の窒素ガス発生方法は、請求項２記載の窒素ガス発生方法において、中空糸膜を用いた前記複数のガス分離装置への圧縮空気の供給順序の変更を、一定時間毎に行うことにより、常時安定した窒素ガスを発生せしめることを特徴とするものである。
【００１９】
したがって、複数のガス分離装置への圧縮空気供給順序を一定時間ごとに変更し、どちらの順序でも使用可能に配管されているので、複数のガス分離装置は常に安定した状態で使用される。
【００２６】
請求項４によるこの発明の窒素ガス発生装置は、圧縮空気から窒素ガスを分離する中空糸膜を用いた複数のガス分離装置を直列に配管して圧縮空気を前記複数のガス分離装置ヘ順に供給し、この圧縮空気の高湿度による劣化を最初のガス分離装置で発生せしめることにより、他のガス分離装置で安定した窒素ガスを得ることを特徴とするものである。
【００２７】
したがって、請求項１記載の作用と同様であり、ガス分離装置が複数にして直列に連結されているので、高湿度空気による劣化は必ず一段目のガス分離装置で発生される。
【００２８】
請求項５によるこの発明の窒素ガス発生装置は、圧縮空気から窒素ガスを分離する中空糸膜を用いた複数のガス分離装置を直列に配管し、前記複数のガス分離装置に圧縮空気を供給して窒素ガスを分離せしめ、前記複数のガス分離装置の圧縮空気の流れを切り換えることにより、前記配管をバイパスし、前記複数のガス分離装置のうちの最初に劣化したガス分離装置と他の劣化していないガス分離装置との圧縮空気の供給順序を変更し、前記劣化していないガス分離装置から発生した乾燥した圧縮空気により前記劣化したガス分離装置の再生を行うことを特徴とするものである。
【００２９】
したがって、請求項２記載の作用と同様であり、ガス分離装置への空気供給順序を逆にする配管回路が設けられることにより、劣化した一段目のガス分離装置が二段目以降の劣化していないガス分離装置により再生される。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の窒素ガス発生方法及びその装置の実施の形態について、例えば、ガス分離装置を用いて分離された窒素ガスがレーザ加工機のアシストガスに使用される場合について、図面を参照して説明する。
【００３９】
図１を参照するに、本実施の形態に係わる窒素ガス発生装置１としては、中空糸膜を用いた２台のガス分離装置３Ａ，３Ｂが、レーザ加工機５のアシストガスに必要な窒素濃度を得られるものとして直列に配管されて使用されている。
【００４０】
上記の２台のガス分離装置３Ａ，３Ｂに圧縮空気を供給する圧縮空気供給源としての例えばコンプレッサ７と、このコンプレッサ７で圧縮された圧縮空気からでる水滴を除去し湿度を下げるドライヤ９と、このドライヤ９を経て湿度が低下した圧縮空気からゴミやミストを除去するためのフィルタ１１が設けられている。このフィルタ１１を通過した圧縮空気は配管１３Ａを経てガス分離装置３Ａに供給され、このガス分離装置３Ａとガス分離装置３Ｂとは配管１３Ｂで直列に連結されている。ガス分離装置３Ｂから発生される窒素ガスはアシストガスとしてレーザ加工機５へ配管１３Ｃで供給されるように構成されている。
【００４１】
上記のガス分離装置３Ａの前後をバイパスする第１バイパス管１５Ａが配管１３Ａと配管１３Ｂにそれぞれガスの流れを制御する切換弁１７Ａ，１７Ｄにより連結されており、また、上記のガス分離装置３Ａ並びにガス分離装置３Ｂの前後をバイパスする第２バイパス管１５Ｂが配管１３Ａの切換弁１７Ａより後側に切換弁１７Ｂで連結され、且つ配管１３Ｃに切換弁１７Ｅで連結されている。また、ガス分離装置３Ａの後と切換弁１７Ｄとの間の配管１３Ｂには切換弁１７Ｃを介して排出用管路１９が連結されている。
【００４２】
すなわち、上記の各切換弁１７Ａ〜１７Ｅとしては図１の各配管１３Ａ〜１３Ｃの分岐点に設けられ、圧縮空気の流す方向を制御できる例えば方向制御弁等が用いられている。
【００４３】
図３を参照するに、ガス分離装置３についてより詳しく説明すると、分離容器２１内に中空糸膜２３を多数本、円柱状に束ねてなる中空糸膜フィルタ２５が設けられている。分離容器２１には一端側に空気取入れ口２７と、他端側に窒素富化ガス取出し口２９と、中間側壁部に酸素富化ガス取出し口３１が設けられている。
【００４４】
空気取入れ口２７は分離容器２１内にて中空糸膜フィルタ２５の各中空糸膜２３の一端部に直接連通されており、窒素富化ガス取出し口２９は分離容器２１内にて中空糸膜フィルタ２５の各中空糸膜２３の他端部に直接連通されている。酸素富化ガス取出し口３１は中空糸膜フィルタ２５の外周と分離容器２１の中間側壁部の内周壁面との間に形成される円環状断面の中間室３３に直接連通されている。
【００４５】
空気取入れ口２７から導入された圧縮空気は、図４に示されているように中空糸膜フィルタ２５の中空糸膜２３の中空部３５に流入され、圧縮空気のうちの酸素ガスの大部分は酸素と窒素との分子の大きさの違いにより、中空糸膜２３の壁面の微細孔を通過して中間室３３へ流れる。その残りの窒素富化ガスのみが各中空糸膜２３の中空部３５を通過して窒素富化ガス取出し口２９へ流れる。このようにして圧縮空気が酸素富化ガスと窒素富化ガスに分離される。
【００４６】
上記構成により、通常使用する場合は図１において太線で示されているように、フィルタ１１からの圧縮空気が配管１３Ａ、ガス分離装置３Ａ、配管１３Ｂ、ガス分離装置３Ｂ、配管１３Ｃ、レーザ加工機５へ順に流れるように上記の各切換弁１７Ａ〜１７Ｅが切り換えられる。
【００４７】
このように、複数のガス分離装置３Ａ，３Ｂが直列に配管１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃで接続されて使用されるので、ドライヤ９が故障した場合、コンプレッサ７により圧縮された大気は高湿度の圧縮空気となって直列に配管１３Ａで接続された最初のガス分離装置３Ａに供給される。このときガス分離装置３Ａ内の中空糸膜モジュールは高湿度空気により窒素分離能力が劣化されながらも圧縮空気の湿度を低下させるので、ガス分離装置３Ａを経てガス分離装置３Ｂ内の中空糸膜２３には乾燥した圧縮空気が供給されるために劣化しない。したがって、乾燥した必要な窒素濃度の窒素ガスが得られる。
【００４８】
図２を参照するに、上記の図１に示されているように使用されたために劣化したガス分離装置３Ａの中空糸膜２３を再生する場合には、図２において太線のように先ず劣化していないガス分離装置３Ｂを通してからガス分離装置３Ａに圧縮空気が流れるようにする。
【００４９】
この場合はフィルタ１１からの圧縮空気が配管１３Ａ、切換弁１７Ａ、第１バイパス管１５Ａ、切換弁１７Ｄ、配管１３Ｂ、ガス分離装置３Ｂ、配管１３Ｃ、切換弁１７Ｅ、第２バイパス管１５Ｂ、切換弁１７Ｂ、配管１３Ａ、ガス分離装置３Ａ、配管１３Ｂ、切換弁１７Ｃ、排出用管路１９へ順に流れるように上記の各切換弁１７Ａ〜Ｅが切り換えられることにより、ガス分離装置３Ａには必ずガス分離装置３Ｂからの乾燥空気が供給されるので再生される。
【００５０】
また、図５及び図６を参照するに、この場合の窒素ガス発生装置１としては、前述した図１及び図２に示されている構造とほぼ同様であるが、図１及び図２における排出用管路１９に変えて第３バイパス管１５Ｃが用いられ、この第３バイパス管１５Ｃの後端側は切換弁１７Ｅとレーザ加工機５との間の配管１３Ｃに切換弁１７Ｆで連結されている。
【００５１】
したがって、ガス分離装置３Ａとガス分離装置３Ｂに供給される圧縮空気の供給順番を一定時間ごとに切り換えられる操作が行われることにより、各ガス分離装置３Ａ，３Ｂは常に再生されながら安定した窒素濃度のガスを発生することが可能となるため、再生中のガスも大気開放することなく効率的に行われる。
【００５２】
より詳しくは、図５の場合の圧縮空気は図１の流れと同様であり、圧縮空気は再生済の劣化していないガス分離装置３Ａを経て乾燥されている圧縮空気となり、この乾燥空気は劣化しているガス分離装置３Ｂへ供給されるので、ガス分離装置３Ｂは再生されると共に必要な窒素濃度のガスが得られてレーザ加工機５へ供給される。
【００５３】
図６の場合の圧縮空気は図２の流れとほぼ同様の流れを経過し、再生済の劣化していないガス分離装置３Ｂを経て乾燥されている圧縮空気となり、この乾燥空気は劣化しているガス分離装置３Ａへ供給されるので、ガス分離装置３Ａは再生されると共に必要な窒素濃度のガスが得られてから、配管１３Ｂ、切換弁１７Ｃ、第３バイパス管１５Ｃ、切換弁１７Ｆ、配管１３Ｃを経てレーザ加工機５へ供給される。
【００５４】
このとき、配管経路切換時の圧力変化をなくすために、ガス分離装置３とレーザ加工機５の間に、つまり配管１３Ｃでレーザ加工機５の直前に窒素ガスを貯留するためのタンクが設置されてもよい。
【００５５】
また、上記の図１〜図６の配管１３の構成による連続安定濃度の窒素ガス供給には、多湿空気によるガス分離装置３の劣化速度が乾燥空気による再生速度より遅いときに有効である。したがって、再生速度が劣化速度より遅いガス分離装置３の場合には再生するガス分離装置３に入る配管途中に圧縮空気の温度を上げるためのヒータを設け、再生速度を劣化速度よりも早くすることもできる。
【００５６】
また、前述した実施の形態ではガス分離装置３を再生するときと窒素ガスを発生するときを、いずれも空気入れ口を同方向としている。しかし中空糸膜２３を使用したガス分離装置３を乾燥空気で再生する場合、空気入れ口を逆にした方が再生速度が上がるものがある。
【００５７】
したがって、再生される方のガス分離装置３の空気導入方向が逆になるように配管されても構わない。例えば、図７に示されているように配管し、ガス分離装置３Ｂからの乾燥空気が再生される方のガス分離装置３Ａの逆方向から導入されるようにできる。
【００５８】
この場合は第１バイパス管１５Ａに切換弁１７Ｇを介して第４バイパス管１５Ｄを連結し、この第４バイパス管１５Ｄの右端が配管１３Ｃの切換弁１７Ｆを介して連結される。
【００５９】
つまり、フィルタ１１からの圧縮空気が配管１３Ａ、切換弁１７Ａ、第１バイパス管１５Ａ、切換弁１７Ｇ、切換弁１７Ｄ、配管１３Ｂ、ガス分離装置３Ｂ、配管１３Ｃ、切換弁１７Ｆ、第３バイパス管１５Ｃ、切換弁１７Ｃ、配管１３Ｂ、ガス分離装置３Ａ、配管１３Ａ、切換弁１７Ｂ、第２バイパス管１５Ｂ、切換弁１７Ｅ、配管１３Ｃ、レーザ加工機５へ順に流れるように上記の各切換弁１７Ａ〜１７Ｆが切り換えられることにより、ガス分離装置３Ａには必ずガス分離装置３Ｂからの乾燥空気が逆方向から導入されて再生される。
【００６０】
一方、ガス分離装置３Ｂが再生される場合には、図８に示されるようにガス分離装置３Ａからの乾燥空気がガス分離装置３Ｂへ逆方向から導入するために、フィルタ１１からの圧縮空気が配管１３Ａ、ガス分離装置３Ａ、切換弁１７Ｃ、第３バイパス管１５Ｃ、切換弁１７Ｆ、配管１３Ｃ、切換弁１７Ｅ、ガス分離装置３Ｂ、配管１３Ｂ、切換弁１７Ｄ、切換弁１７Ｇ、第４バイパス管１５Ｄ、切換弁１７Ｆ、配管１３Ｃ、レーザ加工機５へ順に流れるように上記の各切換弁１７Ａ〜１７Ｆが切り換えられる。
【００６１】
また、前述した実施の形態の配管１３では極論するとガス分離装置３に使用されているドライヤ９を不要にすることが可能となるために、ドライヤ９をなくす目的のガス分離装置３として使用されても構わない。
【００６２】
本発明の他の実施の形態に係わる窒素ガス発生装置１としては、図８に示されているように中空糸膜２３を用いたガス分離装置３として、レーザ加工機５のアシストガスに必要な窒素濃度を得られるものが開示されている。
【００６３】
上記のガス分離装置３に圧縮空気を供給するコンプレッサ７と、このコンプレッサ７で圧縮された空気から出る水滴を除去し湿度を下げるドライヤ９と、ゴミやミストを除去するためのフィルタ１１は前述した実施の形態と同様である。
【００６４】
上記のフィルタ１１から圧縮空気をガス分離装置３へ供給する供給管路３７には管路を開閉する切換弁としての例えば電磁弁３９が設けられており、ガス分離装置３の後の管路４１にはガス分離装置３からの窒素ガスを逆止弁４３を介して流入せしめて貯留するタンク４５が設けられており、このタンク４５は貯留された窒素ガスをレーザ加工機５へ供給可能にするある程度の大きさを有している。
【００６５】
また、タンク４５の圧力を検出する圧力検出装置としての例えば圧力スイッチ４７がタンク４５に設けられており、上記の電磁弁３９は圧力スイッチ４７により開閉を制御可能に電気的に接続されている。
【００６６】
また、レーザ加工機５にはアシストガスを開閉する電磁弁と圧力をコントロールする減圧弁等が配置されており、タンク４５の窒素ガスがアシストガスとして発生窒素ガスの状況に依り、断続的に使用される。
【００６７】
上記構成により、レーザ加工機５でタンク４５の窒素ガスが使用されると、タンク４５の内圧が下がるので圧力スイッチ４７が働き電磁弁３９が開放される。
【００６８】
電磁弁３９が開かれると圧縮空気がコンプレッサ７からガス分離装置３に供給されるが、タンク４５とガス分離装置３との間の管路４１に逆止弁４３が設けられているので、ガス分離装置３内の圧力がタンク４５の圧力以上にならないとタンク４５にはガス分離装置３で分離された窒素ガスは供給されない。
【００６９】
したがって、レーザ加工機５で窒素ガスが使用されてもすぐに圧力低下するなどの影響を受けないほどの適当な容量のタンク４５が選定されることによって、ガス分離装置３内の圧力が上がるまでの間にタンク４５の内圧が維持されるので、従来のようにガス分離装置３からの未処理の圧縮空気が直接レーザ加工機５へ供給されて加工に使用されるという事態は防げられると共に、レーザ加工に用いられる窒素ガスの純度の安定を図ることができる。
【００７０】
また、レーザ加工機５でアシストガスの使用が停止されると、タンク４５の内圧が上昇するので所定の圧力で圧力スイッチ４７が働いて電磁弁３９が閉じられる。電磁弁３９が閉じられるとガス分離装置３の内圧は抜けるが、逆止弁４３によりタンク４５内の窒素ガスの圧力は維持される。またこの間、通常のコンプレッサ７についている自動発停やロードアンロード運転機能によりコンプレッサ７の消費電力は削減できる。
【００７１】
なお、この発明は前述した実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりその他の態様で実施し得るものである。本実施の形態では窒素ガスを使用する工作機械としてレーザ加工機を例にとって説明したがその他の工作機械であっても構わない。
【００７２】
また、前述した実施の形態では中空糸膜を使用したガス分離装置について説明されているが同様の方法で吸着材を使用するＰＳＡ（Pressue Swing Adsorption）式ガス発生装置が用いられても同様の効果が得られる。この場合は、ＰＳＡ式ガス発生装置が前述した中空糸膜を使用したガス分離装置に変えられるだけで、他の構成は同様である。
【００７３】
また、前述した実施の形態では圧縮空気の開閉に電磁弁と圧力スイッチが使用される構成であるが、他の実施の形態としてタンク内圧とコンプレッサ供給空気圧の差圧をトリガーにして電磁弁を開閉する方法もある。また電磁弁の代わりにシリンダー弁等の開閉を制御できる弁なら何でも良い。
【００７４】
また、前述した逆止弁も圧力スイッチにより起動する電磁弁等でも代用可能である。
【００７５】
【発明の効果】
以上のごとき発明の実施の形態から理解されるように、請求項１の発明によれば、中空糸膜を用いた複数のガス分離装置を直列に連結しているので、高湿度空気による劣化は必ず一段目のガス分離装置で発生するようにできる。
【００７６】
請求項２の発明によれば、中空糸膜を用いた複数のガス分離装置への圧縮空気供給順序を逆にする配管回路を設けることで、劣化した一段目のガス分離装置を二段目以降の劣化していないガス分離装置により再生することができる。
【００７７】
請求項３の発明によれば、中空糸膜を用いた前記複数のガス分離装置への圧縮空気供給順序を一定時間ごとに変更し、どちらの順序でも使用できるように配管されているので、ガス分離装置を常に安定した状態で使用することができる。
【００８３】
請求項４の発明によれば、請求項１記載の効果と同様であり、中空糸膜を用いた複数のガス分離装置を直列に連結しているので、高湿度空気による劣化は必ず一段目のガス分離装置で発生するようにできる。
【００８４】
請求項５の発明によれば、請求項２記載の効果と同様であり、中空糸膜を用いた複数のガス分離装置への圧縮空気供給順序を逆にする配管回路を設けることで、劣化した一段目のガス分離装置を二段目以降の劣化していないガス分離装置により再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すもので、窒素ガス発生装置におけるガスの流れを示す概略的な配管図である。
【図２】図１と同様の窒素ガス発生装置におけるガスの他の流れを示す概略的な配管図である。
【図３】本発明の実施の形態で使用されるガス分離装置の詳細断面図である。
【図４】中空糸膜と構造を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態を示すもので、他の窒素ガス発生装置におけるガスの流れを示す概略的な配管図である。
【図６】図５と同様の窒素ガス発生装置におけるガスの他の流れを示す概略的な配管図である。
【図７】本発明の実施の形態を示すもので、他の窒素ガス発生装置の再生に際しガスの流れを示す概略的な配管図である。
【図８】本発明の実施の形態を示すもので、他の窒素ガス発生装置の再生に際しガスの流れを示す概略的な配管図である。
【図９】本発明の実施の形態を示すもので、他の窒素ガス発生装置の概略的な配管図である。
【図１０】従来の窒素ガス発生装置の概略的な配管図である。
【図１１】従来の他の窒素ガス発生装置の概略的な配管図である。
【図１２】従来の他の窒素ガス発生装置の概略的な配管図である。
【符号の説明】
１ 窒素ガス発生装置
３ ガス分離装置
５ レーザ加工機（工作機械）
７ コンプレッサ（圧縮空気供給源）
１３Ａ〜１３Ｃ 配管
１５Ａ 第１バイパス管
１５Ｂ 第２バイパス管
１５Ｃ 第３バイパス管
１５Ｄ 第４バイパス管
１７Ａ〜１７Ｇ 切換弁
２３ 中空糸膜
３９ 電磁弁
４３ 逆止弁
４５ タンク
４７ 圧力スイッチ（圧力検出装置）
Claims (5)
- 圧縮空気から窒素ガスを分離する中空糸膜を用いた複数のガス分離装置を直列に配管して圧縮空気を前記複数のガス分離装置ヘ順に供給し、この圧縮空気の高湿度による劣化を最初のガス分離装置で発生せしめることにより、他のガス分離装置で安定した窒素ガスを得ることを特徴とする窒素ガス発生方法。
- 圧縮空気から窒素ガスを分離する中空糸膜を用いた複数のガス分離装置を直列に配管すると共に前記複数のガス分離装置に圧縮空気を供給して窒素ガスを分離せしめ、前記複数のガス分離装置の圧縮空気の流れを切り換えることにより、前記配管をバイパスし、前記複数のガス分離装置のうちの最初に劣化したガス分離装置と他の劣化していないガス分離装置との圧縮空気の供給順序を変更し、前記劣化していないガス分離装置から発生した乾燥した圧縮空気により前記劣化したガス分離装置の再生を行うことを特徴とする窒素ガス発生方法。
- 中空糸膜を用いた前記複数のガス分離装置への圧縮空気の供給順序の変更を、一定時間毎に行うことにより、常時安定した窒素ガスを発生せしめることを特徴とする請求項２記載の窒素ガス発生方法。
- 圧縮空気から窒素ガスを分離する中空糸膜を用いた複数のガス分離装置を直列に配管して圧縮空気を前記複数のガス分離装置ヘ順に供給し、この圧縮空気の高湿度による劣化を最初のガス分離装置で発生せしめることにより、他のガス分離装置で安定した窒素ガスを得ることを特徴とする窒素ガス発生装置。
- 圧縮空気から窒素ガスを分離する中空糸膜を用いた複数のガス分離装置を直列に配管し、前記複数のガス分離装置に圧縮空気を供給して窒素ガスを分離せしめ、前記複数のガス分離装置の圧縮空気の流れを切り換えることにより、前記配管をバイパスし、前記複数のガス分離装置のうちの最初に劣化したガス分離装置と他の劣化していないガス分離装置との圧縮空気の供給順序を変更し、前記劣化していないガス分離装置から発生した乾燥した圧縮空気により前記劣化したガス分離装置の再生を行うことを特徴とする窒素ガス発生装置。
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