JP7429563B2 - ガス発生装置およびガス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、吸着処理によって特定の成分を分離させ、目的とする成分のガスを取り出すガス装置の技術に関する。

原料ガスから特定成分のガスを分離する技術として、特定の圧力状態で吸着剤に原料ガスを流して、分離したいガスを吸着させるＰＳＡ（Pressure Swing Adsorption：圧力変動吸着）方式を利用したものが知られている。生成されたガスは、たとえば酸化防止を必要とする工業施設やエレクトロニクス分野の施設におけるバージガス、乾燥用ガスとして利用されるほか、実験設備内に流すキャリアガスとして利用される。
このようにガスを分離する装置には、吸着剤に原料ガスを反応させるタンクや原料ガスを供給する装置などが必要であり、これらの装置がガス管路で接続される。

このようなガス発生装置に関し、原料ガスを流すコンプレッサに対して吸着剤が充填された２つの吸着塔を並列に接続し、複数の切替弁の切替え操作によって、交互に１の吸着塔に原料ガスを流してガスの分離処理を行うものがある（たとえば、特許文献１）。また、空気供給ユニットと製品ガスを生成するＰＳＡユニットが筐体内に形成された気体分離装置に関し、ＰＳＡユニットに吸着槽と製品ガスを貯めるタンクとを上下方向に配置させるものがある（たとえば、特許文献２）。

特開２０１３－２４０７２８号公報 特開２０１１－２５１２４３号公報

ところで、ガス発生装置が設置される工場や実験施設は、多数の器具が配置されるため、機器毎の設置スペースが限られている。このような機器の設置スペースは、施設の敷地の広さによる。そのため設置する機器には、特に前後左右の長さなど平面方向に対する小型化が求められる。このように設置スペースを減らすためにガス発生装置のタンクを小型化した場合、製品ガスの生成量が減少して、要求されるガス量に対応できなくなるという課題がある。また、ガス発生装置は、ガスの生成能力と要求されるガス需要とが相違する場合や、ガス供給中にガス需要が変動する場合に対して、ガス供給量を合せる必要がある。ガス発生装置では、装置の幅を小さくするために、長大で容量の大きなタンクを備えたのでは、小量のガス要求に対してガス生成能力が無駄になるほか、動作時の消費エネルギーが大きくなるなどの課題がある。
そのほか、ガス発生装置には、製品ガスの生成状態の監視やガス発生量の調整を行うために、電磁弁やセンサなど多数の部品を備える。これらの部品は、たとえばタンクやコンプレッサの付近などに干渉しない位置として、それぞれの設置位置に近い筐体フレームなどに設置されていた。このように部品毎の設置位置が離れている場合、ガス発生装置内部の配管が煩雑化するため、装置の組立て、部品の交換を含むメンテナンスの作業性が低くなるという課題がある。

斯かる課題について、特許文献１、２には開示や示唆はなく、特許文献１、２に開示された構成では斯かる課題を解決することができない。

そこで、本発明の目的は上記課題に鑑み、ガス生成能力を維持しつつ、装置の省スペース化を図ることにある。

さらに、本発明の他の目的は、ガス要求に応じたガス生成能力の調整を図ることにある。

上記目的を達成するため、本発明のガス発生装置の一側面は、並列に接続された複数の吸着タンクと該吸着タンクで生成される製品ガスを取込んで溜める製品タンクとが一列に並べて立設されている第１の吸着ユニットと、前記第１の吸着ユニットと同様に並列に接続された複数の吸着タンクと製品タンクとが一列に配置されており、少なくとも前記第１の吸着ユニットが再生処理を実行するタイミングで吸着処理を行い、前記第１の吸着ユニット側に前記吸着タンクから製品ガスの一部を流す第２の吸着ユニットを含む第１のガス生成部と、前記第１のガス生成部と同一の構成であり、かつ前記第１のガス生成部に隣接して配置され、前記第１のガス生成部と同時にまたは交互に切替えてガス吸着処理を行う第２のガス生成部とを備え、全ての前記製品タンクが共通の管路に並列に連通されており、連通した前記製品タンクのいずれかから前記管路を通じて製品ガスをガス要求側に供給可能になっている。

上記ガス発生装置において、さらに、台座部を備え、前記第１のガス生成部および前記第２のガス生成部の前記吸着タンクおよび前記製品タンクが前記台座部の載置面上にマトリクス状に配置されてよい。
上記ガス発生装置において、さらに、原料空気から分離された不要ガスを前記吸着タンクから取出す排出管路と、前記排出管路に接続され、前記台座部を通じて外気に前記不要ガスを排出する排出部とを備える。
上記ガス発生装置において、前記台座部には、前記第１のガス生成部と前記第２のガス生成部のそれぞれの前面側のタンクに接触させ、前記載置面から立設された複数本の支柱部材を備えており、前記支柱部材は、ガス管路の一部および制御部を固定保持させる。
上記ガス発生装置において、前記吸着タンクおよび前記製品タンクは、隣接する他の前記吸着タンクまたは前記製品タンクに対し、連結部品で互いに固定保持されてよい。
上記ガス発生装置において、前記第１のガス生成部と第２のガス生成部の運転制御を行うとともに、前記第１の吸着ユニットと前記第２の吸着ユニットの間でガス生成の切替え制御を行う制御部を備えてよい。

上記目的を達成するため、本発明のガス製造方法の一側面は、並列に接続された複数の吸着タンクと該吸着タンクで生成される製品ガスを取込んで溜める製品タンクとが一列に並べて立設されている第１の吸着ユニットと、前記第１の吸着ユニットと同様に並列に接続された複数の吸着タンクと製品タンクとが一列に配置される第２の吸着ユニットとを備えており、少なくとも前記第１の吸着ユニットが再生処理を実行するタイミングで該第２の吸着ユニットに吸着処理を実行させる処理と、前記第２の吸着ユニットが前記吸着タンクから製品ガスの一部を前記第１の吸着ユニット側に流す処理と、全ての前記製品タンクが共通の管路に並列に連通されており、連通した前記製品タンクのいずれかから前記管路を通じて製品ガスをガス要求側に供給する処理とを含む。
上記ガス製造方法において、前記第１の吸着ユニットおよび前記第２の吸着ユニットを備える第１のガス生成部、および該第１のガス生成部と同様の構成を備え隣接して配置される第２のガス生成部とを同時にまたは交互に切替えてガス吸着処理を実行させる処理を含み、前記第１のガス生成部および前記第２のガス生成部の前記製品タンクが並列に連通した前記管路を通じて前記製品タンクのいずれかから前記管路を通じて製品ガスをガス要求側に供給する。

本発明によれば、次のいずれかの効果が得られる。
(1) 小容量で同形状のガスタンクをマトリクス状に配置列し、隣り合うタンク同士を連結させることで、ガス発生装置内部に無駄なスペースを形成させない。
(2) 小容量の吸着タンクを複数本一列に並べて配置し、同時にまたは所定のタイミングでガス生成処理を行い、製品ガスを製品タンク内に流入してガス需要側に流すことで、大小のガス需要に対して幅広く対応し、製品ガスの供給が可能となる。
(3) 一列に配置した吸着タンクと製品タンクで１の吸着ユニットを構成し、同様な吸着ユニットを横方向に配置し、製品ガスからのガス需要に連動して運転処理を切替えることで、ガス要求量に対する対応性が高められるほか、ガス発生装置の省エネ化や省コスト化が図れる。

そして、本発明の他の目的、特徴および利点は、添付図面および各実施形態を参照することにより、一層明確になるであろう。

一実施形態に係るガス発生装置を構成するタンクの配置構成例を示す図である。 ガス発生装置の前面構成例を示す図である。 ガス発生装置の側面構成例を示す図である。 ガス発生装置の天井側の構成例を示す図である。 吸着タンクの底部側の構成例を示す部分断面図である。 ガス発生装置の機能構成例を示すブロック図である。 ガス生成部の機能構成例を示すブロック図である。 制御部の構成例を示す図である。 ガス発生装置の運転制御の一例を示す図である。 ガス生成部の吸着・排気処理の状態例を示す図である。 実施例に係るガス発生装置の前面側構成例である。 ガス発生装置の背面構成例である。

〔一実施形態〕
図１は、一実施形態に係るガス発生装置を構成するタンクの配置構成例を示している。図１に示す構成は一例であり、本発明が斯かる構成に限定されない。図１は、ガス発生装置２を構成する機能部の一部を抜き出して表したものであり、たとえば配管やその他の構成を省略して示している。
このガス発生装置２は、吸着剤が充填された吸着タンク２２内に原料空気を流し、この原料空気から目的とする製品ガスＳＧとそれ以外のガスとを分離させる、ＰＳＡ式のガス分離機能を備える。分離された製品ガスＳＧは、吸着タンク２２から製品タンク２４側に集められた後、ガス負荷側に供給される。またそれ以外のガスは、排気ガスＥＧとしてガス発生装置２から外部に排出される。

＜タンク８の配置構成について＞
このガス発生装置２は、たとえば図１に示すように、最下部に配置されたベース部材４の載置面６上に複数のタンク８を備えている。ベース部材４は、本開示の台座部の一例である。このタンク８は、たとえば上下方向に開口部が向けられた円筒状であり、その開口部にそれぞれ蓋１０が設置されている。タンク８は、たとえばアルミニウム（Ａｌ）などの金属材料で構成されている。この上下の蓋１０は、たとえば４つの角部に近い位置に支持軸１２が挿通されており、この支持軸１２の端部に形成されたネジ山に対してナットなどの固定部材１４を締め込むことで、タンク８の開口部に対して密着状態となっている。
ガス発生装置２には、たとえば縦横４基ずつの合計１６基のタンク８がマトリクス（行列）状に配置されている。このとき隣接するタンク８間は、たとえば蓋１０の側面を接触させ、または設定した微小な間隔をもって配置されている。

タンク８の上面部には、たとえば蓋１０の中央、またはそれに近い位置に、タンク内部からガスを通過させる通気部１６を備えている。そのほか、ガス発生装置２には、たとえば装置の前面側に配置される複数のタンク８同士を一列に連通する第１の連通管１８と、背面側に配置されたタンク８同士を連通する第２の連通管２０を備えている。これらの連通管１８、２０は、近接するタンク８に対して通気部１６を介して接続されており、タンク８内部のガスを取込んで所定の方向に流す。

＜連通管１８、２０について＞
連通管１８、２０は、複数のタンク８に対して並列に接続されており、接続した複数のタンク８からガスを取込んで合流させて所定方向に流す、所謂マニホールドの一例である。第１の連通管１８は、ガス発生装置２に対して前後方向に配置された３本のタンク８に接続されており、タンク８の内部が連通されている。
そしてガス発生装置２では、横方向に配置されるタンク８の数に応じて、４本の第１の連通管１８が配置されている。
第２の連通管２０は、ガス発生装置２の後部側に配置されており、横方向に並べられた４本のタンク８に接続されており、タンク８の内部が連通されている。
このガス発生装置２では、第１の連通管１８が接続されたタンク８を吸着タンク２２とし、第２の連通管２０が接続されたタンク８を製品タンク２４として用いる。
吸着タンク２２には、内部に吸着剤が充填されておりタンク内部に流入する原料空気Ａｉｒに接触させる。充填される吸着剤は、たとえば分子ふるい性能を有するカーボン（Carbon）材料、ゼオライト（Zeolite）などであって、粒状のほか膜状に形成されており、原料空気Ａｉｒを接触させ、または通過させることで特定のガス成分を吸着する。ＰＳＡ式ガス分離処理では、原料空気Ａｉｒに含まれる成分に対する吸着させたいガス成分、または分離して取り出したいガス成分に応じて、吸着剤の種類やタンク８内の圧力状態を調整すればよい。

＜吸着ユニット２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄについて＞
またこのガス発生装置２は、第１の連通管１８が接続された３本のタンク８を吸着タンク２２とし、かつその背面側に隣接して配置された１本のタンク８を製品タンク２４として組み合せた吸着ユニット２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄを備えている。つまり各吸着ユニット２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄは、それぞれ独立して製品ガスＳＧを生成するとともに、連通管２０を通じてガス負荷側に製品ガスＳＧを供給することができる。

＜ガス発生装置２の前面側の構成例＞
図２は、ガス発生装置２の前面側の配置構成例を示している。
このガス発生装置２では、横方向に区分された吸着ユニット２６Ａと吸着ユニット２６Ｂをガス生成部Ｉとし、吸着ユニット２６Ｃと吸着ユニット２６Ｄをガス生成部ＩＩとして組み合せて運転制御を行う。この吸着ユニット２６Ａおよび吸着ユニット２６Ｃは、本開示の第１の吸着ユニットの一例であり、吸着ユニット２６Ｂおよび吸着ユニット２６Ｄは、この第１の吸着ユニットに対して異なるタイミングで吸着処理を行う、本発明の第２の吸着ユニットの一例である。またガス生成部Ｉは、本開示の第１のガス生成部の一例である。ガス生成部ＩＩは、本開示の第２のガス生成部の一例である。

ガス発生装置２には、たとえば図２に示すように、装置の中央付近に原料空気Ａｉｒを取込む給気管路３０を備える。この給気管路３０は、たとえば図示しないコンプレッサやその他のガス供給装置、もしくは工場やプラントなどに設置されるガス供給部に接続され、原料空気Ａｉｒを取込む手段の一例である。この給気管路３０には、たとえば各吸着ユニット２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ側にそれぞれ原料空気Ａｉｒを流すための通気流路３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄが接続されている。このように、給気管路３０は、複数の通気流路３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄが接続されており、内部を流れる原料空気Ａｉｒを並列に分岐することから、マニホールドとして機能する。
ガス発生装置２には、たとえば通気流路３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ上に開閉弁ＣＶ１、ＣＶ２を備えており、これらの切替えにより、いずれの吸着ユニット２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄに原料空気Ａｉｒを取込むか否かが切替えられる。
通気流路３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄを通じて取込んだ原料空気Ａｉｒは、それぞれの流路３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄ内を通過し、この流路に接続されたタンク８の底部側に流される。

ガス発生装置２には、たとえば前面の上部側にガス流路３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄを備えている。このガス流路３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄは、吸着タンク２２から取り出した製品ガスＳＧを取込んだ連通管１８に接続されており、連通管１８から流入する製品ガスＳＧを製品タンク２４に流す管路の一例である。ガス流路３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄには、たとえば連通管１８に対するガスの流れを制御するための開閉弁ＣＶ６、ＣＶ７が接続されてもよい。
また連通管２０は、たとえば図３に示すように、一端にガス管路３８が接続されている。このガス管路３８は、生成された製品ガスＳＧを製品ガス排出管４０に流すための手段の一例である。製品ガス排出管４０は、ガス生成部Ｉ、ガス生成部ＩＩからガス負荷側に製品ガスＳＧを供給する手段の一例である。
なお、製品ガス排出管４０には、たとえば図示しない圧力計測手段や、製品ガスＳＧの純度などを計測するための計測手段が接続されてもよい。

さらにガス発生装置２には、たとえば底部側に製品ガスＳＧ以外のガスＥＧを流す排気管路４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄを備えている。この排気管路４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄは、たとえば流路３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄと連通するとともに、原料空気Ａｉｒへの混入を防止するための開閉弁ＣＶ３、ＣＶ４が接続されている。その他のガスＥＧの排気処理は、たとえば吸着タンク２２の底部から流路３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄを介して行われる。そして、排気管路４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄは、たとえばベース部材４の内部に形成した図示しない排気部側に接続されており、流入した他のガスＥＧを排出させる。

ガス発生装置２には、たとえば前面側に配置されたタンク８の一部または全部に接触または接近した位置に支持材４４が立設される。この支持材４４は、ガス発生装置２の支持筐体の一例であり、たとえば一端側がベース部材４の載置面６に立設または貫通して固定され、連結された複数のタンク８の一面を支持するとともに、図示しない圧力センサや流量計などの計器類およびそれらと電源もしくは制御部４６との間で接続する信号線などを係合するための手段の一例である。
制御部４６は、本発明の制御部の一例であり、開閉弁に対する動作指示の出力などのガス発生装置２の運転制御を行う機能部である。この制御部４６には、たとえばガス発生装置２の前面側に向けて表示部４８を備える。この表示部４８には、ガス発生装置２の動作状態や設定値情報などが表示されるほか、ガス発生装置２に対する入力画面などが表示される。

＜タンク同士の連結構造＞
マトリクス状に配置されたタンク８は、たとえば図４に示すように、横方向に隣接するタンクの蓋１０同士を連結板４９で固定接続されている。この連結板４９は、たとえば剛性のある金属材料で構成し、連結したタンク８同士を強固に固定してもよく、または柔軟性のある樹脂材量などで構成し、外部からの振動などを固定手段である連結板４９によって吸収させてもよい。

＜底部側の構成例＞
図５は、ガス発生装置の底部側の構成例を示している。
ガス発生装置２の底部側には、たとえば図５に示すようにベース部材４の内部に収納空間が形成されており、流路３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄや排気管路４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄなどが収納されている。このうち、流路３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄには、たとえば吸着ユニット２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ毎に、複数の吸着タンク２２と接続する連通管５０を備えている。この連通管５０は、各タンク８の底部に配置された蓋１０の通気孔に対し、通気部５２を介して接続されており、流路３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄを通じて流入した原料空気Ａｉｒを吸着タンク２２内に流すほか、吸着タンク２２の排気行程において、その他のガスＥＧを取込んで流路３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄ側に排出させる。これにより連通管５０は、並列に接続した複数のタンク８に対し、ガスを分岐して流入、または流出させることから、所謂マニホールドとして機能する。
なお、連通管５０の内径は、たとえば並列に接続した複数の吸着タンク２２に対して均等にガスの流入、流出をさせるために、通気部５２に対して十分に大きく設定されている。つまり、通気部５２は、連通管５０とタンク８との間で、流路を狭小化するオリフィスとして機能する。連通管５０、通気部５２の内径の比率は、たとえば圧力損失や設定したい流速などに基づくほか、管内やタンク内におけるガスの流動状態が層流または乱流となるように、任意に設定すればよい。

＜ガス発生装置２の機能構成例について＞
図６は、ガス発生装置２の全体の機能構成例を示しており、図７は、ガス生成部Ｉ、ガス生成部ＩＩの機能構成例を示している。図６、図７に示す構成は一例である。
このガス発生装置２は、たとえば図６に示すように、取込んだ原料空気Ａｉｒが給気管路３０を通じて取込まれる。この給気管路３０には、たとえば圧力計ＰＧ１により管内の状態が監視されればよく、この監視結果が制御部４６や図示しない計装ラインに通知されればよい。制御部４６では、これらの監視結果、および動作制御プログラムによって各電磁弁ＳＶ１～ＳＶ５などに対して開閉指示を出力すればよい。
ガス発生装置２は、たとえば制御部４６からの動作指示にしたがって、ガス生成部Ｉ、ガス生成部ＩＩの運転制御が行われており、これらのいずれか一方または両方の運転によって生成された製品ガスＳＧが通気部１６、連通管２０を介し、製品ガス排出管４０を通じて排出側に流される。この製品ガス排出管４０には、たとえば製品ガスＳＧの状態監視手段として、圧力計ＰＧ４、ＰＧ５、ＰＳ２、流量計ＤＦＭ１などを備えてもよい。これらの監視結果は、制御部４６側に通知され、表示部４８に表示されるほか、ガス発生処理の制御情報として利用される。

ガス生成部Ｉ、ガス生成部ＩＩは、たとえば図７に示すように、給気管路３０から流入した原料空気Ａｉｒを、吸着工程に入る吸着タンク２２に向けて流すように、開閉弁ＣＶ１、ＣＶ２が制御され、通気流路３２Ａ、３２Ｂ、もしくは通気流路３２Ｃ、３２Ｄが開閉される。さらに、ガス生成部Ｉ、ガス生成部ＩＩは、生成された製品ガスＳＧを製品タンク２４側に流すために、開閉弁ＣＶ６またはＣＶ７の開閉処理が行われる。

ガス生成部Ｉ、ガス生成部ＩＩは、排気行程となった吸着タンク２２からのその他のガスＥＧを取込み、排気管路４２Ａ、４２Ｂ、または排気管路４２Ｃ、４２Ｄのいずれかに流すように、開閉弁ＣＶ３、ＣＶ４の開閉制御を行う。そしてその他のガスＥＧは、排気管路４２Ａ、４２Ｂ、または排気管路４２Ｃ、４２Ｄを通じて排気部６２から装置外部、または図示しない排気処理装置側に排出される。

＜制御部４６について＞
図８は、制御部の構成例を示している。
制御部４６は、たとえばガス発生装置２の筐体内部に収納される制御基板やシーケンサなどのＰＬＣ（Programmable Logic Controller）であって、コンピュータで形成される。また制御部４６は、筐体外部に配置されたＰＣ（Personal Computer）などを利用してもよい。制御部４６は、たとえばプロセッサ（Processor）７０、メモリ７２、タイマ７４、Ｉ／Ｏ（Input／Output）７６や、既述の表示部４８等が含まれる。

プロセッサ７０は、ガス発生装置２の基本動作を制御するＯＳ（Operating System）や吸着・再生工程や均圧工程における開閉弁ＣＶ１～ＣＶ７、ＣＶ５’等の動作を制御するプログラムの演算手段の一例である。メモリ７２は、記憶手段の一例であり、ＯＳや各種プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶領域や、プロセッサ７０によるプログラムの演算処理を実行させるためのＲＡＭ（Random Access Memory）などの処理領域が含まれる。タイマ７４は、吸着・再生工程、均圧工程などの処理時間を計時する手段の一例であり、ハードウェアとしてのタイマのほか、プログラムの実行により計時するソフトウェアタイマであってもよい。Ｉ／Ｏ７６は、制御部４６の外部インターフェースの一例であり、信号ケーブル用のコネクタや無線通信を利用する場合の送受信コネクタを備えてもよく、制御対象である開閉弁ＣＶ１～ＣＶ７、ＣＶ５’や圧力計ＰＧ１～ＰＧ５などの監視手段と接続される。

＜ガス生成部Ｉ、ガス生成部ＩＩの運転制御＞
図９は、ガス発生装置の運転制御の一例を示している。
ガス発生装置２では、たとえばガス生成部Ｉ、ガス生成部ＩＩのいずれか一方または両方を動作させることで、製品ガスＳＧの供給量を調整することができる。つまりガス生成部Ｉ、ガス生成部ＩＩは、たとえば同一のガス生成能力を有する吸着ユニット２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄで構成されている。そこでガス発生装置２では、ガス生成部Ｉ、ガス生成部ＩＩの運転台数を増減させて、供給可能なガス量を調整する。
図９に示すガス発生装置２では、たとえば要求されるガス需要に基づいて、制御部４６からガス生成部Ｉ、ガス生成部ＩＩに対して運転制御を行い、ガス生成部Ｉのみを動作させるように制御している。運転台数の制御は、たとえばガス生成部ＩＩに対して原料空気Ａｉｒを取込む開閉弁ＣＶ１、ＣＶ２のいずれも閉状態に制御してもよく、その他の制御手段を用いてもよい。
このような運転制御を行うことで、ガス発生装置２は、過剰な製品ガスＳＧの供給や、低い運転能力でガス生成部Ｉ、ガス生成部ＩＩが運転するのを防止することができる。
なお、ガスの発生処理中に要求ガス量が増加、または減少した場合、制御部４６は、たとえば停止中のガス生成部Ｉ、ガス生成部ＩＩに対して運転開始指示を出力してもよく、または運転中のいずれかのガス生成部Ｉ、ガス生成部ＩＩに対して運転停止指示を出力すればよい。
なお、運転台数の制御には、たとえばガス要求量の増加量、または減少量に応じて設定した閾値を利用すればよい。

＜ガス生成処理の工程について＞
図１０は、ガス生成部の吸着処理例を示している。
ガス生成部Ｉでは、吸着ユニット２６Ａ、２６Ｂを異なる工程で動作させて連続的に製品ガスＳＧの生成処理を行っている。またガス生成部ＩＩでも同様に、吸着ユニット２６Ｃ、２６Ｄを組み合せて動作させている。ここでは、ガス生成部Ｉにおける工程処理を示す。
吸着ユニット２６Ａ側の３つの吸着タンク２２をそれぞれＡＴ１－Ａ、ＡＴ１－Ｂ、ＡＴ１－Ｃとし、吸着ユニット２６Ｂ側の３つの吸着タンク２２をそれぞれＡＴ２－Ａ、ＡＴ２－Ｂ、ＡＴ２－Ｃとする。

原料ガスの吸着工程は、吸着ユニット２６Ａ、２６Ｂ間で異なるタイミングで行われる。ガス製造処理では、吸着ユニット２６Ａ側の吸着工程と吸着ユニット２６Ｂ側の再生工程が同時に行われる。この再生工程では、たとえば開閉弁ＣＶ４を開いてタンク内の圧力を大気圧に開放するとともに、吸着工程のタンク側から管路６０を通じて高純度の製品ガスＳＧを流すことで、原料空気Ａｉｒから分離した製品ガスＳＧの一部が吸着剤から離されて吸着部外に排出させる。再生処理では、吸着タンク２２内を減圧して吸着能力を低下させることで、製品ガスＳＧのガス成分を離脱させていく。その後、吸着ユニット２６Ａ内の圧力が大気圧になると、吸着剤は特定のガス成分が豊富な状態となり、同時に吸着剤の周りも、特定のガス成分が豊富な状態となる。そのため、吸着剤は、それ以上特定のガス成分を脱着しなくなる。この管路６０には、オリフィスＯＲ１を備えている。このオリフィスＯＲ１を通じて吸着タンク２２内に製品ガスＳＧを適量流入させると、吸着剤の周りに製品ガスＳＧが送り込まれてその他のガスＥＧが追い出される。吸着剤は、特定のガス成分が吸着している細孔内とその周囲の特定のガス成分濃度に差ができ、この特定のガス成分の拡散力で、製品ガスＳＧとの置換が進んで脱着させることができる。これにより再生処理を完了させることができる。

また、別タイミングで、吸着タンクＡＴ１－Ａ、ＡＴ１－Ｂ、ＡＴ１－Ｃ側の再生工程と吸着タンクＡＴ２－Ａ、ＡＴ２－Ｂ、ＡＴ２－Ｃ側の吸着工程が同時に行われる。また吸着・再生工程の間には、均圧工程を実行する。開閉弁ＣＶ１～ＣＶ７、ＣＶ５’は、吸着工程を実行する吸着ユニット２６Ａ、２６Ｂ側に原料ガスを流入し、製造された製品ガスＳＧを製品タンク２４側に流す回路を形成するとともに、再生工程を実行する吸着ユニット２６Ａ、２６Ｂ側を他の吸着ユニット２６Ａ、２６Ｂから遮断し、排気通路を形成する。均圧工程では、吸着工程の実行に応じて、均圧流路を形成すればよい。
吸着ユニット２６Ａ、２６Ｂの動作工程は、所定時間として、たとえば４０（ｓ）毎に工程を切替えればよく、または吸着・再生工程、均圧工程の実行時間は、一定の値に限られず、変動させてもよい。

このガス生成処理は、本開示のガス製造処理方法の一例であり、処理手順や工程の内容は一例である。
ガス生成処理では、吸着・再生工程の開始処理として、ガス要求に基づき、ガスの製造流量などに基づいてガス生成部の運転台数が設定される。制御部４６は、タイマ７４による計時情報を利用して吸着・再生工程の実行時間の管理処理を行う。

制御部４６は、開閉弁ＣＶ１を開状態にするとともに、他の開閉弁ＣＶ２、ＣＶ３、ＣＶ６、ＣＶ７を閉状態にする。開閉弁ＣＶ１、ＣＶ６を開状態にさせて原料空気Ａｉｒを吸着タンクＡＴ１－Ａ、ＡＴ１－Ｂ、ＡＴ１－Ｃに流入させる。これにより吸着タンクＡＴ１－Ａ、ＡＴ１－Ｂ、ＡＴ１－Ｃ内の圧力が上昇し、吸着剤によって特定のガス成分が優先的に吸着されていき、製品ガスＳＧの濃度（純度）が高まる。製品ガスＳＧは、開状態の開閉弁ＣＶ６を通じて製品タンク２４に溜められ、高濃度ガスとして供給される。吸着ユニット２６Ｂ側では、排気管路４２Ｂの開放により内部圧力が低下していき、吸着剤に付着したガス成分が分離する。吸着タンクＡＴ１－Ａ、ＡＴ１－Ｂ、ＡＴ１－Ｃから吸着タンクＡＴ２－Ａ、ＡＴ２－Ｂ、ＡＴ２－Ｃに製品ガスＳＧの一部がオリフィスＯＲ１を通過して流入すると、残留したガス成分が排気管路４２Ｂ側に流され、吸着剤が再生する。

制御部４６は、タイマ７４から計時情報を受け、設定時間が経過するまで継続する。

吸着・再生工程が完了すると、ガス発生装置２では、均圧工程を開始させる。この処理では、たとえば原料空気Ａｉｒの流入停止や、製品タンク２４内の残量ガス監視等を行う。制御部４６は、タイマ７４による計時情報を利用して均圧工程の実行時間の管理処理を行う。制御部４６は、たとえば加圧状態の吸着タンクＡＴ１－Ａ、ＡＴ１－Ｂ、ＡＴ１－Ｃ内の残留した製品ガスＳＧを吸着タンクＡＴ２－Ａ、ＡＴ２－Ｂ、ＡＴ２－Ｃ側に流して均圧する。この均圧工程は、タイマ７４による時間制御で行えばよい。

ガス発生装置２では、均圧工程が完了すると、吸着タンクＡＴ２－Ａ、ＡＴ２－Ｂ、ＡＴ２－Ｃ側で原料ガスの吸着工程を行い、吸着タンクＡＴ１－Ａ、ＡＴ１－Ｂ、ＡＴ１－Ｃで分離したガスを排気する再生行程を行えばよい。

＜一実施形態の効果＞
斯かる構成によれば、次のいずれかの効果が得られる。
(1) 小容量で同形状のタンク８をマトリクス状に配置列し、隣り合うタンク同士を連結させることで、ガス発生装置２内部に無駄なスペースを形成させず、装置の小型化が図れる。
(2) 小容量の吸着タンク２２を複数本一列に並べて配置し、同時にまたは所定のタイミングでガス生成処理を行い、製品ガスを製品タンク内に流入してガス需要側に流すことで、大小のガス需要に対して幅広く対応し、製品ガスの供給が可能となる。
(3) 一列に配置した吸着タンク２２と製品タンク２４で１の吸着ユニット２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄを構成し、同様な吸着ユニットを横方向に配置し、製品ガスからのガス需要に連動して運転処理を切替えることで、ガス要求量に対する対応性が高められるほか、ガス発生装置２の省エネ化や省コスト化が図れる。
(4) 小容量のタンク８を並列に接続して各吸着ユニットの吸着部を形成することで、大容量タンクを用いた製品と同等のガス供給量を発揮しつつ、装置の設置や運転上の安全確保のリスクを低減することができる。

（実施例）
次に、本発明の実施例について説明する。
図１１、１２は、実施例に斯かるガス発生装置の構成例を示している。図１１、図１２において、図２と同一部分には同一符号を付している。
このガス発生装置８０は、本開示のガス発生装置の一例であり、一実施形態に示したガス発生装置２のベース部材４上に外装筐体を備える構成となっている。
ガス発生装置８０は、たとえば図１１に示すように、前面側の一部に開閉可能な扉筐体８２が設置されるとともに、前面側の残りの部分には固定筐体８４が設置されている。扉筐体８２および固定筐体８４は、ともに金属性の板状部材で構成されればよく、ベース部材４の載置面６上に図示しない固定部や回動可能な支持部などを備えればよい。
扉筐体８２の一部には、制御部４６の表示部４８を視認可能な窓部８６を備えてもよい。

さらにガス発生装置８０は、たとえば図１２に示すように、背面側の一部に着脱可能な筐体８８が設置されている。この筐体８８には、たとえば給気管路３０を配置させる挿通部９０や、製品ガス排出管４０を配置させる挿通部９２を備えてもよい。

＜実施例の効果＞
斯かる構成によれば、次のいずれかのような効果が得られる。
(1) 一実施形態と同様の効果が得られる。
(2) ガス発生装置２を工場やプラントなどに独立して設置する場合、装置内部に異物の混入を防止でき、装置の損傷や制御部のショートなどを防止できる。

（変形例）
以上説明した実施形態および実施例について、変形例を以下に列挙する。

(1) 上記実施形態では、同一の吸着ユニット２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄを構成する吸着タンク２２や製品タンク２４間を連通管１８、２０、５０で並列に接続する場合を示したが、これに限らない。吸着タンク２２は、それぞれ独立した管路を製品タンク２４に接続して製品ガスＳＧを流してもよい。また製品タンク２４は、たとえばガス管路３８に対してそれぞれ独立して接続してもよい。さらに、吸着タンク２２は、たとえば流路３４に対してそれぞれ独立した管路により原料空気Ａｉｒの供給を受け、またはその他のガスＥＧを排出可能にしてもよい。

(2) 上記実施形態では、全ての吸着タンク２２に対して同量の原料空気Ａｉｒを流入させる場合を示したがこれに限らない。各吸着ユニット２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ毎に、または吸着タンク２２間で、原料空気Ａｉｒの供給量を異ならせてもよい。原料空気Ａｉｒの供給量は、たとえばタンク８の底部に設置される通気部５２の開口径を異ならせるほか、連通管５０の一部に流量調整手段を備えてもよい。
斯かる構成により、吸着ユニット２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ間で製品ガスＳＧの生成流量が異ならせることができる。これによりガス要求量に応じて動作させる吸着ユニット２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄを切替ることで、ガス要求量に沿った製品ガスＳＧの供給が可能となる。

(3) さらに上記実施形態では、同容量のガスタンクを備えることで、ガス生成部Ｉ、ガス生成部ＩＩが同様のガス発生量である場合を示したが、これに限らない。ガス生成部Ｉ、ガス生成部ＩＩを構成するガスタンクの容積を異ならせることで、ガス生成部Ｉと、ガス生成部ＩＩのガス生成量を異ならせてもよい。

(4) 上記ガス発生装置２において、ガス要求量に応じてガス生成部Ｉ、ガス生成部ＩＩの運転台数を切替える場合を示すとともに、ガス要求量の変化に応じて運転台数を増減させる場合を示した。制御部４６は、たとえばガス要求量の変化に対し、ガス生成部Ｉ、ガス生成部ＩＩの運転台数を増加させる場合のガス要求量の閾値と、運転台数を減少させる場合のガス要求量の閾値を異なる値に設定してもよい。これにより、ガス発生装置２では、ガス要求量が閾値を境に増減を繰り返した場合でも、ガス生成部Ｉ、ガス生成部ＩＩの運転の再開と停止を繰り返す、所謂チャタリングの発生を防止できる。

(5) 上記実施形態では、吸着タンク２２と製品タンク２４が全て同容積のタンク８を利用し、これらのタンク８をマトリクス状に配列する場合を示したがこれに限らない。
このガス発生装置２では、たとえば同容積のタンク８をマトリクス状に配置して構成した吸着タンク２２に対し、吸着タンク２２の幅と同様の幅を持った単一または複数の容器を吸着タンク２２に並べて配置し、製品タンク２４として利用してもよい。
斯かる構成によれば、複数の吸着タンク２２を連結する連通管２０が不要になる。

以上説明したように、本発明の最も好ましい実施形態等について説明した。本発明は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

２、８０ ガス発生装置
４ ベース部材
６ 載置面
８ タンク
１０ 蓋
１２ 支持軸
１４ 固定部材
１６ 通気部
１８、２０、５０ 連通管
２２ 吸着タンク
２４ 製品タンク
２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ 吸着ユニット
３０ 給気管路
３２Ａ、３２Ｄ、３２Ｃ、３２Ｄ 通気流路
３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄ 流路
３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄ ガス流路
３８ ガス管路
４０ 製品ガス排出管
４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ 排気管路
４４ 支持材
４６ 制御部
４８ 表示部
４９ 連結板
５２ 通気部
６０ 管路
６２ 排気部
７０ プロセッサ
７２ メモリ
７４ タイマ
７６ Ｉ／Ｏ
８０ ガス発生装置
８２ 扉筐体
８４ 固定筐体
８６ 窓部
８８ 筐体
９０、９２ 挿通部

Claims (8)

1. 並列に接続された複数の吸着タンクと該吸着タンクで生成される製品ガスを取込んで溜める製品タンクとが一列に並べて立設されている第１の吸着ユニットと、前記第１の吸着ユニットと同様に並列に接続された複数の吸着タンクと製品タンクとが一列に配置されており、少なくとも前記第１の吸着ユニットが再生処理を実行するタイミングで吸着処理を行い、前記第１の吸着ユニット側に前記吸着タンクから製品ガスの一部を流す第２の吸着ユニットを含む第１のガス生成部と、
   前記第１のガス生成部と同一の構成であり、かつ前記第１のガス生成部に隣接して配置され、前記第１のガス生成部と同時にまたは交互に切替えてガス吸着処理を行う第２のガス生成部と、
   を備え、
   全ての前記製品タンクが共通の管路に並列に連通されており、連通した前記製品タンクのいずれかから前記管路を通じて製品ガスをガス要求側に供給可能になっていることを特徴とするガス発生装置。
2. さらに、台座部を備え、
   前記第１のガス生成部および前記第２のガス生成部の前記吸着タンクおよび前記製品タンクが前記台座部の載置面上にマトリクス状に配置されることを特徴とする請求項１に記載のガス発生装置。
3. さらに、原料空気から分離された不要ガスを前記吸着タンクから取出す排出管路と、
   前記排出管路に接続され、前記台座部を通じて外気に前記不要ガスを排出する排出部と、
   を備えることを特徴とする請求項２に記載のガス発生装置。
4. 前記台座部には、前記第１のガス生成部と前記第２のガス生成部のそれぞれの前面側のタンクに接触させ、前記載置面から立設された複数本の支柱部材を備えており、
   前記支柱部材は、ガス管路の一部および制御部を固定保持させることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のガス発生装置。
5. 前記吸着タンクおよび前記製品タンクは、隣接する他の前記吸着タンクまたは前記製品タンクに対し、連結部品で互いに固定保持されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかの請求項に記載のガス発生装置。
6. 前記第１のガス生成部と前記第２のガス生成部の運転制御を行うとともに、前記第１の吸着ユニットと前記第２の吸着ユニットの間でガス生成の切替え制御を行う制御部を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかの請求項に記載のガス発生装置。
7. 並列に接続された複数の吸着タンクと該吸着タンクで生成される製品ガスを取込んで溜める製品タンクとが一列に並べて立設されている第１の吸着ユニットと、前記第１の吸着ユニットと同様に並列に接続された複数の吸着タンクと製品タンクとが一列に配置される第２の吸着ユニットとを備えており、少なくとも前記第１の吸着ユニットが再生処理を実行するタイミングで該第２の吸着ユニットに吸着処理を実行させる処理と、
   前記第２の吸着ユニットが前記吸着タンクから製品ガスの一部を前記第１の吸着ユニット側に流す処理と、
   全ての前記製品タンクが共通の管路に並列に連通されており、連通した前記製品タンクのいずれかから前記管路を通じて製品ガスをガス要求側に供給する処理と、
   を含むことを特徴とするガス製造方法。
8. 前記第１の吸着ユニットおよび前記第２の吸着ユニットを備える第１のガス生成部、および該第１のガス生成部と同様の構成を備え隣接して配置される第２のガス生成部とを同時にまたは交互に切替えてガス吸着処理を実行させる処理を含み、
   前記第１のガス生成部および前記第２のガス生成部の前記製品タンクが並列に連通した前記管路を通じて前記製品タンクのいずれかから前記管路を通じて製品ガスをガス要求側に供給することを特徴とする請求項７に記載のガス製造方法。

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