JPH01171603A

JPH01171603A - 高速プロセス装置

Info

Publication number: JPH01171603A
Application number: JP62329660A
Authority: JP
Inventors: Kuniharu Nomura; 野村　邦治; Toshiyasu Maekawa; 前川　壽康; Tatsuo Watanabe; 辰雄渡邊; Takuya Okada; 拓也岡田; Taketoshi Nakago; 中郷　竹敏
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1987-12-28
Filing date: 1987-12-28
Publication date: 1989-07-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は吸着、蒸留、吸収、濾過及び反応等のプロセス
工程の操作周期を短い周期に区切ってバッチ化して、往
復動ピストンの吸排気工程に組込むことにより、装置の
コンパクト化、設備費の低減及び運転費の低減をはかり
うる高速プロセス装置に関するものである。

〔従来技術〕

従来、化学プラント等において行なわれる分離、反応等
の操作は大容量の物質を連続、かつ定常条件のもとてマ
クロの見地から設計されているが、近年処理容量の増大
に伴い、装置も巨大化する一方である。

例えば、従来実用化されている水素ＰＳＡに代表される
ごと（、吸着装置はその吸脱着を数分という短い周期を
くり返すことにより大量のガス分離が可能となり、今や
水素精製、空気分離では主流となっているが、この技術
にも多くの改良の余地があり、その主な問題点として以
下の項目があげられる。

（１）ガス量に比例し吸着剤が増大し、装置も巨大化す
る。

（２）圧縮または真空動力費がかさむ。

（３）切換バ°ルブが多いので費用がかさむ。

（４）肌着時に製品の一部をパージガスとして使用する
ため、製品収率が低い。

また、蒸留装置は化学プラントでは古くから採用されて
おり、今なお、分離操作の主流を占めているが、蒸留装
置固有の問題として以下の項目があげられる。

（１）蒸留塔本体の他、リボイラ、コンデンサ、ポンプ
、架構等付属品が多く、複雑、かつ大スペースを要する
。

（２）溶液蒸発に必要な加熱源、蒸気凝縮用の冷却源を
要し、かつ消費エネルギーが大きい。

（３）振動または揺れ等による外乱に性能が影響される
ので、船上、自動車等への搭載が困難である。

さらに、吸収操作はガス中の特定成分を分離する方法と
して従来から広く採用されている完成した技術といえる
が、操作原理は吸着操作と蒸留操作の双方に類似してい
るので、問題点も以下の通りそれ等と類似している。

（１）吸収塔本体の他、再生塔、循環ポンプ、加熱器、
冷却器など多くの付属品を必要とし、設備が複雑、かつ
大スペースを要する。

（２）吸収液再生のための加熱源、あるいは吸収効率向
上のための加圧または冷却を必要とし、消費エネルギー
が大きい。

（３）一般に溶媒が高価である。

（４）振動または揺れ等の外乱に影響されやすい。

また、近年目的に応じ種々の濾過装置が実用に供されて
いるが、濾材に捕集された濾滓を洗浄剤により定期的に
除去し、濾材を再生再使用している方法が一般的である
が、以下の問題点を抱えている場合が多い。

（］）再生操作が煩雑であり、そのための再生の周期は
短くとも数時間とっている例が多いが、その結果、広い
濾過面積を必要とし、装置の大型化、高価格化をきたし
ている。

（２）再生時間を受は持つための保持タンク、または複
数のユニットを必要とする。

（３）多数の切換バルブ洗浄ラインを要し、流れが複雑
である。

更に、現行の反応装置は所定の反応率を得るに必要な触
媒を充填した反応器に原料を供給し、必要に応じて加熱
または冷却操作を加えているのが一般的であるが、次の
問題点があげられる。

（１）高い反応率を得ようとすると触媒量が指数的に増
大し、設備及び建設費がかさむ。

（２）反応量に比例し反応熱も増大するので、熱交換シ
ステムも複雑化する。

一方、自動車の往復動エンジンは、炭化水素の燃焼をパ
ルス的に処理して燃焼のエネルギーを効率よく機械エネ
ルギーに変換しているもので広い操作域にわたり高効率
の出力を出している。

そこで、本発明者等は短い周期に加圧、脱圧を繰り返す
この往復動エンジンの機構に着目し、吸着、蒸留、吸収
、濾過及び反応等のプロセス工程の操作時間を短時間に
区切り、バッチ化し、これを往復動エンジンと同様な原
理による往復動ピストンの吸排気工程に組込んで、その
操作を繰り返せば分離、反応の効率の向上と装置のコン
パクト化とをはかれることに着想して種々検討を重ねた
結果本発明に到達した。

〔発明の目的〕

本発明は、前記従来の問題点を解消するためになされた
ものであり、吸着、蒸留、吸収、濾過及び反応等のプロ
セス工程の操作周期を、短い周期に区切ってバッチ化し
、往復動ピストン吸排気工程に組込むことによって装置
のコンパクト化及び省エネルギー化をはかりうる高速プ
ロセス装置を提供することを目的としたものである。

〔発明の構成〕

上記の目的を達成するための本発明の高速プロセス装置
は、短い操作周期に区切ってバッチ化した吸着、蒸留、
吸収、濾過及び反応等のプロセス工程を短い操作周期に
区切ってバッチ化し、これらのプロセス工程を、往復動
ピストン及びそれに同調して開閉する吸排気弁等のバル
ブ機構を装備した装置の吸排気工程に組込むことにより
構成されるが、これにより、分離、反応等の効率を向上
させうろことを特徴とすると共に、区切られた各プロセ
ス工程で発生する発熱、吸熱現象を互に組み合わせて各
々工程の効率向上をはかり、省エネルギーを実現するこ
とを特徴としたものであり、更に、上記の異なる各プロ
セス工程をそれぞれ組込んだ往復動ピストンの各クラン
ク軸が適宜な位相で連結されることが望ましく、これに
より互に異なった各プロセス工程の圧縮（または膨張）
の際に必要な運動エネルギーを逆工程である膨張（また
は圧縮）エネルギーにて補うことにより動力の節約をは
かりうるという作用がある。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の各実施例における高速プロ
セス装置について説明する。

まず、第１図は短い周期に圧縮と減圧を繰り返す４サイ
クルの往運動エンジンのシリンダー部に吸着剤２を組込
んだ往復動ピストン３を吸着装置に適用した実施例１で
あり、上記のごとく短い操作周期に区切ってバッチ化し
たシリンダーＩＡの原料供給、シリンダーＩＢの加圧に
よる圧縮・吸着、シリンダーＩＣの減圧・脱着及びシリ
ンダーＩＤの排気の各プロセス工程を、各往復動ピスト
ン３とそれに同調して開閉する開閉バルブ４からなるバ
ルブ機構とからなる高速プロセス装置の各吸排気工程に
組込んでいる。

また、上記の各ピストン３のクランク軸５は、各プロセ
ス工程のシリンダーＩＡ、ＩＢ、ＩＣ１ＩＤごと適宜な
位相で連結されている。

即ち、クランク軸５を回転させることにより、ピストン
３を上下させるとこれに連動した開閉バルブ４が適宜に
開閉するので、短い時間内に吸着操作が以下の（Ａ）か
ら（Ｄ）に区分され、これが繰り返される。

（Ａ）吸気バルブをあけ、原料ガスを吸入する。

（Ｂ）圧縮と同時に吸着ガス分子を吸着捕捉し、非吸着
ガス分子は通過する。

（Ｃ）Ｋ圧すると同時に吸着ガス分子を脱着する。

（Ｄ）排気バルブをあけ、吸着ガス分子を排出する。

更に、上記の短い時間内に圧縮・吸着／減圧・脱着をく
り返す本装置においては、異なるプロセス工程で発熱及
び吸熱も繰り返されており、これ等の現象を互に利用す
ることが、性能を向上させるうえで重要である。

即ち、圧縮・吸着時の発熱を減圧・脱着の熱源に、減圧
・脱着時の吸熱を圧縮・吸着の冷却剤として利用するこ
とが重要なポイントとなるが、以下その具体例を示す。

（１）蓄熱体：吸着床入口及び床内に熱伝導性がよく、かつ熱含量の大
きい材料で作られた（また組合せた）蓄熱体を設け、前
工程で発生した高熱、冷熱を利用する。

（２）ユニットの組合せ；複数のユニットの吸着床部分を伝熱性のよい隔壁でへだ
てながら組合せ、各ユニットの工程を互にずらせて進行
させれば圧縮・吸着時の発熱と、減圧・脱着時の吸熱と
を互に効率よく利用できるが、これら４ユニツトを組合
せた例を以下に示す。

伝熱面としては、例えば第２図に示すごとく伝熱効率の
よいプレートフィン６を利用し、その多層に吸着剤２を
詰め、層毎に互に異なる工程のガスを導入すればよい。

第３図は各シリンダーＩＡ、ＩＢ、ＩＣ１ＩＤと伝熱素
子７との関連を図示したものである。

（３）外部熱（冷）媒システムの導入：各工程での冷却
・加熱をより積極的に行なうために外部より熱（冷）媒
を導入し、各工程で発生する発熱・吸熱を利用しながら
熱（冷）媒を蒸発、凝縮させ、これをガス体の加熱・冷
却に利用することも可能であり、第４図に熱く冷）媒シ
ステムの概要を示しており、図中８で示すのは冷媒タン
クである。

（４）ケミカルヒートポンプの利用：例えば、吸着剤の代わりに圧力の増減により水素を吸着
、放出して発熱、吸熱をくり返す水素吸蔵合金を充填し
、水素を作動させると以下の閉サイクルを形成すること
ができる。

この熱ユニットと吸着ユニットとを以下のごとく互に工
程をずらせ複数個互違いに重ね合わせることにより、よ
り自由度の高い熱交換のコントロールが可能となる。

（本頁以下余白）なお、一般に吸着性能を向上させると、それだけ脱着が
難しくなる傾向がある。

また、４サイクル方式での減圧加熱のみでは　　′脱着
が不完全な場合、第５図に示すごとくバー　　ｊジ工程
を追加して、原料吸入、圧縮・吸着、パージ、循環・回
収、減圧・脱着、排気の６サイ　　　−クル方式で操作
することもできる。　　　　　　　　づこの場合、４サ
イクル方弐と同様に、他のユ　　１ニツトと組合せるこ
とにより、互に熱交換を行　　・ない効率の向上をはか
ることができる。

この方式の場合、互に熱交換が必要な圧縮・　　−吸着
と減圧・脱着とが同じ間隔をおいて現れるので、ユニッ
ト数は最低２個でよい。

第６図は２個のユニットを組合せ、パージガス源として
吸着されたガスを利用した例であり、排出されるパージ
ガスは最適量を原料ラインに　　「戻し、収率の向上を
はかることができる。

なお、非吸着ガス（通過ガス）をパージガス　　力源と
するには通過ガスライン上に適切なバッファーを設け、
工程をずらせて供給すればよい。

クランク軸５を互に連結させる場合には、第７図に示す
ごとくクランク軸５上に並べられた各シリンダーＩＡ、
ＩＢの頂部を連結管９で連［吉すればよし）。

次に、第８図の実施例２は前記実施例１の吸容装置で採
用したのと同様な４サイクルの往復助ピストンのシステ
ムを蒸留装置にも適用したｉ既要を示しており、図示せ
る通り、気液混合体を扱うので、操作部はピストン３の
下部にある左が都合がよく、原料が液で供給される場合
以Ｆの工程が（り返される。

（Ａ）原料液を吸引する。

（Ｂ）圧縮工程にて発生する熱を冷媒に吸収する。同時
に冷媒は加熱される。

（Ｃ）Ｍ圧及び加熱して揮発分を蒸発させ、同キに冷媒
は冷される。

（Ｄ）排気弁をあけ揮発分を排気すると同時に、１部よ
り残液を排出する。

なお、原料が蒸気の場合は：（Ａ）′原料蒸気を吸引する。

（Ｂ）′圧縮と同時に冷媒により冷却し、原料蒸気を凝
縮させる。

（Ｃ）′上記（Ｃ）と同じ。

（Ｄ）′上記（Ｄ）と同じ。

上記の通り原料は気液共、同じに扱えるので、第９図に
示すごとく、必要に応じ同型のユニットを直列に連結す
ることができる。

この場合、熱交換については、圧縮・凝縮時の発熱、減
圧・蒸発時の吸熱を効率よく相互に利用することが本質
的に重要であり、吸着操作同様複数のユニットを伝熱性
のよい隔壁で隔てて組合せ、各工程を適宜ずらせること
により有効な熱交換を行なうことができ、第１０図に４
ユニツトを組合せた例を示している。

また、吸着装置の項で述べたゲミカルヒー１ポンプを利
用する熱ユニットを組合せて自由度の高い熱交換を行う
こともできる。

基本的には、吸着装置のプロセス工程と同じであるが、
有効な気液の接触・分離を行なうため、各シリンダーと
伝熱」−レメントとの接続はエレメント上部で行ない、
同一エレメント同志の層間の接続は下部で連結している
。

また、原料の性状により４ザイクル工程では有効な成分
分離が行なわれてない場合は、工程を追加することも可
能である。

第１１図は液中の軽成分を２段に分けて抜きとる例であ
り、（Ｃ）にて軽質分を減圧・蒸発させ（Ｄ）で排出し
たあと、（Ｅ）でさらに減圧、加熱下で生成分を蒸発さ
せる。

２個ユニットを互に半周期ずらせると、（Ｂ）で得られ
る高温が（Ｅ）で利用でき、（Ｅ）で得られる低温が（
Ｂ）で利用できる。

第１２図に２ユニツトを組合せた例を示している。

また、ガスの凝縮に必要な冷熱を得るためにも同じサイ
クルが利用でき、第１１図の（Ｃ）で先ず軽質分を減圧
・蒸発させ（この時温度が下がるが、これは他方のユニ
ットの原料の予冷に使う）、（Ｄ）で〜・部抜きとり（
Ｅ）で減圧すると、さらに低温が得られるので１、これ
を（Ｂ）の凝縮に使用する。

更に、上記実施例２の蒸留装置で採用したのと同様の４
サイクルの往復動ピストンのシステムを吸収装置にも適
用した実施例３の概要を第１３図に示しており、図示の
通り気液の接触を向上させるための気泡管が設けである
。

各工程は、実施例１の吸着装置の操作に類似しているが
、吸着剤２の代わりに吸収液を充填しており、本操作で
は以下の工程がくり返される。

（Ａ）原料ガスを吸引する。

（Ｂ）圧縮と同時に原料ガスを吸収液と接触させガス吸
収する。

通過ガスは、調圧弁２０を通じ排出する。

同時にあとの工程（Ｃ）にて発生する低温を利用し吸収
液を冷却する。

（Ｃ）減圧による膨張により吸収液中のガスを放散する
。

同時に（Ｂ）で得られる高温を利用し放散効率を高める
。

（Ｄ）吸収ガスを排出する。

なお、この場合、複数のユニットを直列に組合せること
により、目的に応じた性能を得ることも可能である。

また、蒸留装置の場合と同様に、圧縮・吸収時の発熱、
減圧、放散時の吸熱を互に効率よく利用することが重要
であり、蒸留装置の操作で示した第１０図と同様の組合
せが吸収装置にも適用でき、同様にケミカルヒートポン
プを利用する熱ユニットを組合せて自由度の高い熱交換
を行うこともできる。

ここで、放散の効率を向上させるため、パージ工程を追
加し、６サイクルシステムにした例を第１４図に示して
おり、（Ｃ）にてパージガスを導入し、（Ｄ）で排出す
る。

パージガスは外部より導入する場合もあれば、（Ｂ）に
て通過するガスを利用することもできる。

なお、（Ｉ））で排出されたガスは、（Ａ）の原料ライ
ンに戻し、吸収ガスの収率をあげることもできる。

第１５図は２箇のユニットを組合せ、互に熱交換すると
同時に、通過ガスの一部を、パージガスを利用して原料
ラインへもどす例である。

また、本発明のように短い時間で繰り返す４サイクルの
往復動ピストンのシステムを濾過装置のプロセスの操作
に適用した実施例４の概要を第１６図に示している。

各工程は、前記吸着装置の操作と類似しているが、吸着
剤２の代わりに濾材１０を設け、再生時に外部より洗浄
液（ガス）を導入するところが異なっている。

即ち、濾過装置の場合には以下の操作をくり返す。

（Ａ）原料液を導入する。

（Ｂ）濾材１０を通し濾滓を捕集する。濾過液は製品と
して取り出す。

（Ｃ）洗浄液（ガス）を導入し、濾材１０を洗浄する。

（Ｄ）濾滓を排出する。

上記の例では、液体処理を例にあげたが、原料がガスで
、ガス中の粉塵等を捕集する場合にも適用できる。

濾過の場合、熱の移動は重要でなく、特別の熱交換シス
テムを採用する必要はない。

更に、本発明を反応装置に適用した実施例５においては
、第１７図に示すような短い時間内に原料の供給、反応
、排出をくり返すバッチシステムを適用し、反応時間を
反応時間の速い初期のみに限定するものとする。

排出物中に含まれる未反応物は直ちに分離回収し、原料
系へ戻す。

反応は一般に吸熱、または発熱を伴うが、熱の出入りが
一方的となるため、系外からの熱の補給、または系外へ
の熱の排出が必要となるが、以下で述べるごとく、反応
部と熱（冷）媒部とのユニットを組合せ、熱交換の効率
向上をはかるとともに、両者の圧縮・膨張時のエネルギ
ーの出入りを最大限利用し、システム全体としての効率
を向上させることができる。

ここで、吸熱反応に熱媒を利用する方法について説明す
ると、第１８図はメタノールの分解反応のような吸熱反
応を４サイクルシステムに適用した例であり、反応に必
要な熱は同じ周期でくり返す適切な熱媒蒸気の凝縮によ
り与えられるものとし、必要に応じ外部冷却器を設ける
。

この例の場合の反応側は以下の工程をくり返す。

（Ａ）原料ガスを吸引する。

（Ｂ）圧縮熱により触媒層を予熱する。

（Ｃ）熱媒から熱を吸収し、反応が進行する。

モル数が増すと膨張する。

（Ｄ）反応生成物を排出する。

必要に応じて圧縮加工する。

他方、熱媒側は以下の工程をくり返すが、各工程の番号
は反応側と一致する。

（Ｃ）熱媒蒸気が圧縮され、圧縮熱、凝縮熱を反応側に
与える。

（Ｄ）膨張により凝縮液が蒸発する。

（反応生成物の圧縮熱を受けとる）（Ａ）圧縮熱を吸収し蓄熱する。

（吸収する熱量が不足する場合、この工程で凝縮液を排
出し、外部加熱器１２で加熱蒸発する）（Ｂ）反応側から圧縮液を受は取り膨張する。

（外部から熱の供給をうける場合、熱媒蒸気を吸入する
）一方、熱媒の凝縮熱を利用する代わりに、燃焼のような
反応熱による発熱反応を利用することもできる。

この場合のサイクルは、第１８図のごとく以下の通りと
なるが、工程の番号は反応側と一致する。

（Ｂ）発熱剤吸入。

（Ｃ）圧縮、発熱。

（Ｄ）膨張。

（Ａ）排気。

発熱剤としてガソリン、灯油等を使用すると、とりも直
さずガソリン、エンジンまたはディーゼルエンジンと同
じであり、爆発時の熱エネルギーを反応側に供給すると
共に、余りのエネルギーを膨張力として機械エネルギー
の形で回収できる。

次に、発熱反応に冷媒を利用する方法として、第１９図
はアンモニアの合成反応のような発熱反応を４サイクル
システムに適用した例であり、反応で発生する反応熱は
適切な冷媒（水でもよい）の蒸発により吸収する。

必要に応じて外部加熱器を設ける。

この場合の反応側のサイクルは以下の通りである。

（Ａ）原料ガスを吸引する。

（Ｂ）圧縮熱により触媒層を予熱する。

所定の温度に達すると、反応が始まり発熱するので、冷
媒の蒸発により冷却される。

（Ｃ）膨張、冷媒側を冷やす。

（Ｄ）反応物を排気する。

他方、冷媒側のサイクルは以下の通りである。

（Ｂ）反応熱を吸収し蒸発、膨張する。膨張力は機械エ
ネルギーとして利用する。

（Ｃ）冷媒を系外へ排出し、外部冷源にて凝縮する。

（Ｄ）凝縮液を吸引する。

（Ａ）凝縮液を圧縮する。圧縮熱で反応側触媒層を予熱
する。

更に、発熱反応ケミカルヒートポンプを利用する方法と
して、例えば水素吸蔵合金を冷媒側に充填し、水素を作
動させることにより、反応側で発生する反応熱を有効に
回収することも可能であり、この例の場合は以下のサイ
クルをくり返し、各工程の番号は第１９図の反応側と一
致する。

（Ａ）圧縮、吸蔵。

（Ｂ）吸熱、膨張（膨張力を機械的エネルギーとして取
り出す。）（Ｃ）排出、外部冷却。

（Ｄ）吸入。

上記の通り（Ｂ）の工程で、できるだけを効に機械的エ
ネルギーをクランク軸５に伝え、これを反応側の圧縮、
吸引用等の動力に利用する。

〔発明の効果〕

以上に説明したごとく、本発明の高速プロセス装置では
、定常操作に代わり操作時間を短時間に区切り、バッチ
化し、これをくり返すことにより分離、反応の効率の向
上、装置のコンパクト化をはかりうるという効果がある
。

また、プロセスを短く区切ることにより、飽和現象から
遠ざけ、常に初期状態の効率のよい操作を行うことがで
き、更に短い周期に区切ることにより、装置のコンパク
ト化がはかれ、例えば５分周期のものを１秒周期にすれ
ば、単純計算では１／３００のコンパクト化がはかれる
。

更に、本発明の装置を種々なプロセス工程に採用するこ
とにより、従来のものに比べて期待できる利点を前記各
実施例の順に具体的に説明する。

まず、吸着装置に採用した場合の利点は下記の通りであ
る。

（１）サイクル時間を短くできるので大幅な装置のコン
パクト化がはかれる。

例えば、４気筒２０００　ｃｃ、４サイクルエンジン（
約１５０１ｍ径×６０ｎストローク×４筒）に相当する
シリンダー各室に約２８０ｇの吸着剤を充填し、（この
場合吸着容量は約１．８　ｃｃ　／ｇ）、１１０００ｒ
ｐでクランク軸を回転させた場合、１２０　ｒｄ　／ｈ
ｒ、の吸着量が得られるが、同じ吸着容量を仮定したサ
イクル時間１０分の４塔弐ＰＳＡでは、各塔に約２．８
トンの吸着剤が必要となる。

（２）圧縮・吸着、または減圧・脱着が同時に行なわれ
るので、シリンダ容量、行程、最高圧、真空度を適宜設
定することにより、原料圧縮機、脱圧用真空ポンプが省
け、装置が簡単化する。

（３）吸発熱の相互利用により、外部よりの加熱源、ま
たは冷却源が不要、あるいは大幅な減少が可能となり、
装置のコンパクト化及び省エネルギー化がはかれる。

（４）複数のピストンを同一のクランク軸で連結し、各
工程を適宜ずらせることにより、圧縮または膨張のエネ
ルギーが互に利用できるので、動力の節減が期待できる
。

（５）往復動エンジンで広く採用されているバルブ機構
がそのまま応用できるので、信顛性が高く、低コスト化
が実現できる。

（６）パージ排ガスを有効に原料系へ戻すことにより、
収率の向上が期待できる。

次に、本発明を蒸留装置に採用した場合には、従来に比
して下記の利点が期待できる。

（１）圧縮・凝縮熱／減圧・蒸発熱が互に利用できるの
で、外部より導入するエネルギーが最少ですむ。

（２）１ユニツト内に蒸留に必要な操作が全て含まれて
いるので、装置がコンパクト化し、またスタートアップ
、シャットダウンが容易となる。

（３）１サイクルで蒸留操作１段分が完結するので、圧
力や温度の条件を適宜設定することにより、精密なコン
トロールが可能で、また運転の操作幅が広い。

（４）複数のユニットを組合せることにより、多段連続
、多段回分蒸留等の利用ができる。

（５）振動、揺れ等による影響が大きな外乱要因になら
ないので、車両、船舶等への搭載が可能である。

また、本発明を吸収装置に採用した場合は下記の利点が
ある。

（１）サイクル時間を短くすることができるので、大幅
なコンパクト化がはかれる。

例えば、４気筒２０００ｃｃ、４サイクルエンジンに相
当するシリンダー各室に約２０ｇの吸収液を充填しくガ
ス吸収容量＝　５５６／ｋｇ　ｓａｌ’ｎとする）、１
０００ｒｐｎ＋でクランク軸を回転させた場合、１２０
　ｒｒｒ／ｈｒ、のガス吸収量が得られるが、従来法で
は同じ吸収容量を仮定した場合、３６００　ｋｇ／ｈｒ
、の溶液循環量が必要である。

（２）単位ユニットで全ての操作が完結するので、附属
品を必要とせず、装置のコンパクト化がはかれる。

（３）圧縮・吸収の発熱、減圧・放散の吸熱を相互に利
用するので、外部よりの補給エネルギーが大幅に削減さ
れる。

また、複数のシリンダーを連結することにより、圧縮・
膨張のエネルギーが相互に利用できるので、動力費が削
減される。

（４）単位ユニットを直列または並列に組合せることに
より、多様な性能を得ることができる。

一方、本発明を濾過装置に採用することにより以下の利
点が期待できる。

（１）サイクル時間を短くとれるので、濾過面積が小さ
くてすむ。

（２）１ユニツトで全ての操作が完結するので、装置が
コンパクト化する。

最後に、本発明を反応装置に採用することにより従来法
に比し以下の利点が期待できる。

（１）反応時間を短く区切ることにより、反応初期の速
い反応速度を期待することができるので、触媒量が削減
でき、装置がコンパクト化する。

（２）複数のユニットをクランク軸で互に連結すること
により、反応物及び熱（冷）媒等の圧縮・膨張エネルギ
ーを有効に利用できるので、必要動力が削減される。

（３）単位ユニット内に必要な機能が全て組み込まれて
いるので、装置が簡便化する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高速プロセス装置を吸着装置のプロセ
ス工程に適用した実施例１の概略説明用断面図、第２図
は第１図の複数のユニットを組合せた伝熱面を示す斜視
図、第３図は第１図の各シリンダーと伝熱素子との関連
図、第４図は実施例１の熱媒システムの概要図、第５図
は実施例１において６サイクル方式で操作する場合の概
略説明断面図、第６図は第５図の２個のユニットを組合
せた例を示す概略説明　断面図、第７図は各シリンダー
のクランク軸を互に連結させる場合の各シリンダーの頂
部を連結管で連結した説明用断面図、第８図は本発明を
蒸留装置に適用した実施例２の説明用断面図、第９図は
実施例２と同型のユニットを直列に連結した説明図、第
１０図は第９図の４ユニツトを組合せた場合の説明図、
第１１図は実施例２において液中の軽成分を２段に分け
て抜きとる例の説明図であり、第１２図は第１１図の２
ユニー／　）を組合せ、互に熱交換させる例を示す説明
図、第１３図は本発明を吸収装置に適用した実施例３の
説明用断面図、第１４図は実施例３にパージ工程を追加
して６サイクルシステムにした例を示す説明図、第１５
図は第１４図の２個のユニットを組合せ、互に熱交換さ
せる例を示す説明図、また第１６図は本発明を濾過装置
のプロセスに適用した実施例４の説明図、第１７図は本
発明を反応装置に適用した実施例５の説明図であり、第
１８図はこの実施例５で吸熱反応を４サイクルシステム
に適用した例の説明図であり、第１９図は実施例５にて
発熱反応に冷媒を利用する方法としてアンモニヤ合成反
応に適用した例の説明図である。ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ，ＩＤ、ＩＥ、ＩＦ・・・シリンダー
、３・・・ピストン、４・・・開閉バルブ、５・・・ク
ランク軸。代理人　弁理士　小　川　信　−

Claims

【特許請求の範囲】１、短い操作周期に区切ってバッチ化したプロセス工程
を、往復動ピストンとそれと同調して開閉するバルブ機
構を装備した装置の吸排気工程に組込んでなる高速プロ
セス装置。２、異なるプロセス工程をそれぞれ組込んだ
往復動ピストンの各クランク軸が適宜な位相で連結され
ている特許請求の範囲第１項記載の高速プロセス装置。３、異なるプロセス工程をそれぞれ組込んだ往復動ピス
トンで発生する発熱及び吸熱工程間で相互の熱交換を行
なっている特許請求の範囲第２項記載の高速プロセス装
置。