JP4885663B2 - 窒素発生装置 - Google Patents
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Description
酸素を吸着する吸着媒体が収容された第1の吸着筒T1及び第2の吸着筒T2と、
弁体を回転させることで、
(a)コンプレッサから供給される空気を第1の吸着筒T1のみに誘導し第2の吸着筒T2から排気させる第1筒加圧ポジション、
(b)第1の吸着筒T1と第2の吸着筒T2とを連通させて第1の吸着筒T1から第2の吸着筒T2へ気体を流入させる第1均圧ポジション、
(c)コンプレッサから供給される空気を第2の吸着筒T2に誘導し第1の吸着筒T1から排気させる第2筒加圧ポジション、
(d)第1の吸着筒T1と第2の吸着筒T2とを連通させて第2の吸着筒T2から第1の吸着筒T1へ気体を流入させる第2均圧ポジション
を上記(a)、(b)、(c)、(d)の順に繰り返すロータリ弁と、
第1の吸着筒T1と第2の吸着筒T2とを連通する管路に配されて、前記弁体の回転角度が前記第1筒加圧ポジションの範囲内で設定される第1開放角度になると開弁して第1の吸着筒T1から第2の吸着筒T2へと気体を通過させ、前記弁体の回転角度が前記第2筒加圧ポジションの範囲内で設定される第2開放角度になると開弁して第2の吸着筒T2から第1の吸着筒T1へと気体を通過させる開閉弁手段と
を備えることを特徴とする。
[実施例]
図1に示す窒素発生装置1は、PSA(Pressure Swing Adsorption)式窒素発生装置であり、材質、寸法等が同一の第1吸着筒T1及び第2吸着筒T2を備えている。これら第1吸着筒T1及び第2吸着筒T2には、空気中の酸素や二酸化炭素、水等の不純物を吸着可能なペレット状の分子篩活性炭(モレキュラシーブカーボン)が吸着媒体として充填されている。
このロータリ弁RV−1のロータリ弁としての構成は特許第3597155号公報に記載されているものと同様であるから、その詳細説明は省略する。
第3ポートPT3とドレンユニットDF1間にはリリーフ弁RRVが取り付けられ、冷却管CC1とエアコンプレッサP1間には圧力センサPIS1が配され、また圧力センサPIS1の検出圧が設定値以上になると開放される電磁弁SV1が取り付けられている。
ロータリ弁RV−1の第4ポートPT4は、サイレンサSL−1を介して大気開放されている。
また、メカニカル弁MV1、MV2及びオリフィスOR1を備える通断管路5が、窒素送出管路2と窒素送出管路3とを接続している。メカニカル弁MV1、MV2はフラッパ式の弁体にて開閉する構造であるため、流出ポートから流入ポートへの逆流は阻止できない。例えばメカニカル弁MV1が開放されたときに窒素送出管路2の気圧が窒素送出管路3の気圧に勝ると、メカニカル弁MV2は開放されて逆流を許す。これらメカニカル弁MV1、MV2は共同して開閉弁手段を構成する。
(a)第1ポートPT1と第3ポートPT3とが連通し第2ポートPT2と第4ポートPT4とが連通する第1筒加圧ポジション、
(b)第1ポートPT1と第2ポートPT2とが連通し第2ポートPT3と第4ポートPT4とが連通する第1均圧ポジション、
(c)第2ポートPT2と第3ポートPT3とが連通し第1ポートPT1と第4ポートPT4とが連通する第2筒加圧ポジション、
(d)第1ポートPT1と第2ポートPT2とが連通し第2ポートPT3と第4ポートPT4とが連通する第2均圧ポジション
を(a)、(b)、(c)、(d)順に繰り返す。
(1)窒素発生装置1が稼働して、ロータリ弁RV−1が第1筒加圧ポジションになると、第1ポートPT1と第3ポートPT3とが連通するので、エアコンプレッサP1からの加圧空気が第1吸着筒T1のボトムに送り込まれる。
ところで、第1吸着筒T1から窒素送出管路2に流出した窒素ガスの一部は連通管路4を通って窒素送出管路3に流れるので、上記の第2吸着筒T2の排気に際して第2吸着筒T2に流入する。
(2)次に、ロータリ弁RV−1が第1均圧ポジションになると、第1ポートPT1と第2ポートPT2とが連通するので、第1吸着筒T1に残留していた窒素リッチの気体が第2吸着筒T2に流入する。つまり、窒素リッチの気体を第2吸着筒T2に移動させることで第2吸着筒T2での窒素の濃縮効率を高めている。また第3ポートPT3と第4ポートPT4とが連通するので、エアコンプレッサP1からの加圧空気はサイレンサSL−1から放出される。
(3)次に、ロータリ弁RV−1が第2筒加圧ポジションになると、第2ポートPT2と第3ポートPT3とが連通するので、エアコンプレッサP1からの加圧空気が第2吸着筒T2のボトムに送り込まれる。
この窒素ガスは、窒素送出管路3に流出し逆止弁CV2を通ってバッファタンクBTに流入して製品ガスとして貯留される。
この場合も、上述の第1筒加圧ポジションにおけると同様に、第2吸着筒T2から窒素送出管路3に流出した窒素ガスの一部は連通管路4を通って窒素送出管路2に流れる。またロータリ弁RV−1が第2筒加圧ポジションの後半になると、第1カム14がメカニカル弁MV2の開弁軸17を押し込んで開弁させ、同時に第2カム15がメカニカル弁MV1の開弁軸16を押し込んで開弁させる。すると、窒素送出管路3に流出した窒素ガスの一部は通断管路5からも窒素送出管路2に流入する。この窒素送出管路2に流入した窒素ガスは第1吸着筒T1に流入する。即ち、高濃度の窒素ガスが第1吸着筒T1に送り込まれるので、第1吸着筒T1における窒素の濃縮効率が高まる。
(4)次に、ロータリ弁RV−1が第2均圧ポジションになると、第1ポートPT1と第2ポートPT2とが連通するので、第2吸着筒T2に残留していた窒素リッチの気体が第1吸着筒T1に流入する。つまり、窒素リッチの気体を第1吸着筒T1に移動させることで第1吸着筒T1での窒素の濃縮効率を高めている。また第3ポートPT3と第4ポートPT4とが連通するので、エアコンプレッサP1からの加圧空気はサイレンサSL−1から放出される。
このように、弁体12が1回転する毎にロータリ弁RV−1が第1筒加圧ポジション、第1均圧ポジション、第2筒加圧ポジション、第2均圧ポジションの順に切り替わり、これが繰り返されるので、バッファタンクBTには高純度(操作条件にもよるが99.5〜99.99%)の窒素ガスが貯留される。このバッファタンクBTに貯留された窒素ガスを窒素ガス出口から取り出して使用できる。
以上説明したとおり、この窒素発生装置1は、1つのロータリ弁RV−1が第1筒加圧ポジション、第1均圧ポジション、第2筒加圧ポジション、第2均圧ポジションを順に繰り返すことで高純度の窒素ガスを生成でき、多数の電磁弁も、それら電磁弁を制御するためのタイマーやリレー等も、また吸着筒と電磁弁とを相互に接続するための複雑な管路も不要になり、構成を単純化できる。
[その他]
例えば、実施例では、カムにてメカニカル弁MV1、MV2(開閉弁手段)を開放させているが、メカニカル弁ではなく電磁弁として、弁体12の回転角度が第1開放角度になると開閉弁手段(電磁弁)を開弁させ、弁体12の回転角度が第2開放角度になると開閉弁手段(電磁弁)を開弁させるスイッチ手段を備えた構成にしてもよい。
2・・・窒素送出管路、
3・・・窒素送出管路、
4・・・連通管路、
5・・・通断管路、
12・・・弁体、
13・・・カップリング、
14・・・第1カム、
15・・・第2カム、
BT・・・バッファタンク、
CV1・・・逆止弁、
CV2・・・逆止弁、
MV1・・・メカニカル弁、
MV2・・・メカニカル弁、
P1・・・エアコンプレッサ、
PT1・・・第1ポート、
PT2・・・第2ポート、
PT3・・・第3ポート、
PT4・・・第4ポート、
RV−1・・・ロータリ弁、
T1・・・第1吸着筒、
T2・・・第2吸着筒。
Claims (4)
- 酸素を吸着する吸着媒体が収容された第1の吸着筒T1及び第2の吸着筒T2と、
弁体を回転させることで、
(a)コンプレッサから供給される空気を第1の吸着筒T1のみに誘導し第2の吸着筒T2から排気させる第1筒加圧ポジション、
(b)第1の吸着筒T1と第2の吸着筒T2とを連通させて第1の吸着筒T1から第2の吸着筒T2へ気体を流入させる第1均圧ポジション、
(c)コンプレッサから供給される空気を第2の吸着筒T2に誘導し第1の吸着筒T1から排気させる第2筒加圧ポジション、
(d)第1の吸着筒T1と第2の吸着筒T2とを連通させて第2の吸着筒T2から第1の吸着筒T1へ気体を流入させる第2均圧ポジション
を上記(a)、(b)、(c)、(d)の順に繰り返すロータリ弁と、
第1の吸着筒T1と第2の吸着筒T2とを連通する管路に配されて、前記弁体の回転角度が前記第1筒加圧ポジションの範囲内で設定される第1開放角度になると開弁して第1の吸着筒T1から第2の吸着筒T2へと気体を通過させ、前記弁体の回転角度が前記第2筒加圧ポジションの範囲内で設定される第2開放角度になると開弁して第2の吸着筒T2から第1の吸着筒T1へと気体を通過させる開閉弁手段と
を備えることを特徴とする窒素発生装置。 - 前記開閉弁手段は、前記弁体と共に回転するカムによって駆動されるメカニカル弁であることを特徴とする請求項1記載の窒素発生装置。
- 前記開閉弁手段は電磁弁であり、
前記弁体の回転角度が前記第1開放角度になると前記開閉弁手段を開弁させ、また前記弁体の回転角度が前記第2開放角度になると前記開閉弁手段を開弁させるスイッチ手段を備えた
ことを特徴とする請求項1記載の窒素発生装置。 - 前記弁体の回転角度が前記第1開放角度になって開弁した前記開閉弁手段は、前記ロータリ弁が前記第1均圧ポジションになると同時又は前記第1均圧ポジションにある間に閉弁し、
前記弁体の回転角度が前記第2開放角度になって開弁した前記開閉弁手段は、前記ロータリ弁が前記第2均圧ポジションになると同時又は前記第2均圧ポジションにある間に閉弁する
ことを特徴とする請求項1、2又は3記載の窒素発生装置。
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JP2006254642A JP4885663B2 (ja) | 2006-09-20 | 2006-09-20 | 窒素発生装置 |
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JP2006254642A JP4885663B2 (ja) | 2006-09-20 | 2006-09-20 | 窒素発生装置 |
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