JPH03157117A

JPH03157117A - 気体分離装置

Info

Publication number: JPH03157117A
Application number: JP1296633A
Authority: JP
Inventors: Naoki Sumiya; 直樹角谷
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1989-11-15
Filing date: 1989-11-15
Publication date: 1991-07-05

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気体分離装置に係り、特に吸着槽から排出され
た排気を利用して吸着槽に供給される圧縮空気を乾燥さ
せるよう構成した気体分離装置に関する。

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
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。

このため、例えばＰＳＡ式窒素発生装置にあっては、吸
着剤を充填した吸着槽に圧縮空気を導入して昇圧する吸
着工程と、該吸着槽内を大気開放し又は真空ポンプで減
圧する脱着工程とを繰返し、吸着工程では扱者槽内の吸
着剤に酸素分子を吸着させて、窒素を外部に取出し、一
方＋１ｆ２　Ｗ工程では吸着された酸素を脱着し、次の
吸着工程に備えるようになっている。

そして、第３図に示す如く、吸着槽１には収率を高める
ためコンプレッサ２によりＢ縮された圧縮空気が供給さ
れるようになっているが、湿度が高いと吸着槽（分子ふ
るいカーボン）の耐糸分子の吸着効率が低下するため、
コンプレッサがらの圧縮空気は空気ドライヤ３により除
湿された後吸着槽１へ供給される。又、原料となる空気
はできるだけ清浄であることが望ましく、そのためコン
プレッサ２としては潤滑油を使用しない無給油式のもの
が使用されている。尚、従来の空気ドライヤ３は内部に
冷媒用のチューブが配設されており、このチューブの上
流側には細管が螺旋状に巻回された減圧用のキャピラリ
チューブ及び空冷用ファンを有する凝縮器（共に図示せ
ず）が設けられている。従って、」ンブレツυからの圧
縮空気の一部は空気ドライヤ３へ分岐されたチューブを
通って凝縮器で冷却される。その後冷部された空気はヤ
ヤビラリチューブを通過して、空気ドライヤ３内のチュ
ーブに至り、空気ドライヤ３を通過した後大気中に排出
される。このように、コンプレッサ２からの圧縮空気は
空気ドライヤ３内で冷却されたチューブにより除湿され
る。よって、従来の空気ドライヤ３は除湿した圧縮空気
の一部を利用してコンプレッサ２からの圧縮空気を乾燥
させる構成となっている。

発明が解決しようとする課題しかるに、上記気体分ｔ１１１装置では、吸着槽におい
て吸着剤を再生する脱着工程時に吸着槽１内の圧縮空気
が大気中に排出されるだけでなく、コンプレッサ２で再
生された圧縮空気の一部が空気ドライヤ３を通過して大
気中に排出されるため、乾燥させた圧縮空気を２個所で
無駄に消費してしまい、不経済であるといった課題があ
る。

そこで、本発明は上記課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。

課題を解決するための手段本発明は上記気体分離装置において、空気ドライヤは、
筒体内に高分子分離膜により形成された通路を設け、筺
体内あるいは通路の一方にコンプレッサからの圧縮空気
を通過させ、筺体内あるいは通路の他方に吸着槽から排
気される排気ガスを通過させて圧縮空気を乾燥させる構
成としてなる。

作用高分子分離膜よりなる通路と吸着槽から大気中にり１出
される排気を利用して、コンプレッサからの圧縮空気を
乾燥させるため、圧縮空気が無駄にならず、しかも従来
大気中にすてていた吸着槽で分離された気体を有効に再
利用できる。

実施例第１図に本発明になる気体分ｌｉ１を装置の一実施例を
小す。

第１図中、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。制御回路１２は空気ドライ
ヤ１３．コンプレッサ１５を有する原料空気供給ユニッ
ト１６．吸着ユニット１７及び貯蔵ユニット１８の各バ
ルブを制御する。

気体分離装置１１は大略原料供給ユニット１６、吸着ユ
ニット１７、貯蔵ユニット１８とよりなり、夫々コンパ
クトな構成で箱状の収納ボックス１９等に収納されてお
り、原料空気供給ユニット１６は空気ドライヤ１３と、
無給油式のコンプレッサ１５とよりなる。

上記コンプレッサ１５からの圧縮空気は後述するように
配管２０を通って空気ドライヤ１３に供給されて除湿さ
れ、乾燥した清浄な圧縮空気として配管２１を介して吸
着コニット１７に供給される。

空気ドライヤ１３は箱状の筐体１３ａの内部に通路とし
ての複数のチューブ１３ｂ（１３ｂ＋・・・１３ｂＴｌ
）が配設されている。筐体１３ａの内部は仕切板１３ｃ
、１３ｄにより分流室１３ｅ、除湿室１３ｆ１合流室１
３Ｑに仕切られている。

上記複数のチューブ１３ｂ（１３ｂ＋・・・１３ｂ＋＋
）は夫々両仕切板１３ｃ、１３ｄの間で所定間隔ごとに
平行に配設されており、両端が分流室１３ｅ。

合流室１３ｇに開口している。尚、ヂ１−ブ１３ｂ（１
３ｔ）＋　・・・１３ｂ＋＋）は高分子分離膜により形
成されている。この高分子分離膜の特性は周知の技術内
容であるが、簡単に説明すると、高分子分離膜は高分子
の薄膜を通過する分子の透過性の差違を利用して気体中
の特定分子（本実施例ではｈＬｏ）を分離させる特性を
有している。

又、分流室１３ｅは外気により空冷されるアフタクーラ
としても機能するため、分流室１３ｅの底部には分流室
１３ｅ内に結露した水を扱くためのドレン１３ｂが配設
されている。

上記構成になる空気ドライヤ１３には吸着槽１７Ａ、１
７Ｂからの排気ガスを初出する排気管２５が接続されて
おり、排気管２５は複数のチューブ１３ｂ１〜１３ｔ）
ｎが設けられた除湿室１３ｆに排気ガスを供給する。尚
、吸着槽１７Ａ。

１７Ｂより初出された排気ガスは乾燥しており、かつ各
配管及び吸着槽１７Ａ、１７Ｂにおいて冷却されている
。

高分子分ｌｌ１ｌｌ膜により形成されたデユープ１３ｂ
１〜１３ｔ）ＴＩ内にコンプレッサー１５からの圧縮空
気が供給されると、高圧側のチューブ１３ｔ）ｔ〜１３
ｂＴｌの内壁においては、圧縮空気中のＨ２０分子が高
分子ガス分離膜に接触することにより吸着される。この
ように、チューブ１３ｂ１〜１３ｂη内壁に吸着された
Ｈ２０分子はチ１−ブ１３ｂ盲〜１３ｂＴｌに溶解し、
８２０分子濃度の低いチューブ１３ｂ１〜１３ｂηの外
壁へ拡散する。そして、チューブ１３ｂ＋〜１３ｂ４の
外壁に析出した８２０分子は、排気管２５からの乾燥し
た排気ガスがチューブ１３ｂ１〜１３ｂｔ＋の表面に吹
き付けられているため、排気ガスにより脱着され排気孔
１３ｉにより大気中に排出される。このようにして、空
気ドライヤ１３においてはコンプレッサ１５からの圧縮
空気中に含まれていたＨｚＯ分子は高圧側のチューブ１
３ｂ１〜１３ｂ’ｎ内壁から低圧側の外壁へ透過するこ
とにより除去される。

そのため、複数のチューブ１３ｂ１〜１３ｂηを通過し
た圧縮空気は乾燥した圧縮空気となって吸着ユニット１
７へ供給される。

さらに、吸着ユニット１７では分子ふるいカーボンが充
填された一対の吸ＪＲｆｆ！１７Ａ、　１７Ｂ内上記空
気ドライヤ１３により乾燥された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、吸着ユニット１７では製品ガスとし
ての窒素を安定供給するため、一方の吸ｉ＋！１７Ａが
背圧されて吸着工程のとき他方の吸着槽１７Ｂでは減圧
されて脱着工程が行なわれ、又、吸着槽１７Ａが脱着工
程のとき吸着槽１７Ｂは吸着工程となる。従って、制御
回路２は吸る槽１７Ａ、１７Ｂが交互に窒素ガスを生成
するように吸着ユニット１７の各バルブｖ１〜ｖ８を開
閉制御する。

尚、各バルブｖ１〜ｖ８の開閉制御は周知であるので、
ここではその説明を省略する。

又、吸着ユニット１７により生成された窒素ガスは配管
２６を介して貯蔵ユニット１８の製品タンク２７に供給
される。尚、貯蔵ユニット１８において、製品タンク２
７内の窒素ガスはバルブｖ９の開弁により外部に供給さ
れ、バルブＶＩＯが開弁されると１！２索濃度３１２８
により濃度が計測される。

空気ドライヤ１３には前述の如く、吸着ユニツ！〜１７
における窒素ガス生成後に吸着槽１７Ａ。

１７Ｂに残留した残存ガスが排気管２５を介して供給さ
れる。

すなわち、空気ドライヤ１３は第２図に示す如く、吸着
槽１７Ａ、１７Ｂから排出された初見を除湿用に再利用
しており、従来のように未使用の圧縮空気の一部を使用
するといった無駄がなく、経済的である。

発明の効果上述の如く、本発明になる気体分離装置は、高分子分離
膜よりなる通路の分子の透過性を利用して圧縮空気中の
Ｈ２０分子を除去する空気ドライＡ７に吸着槽からり１
出される製品ガス生成後の初見を供給してコンプレッサ
からの圧縮空気中に含まれた１１２０分子を除去できる
ので、従来のように原料気体として使用される圧縮空気
を無駄に８！４費することがなく、吸着槽で分離させて
不要になった抽気ガスを有効に再生利用できるので経済
的であり、その結果」ンプレッリにより圧縮された空気
より得られる製品ガス〈本実施例では窒素ガス）の生成
効率を高めることができる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる気体分離装置の一実施例の構成図
、第２図は本発明の詳細な説明するための概念図、第３
図は従来の装置を説明するための概念図である。１１・・・気体分離装置、１３・・・空気ドライヤ、１
３ｂ（１３ｂ＋〜１３ｔ）ＴＩ）・・・チューブ、１３
ｃ、１３ｄ・・・仕切板、１３ｅ・・・分流室、１３ｆ
’・・・除湿室、１５・・・コンプレッサ、１６・・・
原料空気供給ユニット、１７・・・吸着ユニット、１７
Ａ、１７Ｂ・・・吸着槽、１８・・・貯蔵ユニット、２
７・・・製品タンク。

Claims

【特許請求の範囲】コンプレッサからの圧縮空気を空気ドライヤにより乾燥
させて吸着剤が充填された吸着槽に供給し、該圧縮空気
を複数種の気体に分離する気体分離装置において、前記空気ドライヤは、筺体内に高分子分離膜により形成
された通路を設け、前記筺体内あるいは通路の一方に前記コンプレッサから
の圧縮空気を通過させ、前記筺体内あるいは通路の他方
に前記吸着槽から排気される排気ガスを通過させて前記
圧縮空気を乾燥させる構成としてなることを特徴とする
気体分離装置。