JPH03161007A - 気体分離装置 - Google Patents

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ＰＳＡ式（Ｐｒｅｓ
ｓｕｒｅ　　Ｓｗｉｎｇ　Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）の気
体分離装置に係り、特に装置停止中における吸着剤の再
生効率を高め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＠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、吠
着剤が充填された吸着槽に圧縮空気を導入して加圧する
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、吸着工程では吸看槽内の
吸着剤に酸素分子を吸着させて、窒素を外部に取出し、
一方脱着工程では吸着された酸素をＩ！１２着し、次の
吸着工程に備えるようになっている。

この種の窒素発生装置では上記吸着工程．脱着工程等の
切換動作を吸着槽の上．下流側の各配管に設けられた電
磁弁の開．閉により行なっている。

このように、各工程の切換えを行う電磁弁としては常時
閉弁（ノーマルクローズ）式の切換弁が使用されていた
。又、従来の装置では、脱着工程時吸着槽の残存気体が
排気ざれる排気管路に常時閉弁式の排気弁を設けるとと
もに、排気時の消音のためサイレンサが設けられていた
。

発明が解決しようとする課題 ところが、上記従来の装置においては、装置が停止した
とき、排気管に設けられた排気弁が閉弁状態となり、再
起動されるまで排気管が閉じたままとなる。そのため、
吸看槽内に排気ガスが長時間残留することになり、例え
ば窒素発生装置においては、吸着剤が吸着槽内に残留す
る気体より酸素分子を吸着してしまう。したがって、従
来は再起動時吸着剤が再生されるまでの時間が良くなり
、高純度の窒素ガスが製品ガスとして取出せるようにな
るまでの立上り時間が長くなってしまうといった課題が
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。

０！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、排気管に、常時開
弁方式の排気弁と、乾燥剤が充填ざれた乾燥容器とを直
列に設けてなる。

作用 排気管に設けられた排気弁が常時開弁方式であるので、
装置停止時に吸着槽内の残留気体が大気中に排気されて
、再起動ざれるまでに吸着剤の再生が行なわれる。又、
排気管に設けられた乾燥容器により大気中の湿気が排気
弁を介して吸着槽内に侵入することを防止し、湿気から
吸着剤を保護する。

実施例 第１図に本発明になる気体分Ｓｔ装置の一実施例を示す
。

同図中、１．２は第１，第２の吸着槽で、各吸ｉＩｆＩ
１．２内にはそれぞれ分子ふるいカーボンＩＡ．２Ａが
充填されている。

３は圧縮空気供給源となるコンブレッザで、コンブレッ
サ３からの圧縮空気は空気ドライヤ４及び配管６．７を
介して吸看槽１，２にそれぞれ交互に供給されるように
なっており、このため該配管６．７の途中にはそれぞれ
電磁弁からなる空気供給用弁８，９が設けられている。

１０．１１は脱看時に吸看槽１．２からの気体を排出す
る排気管で、共通排気管１２に接続されており、排気管
１２の途中には乾燥剤２７Ａ（例えばシリカゲル，ある
いはゼオライト等の分子ふるいよりなる）が充填された
乾燥容器２７が配設されている。排気管１２の端部には
脱＠排ガスを排出する際の排気音を低減するサイレンサ
２８が設けられている。そして、前記排気管１０．１１
の途中にはそれぞれ吸着槽１．２内の脱着排ガスを半サ
イクル毎に交互に排出するＮＲ＆弁からなる排気弁１３
．１４が設けられている。即ち、排気弁１３．１４は夫
々乾燥容器２７と直列に設けられており、本実施例では
排気弁１３．１４が乾燥容器２７の上流側に位置する。

１５．１６は吸着槽１．２の出口側に接続され吸着槽１
．２内で生成ざれた窒素をそれぞれ取出す取出配管、１
７は各配管１５．１６と連結した取出配管で、配管１５
．１６の途中には半サイクルの間だけ後述のυｆｉｌｌ
の下に交互に開弁するｒＩｉ磁弁からなる取出用弁１８
．１９がそれぞれ設けられている。また前記取出配管１
７は製品タンク２０に接続されている。

２１は吸看槽１，２の出口側を連通ずる配管、２２は配
管２１の途中に設けられたＮ！ｌ弁からなる均圧用弁で
、均圧用弁２２は吸着１１．２による半サイクルの終了
時に所定の短時間だけ開弁じ、各吸看槽１，２Ｂを均圧
にする。

２４は製品タンク２０に接続された取出配管で、その途
中には電磁弁からなる取出用弁２５が設けられている。

２６はＩＩＩＩＩ１回路で、例えばマイクロコンピュー
タ等によって構成される弁制御手段を有し，予め入力さ
れたプ０グラムに従い、例えば第２図．第３図に示す加
圧（■．■），取出（■，■），均圧〈■．■〉の各工
程に応じて、空気供給用弁８．９．排気弁１３．１４．
取出し用弁１８，１９，均圧用弁２２．取出用弁２５を
開閉制御する。

尚、上記制御回路２９により開閉制御される各電磁弁の
うち空気供給用弁８．９．取出用弁１８，１９，均圧用
弁２２，取出用弁２５は、間弁信号の供給により励磁さ
れたとき開弁じ、励磁されないときにはバネ力で閉弁す
る常時ｍ弁（ノーマルクローズ）方式の電磁弁である。

そして、排気弁１３．１４は閉弁信号の供給により励磁
されたとき閉弁し、励磁されないときはバネ力で開弁ず
る常時開弁《ノーマルオーブン）方式の電磁弁であるｉ ここで、上記構或になる窒素発生装置の窒素発生動作に
ついて説明する。

まず、第２図．第３図に示すように■．■．■の動作が
実行される。第２図中の■は、空気供給用弁９と排気弁
１３が開弁じ、第２の吸着槽２に原料気体としての圧縮
空気が供給ざれて第２の吸着槽２は加圧状態にあり、分
子ふるいカーボン２Ａに酸素が吸着される。一方第１の
吸着槽１は減圧状態にあり、吸着していた酸素が説着し
て排出されている状態を示している。

このように、減圧状態の吸着槽１から排出された気体は
酸素濃度が高く、共通排気管１２、乾燥容器２７を通過
してサイレンサ２８より大気中に排出される。この減圧
動作により吸着槽１内の分子ふるいカーボン１Ａが再生
ざれるとともに、乾燥容器２７内に充填された乾燥剤２
７ａが上記吸着槽１からの排気ガスにより吸着していた
水分が脱着されて乾燥状態に再生される。

又、乾燥容器２７においては内部に乾燥剤２７Ａが充填
されているので、吸着槽１からの排気が乾燥容器２７内
で減圧される。よって、乾燥容器２７は上記減圧時排気
音を低減する消音器としての機能を併せもっている。

次に、第２図中の■は空気供給用弁９と気体排出用弁１
３の他に、新たに取出用弁１９を開弁じ、第２の吸着槽
２内の窒素ガスを取出している状態を示している。この
とき、第１の吸若槽１は減圧状態のままである。

次に、第２図中の■は均圧操作で、各取出用弁１８．１
９，及び空気供給用弁９，気体排出用弁１３を閉弁する
とともに均圧用弁２２を開弁ずる。

これにより、第２の吸着槽２内に残存する窒素富化ガス
は第１の吸着槽１に回収され、各吸着槽１．２は均圧と
なる。なお、前記均圧操作は通常１〜３秒である。

これにより、１サイクルのうちの前半の半サイクルが終
了したことになり、空気供給用弁８，排気１４を開弁す
ることによって、第３図（Ｂ）に示すように第２図中の
■〜■に示す後半の半サイクルを繰返す。かくして、吸
着槽１．２からは各半サイクルの後半で窒素ガスを取出
し、製品タンク２０に供給することができる。

尚、上記一連の窒素発生サイクルの弁制御を行なうに際
して、制御回路２６は常時閉弁方式の空気供給用弁８，
９，取出用弁１８．１９．均圧用弁２２．取出用弁２５
に対しては開弁時のみ通電し、常８［弁方式の排気弁１
３．１４に対しては閉弁時のみ通電し、開弁時は通電を
停止する。

ここで、上記窒素発生装置が停止状態に切換えられた際
の動作につき説明する。

窒素発生装置の１！源がオフにされると、各電磁弁への
通電が停止する。そのため、常時ｍ弁方式の空気供給用
弁８．９．取出用弁１８．１９．均圧用弁２２，取出用
弁２５は夫々閉弁状態となる。

一方、常時開弁方式の排気弁１３．１４は開弁状態にな
る。

従って、吸着槽１，２内に残留する気体は排気弁１３．
１４を介して共通排気管１２へ流出し、乾燥容器２７，
サイレンサ２８を通って人気中に排出される。これによ
り、吸＠１１．２内は大気圧に減圧されるとともに分子
ふるいカーボンＩＡ．２Ａに吸着されていた酸素分子が
脱着される。

即ち、分子ふるいカーボンＩＡ，２Ａは装置の停止中に
再生ざれ、しかも吸着槽１．２内が大気中に減圧された
後、新しい空気がサイレンサ２８．乾燥容器２７．共通
気体排出用弁１３．１４を介して吸着槽１．２内に導入
される。

そのため、ｌｉｔ停止後しばらくすると吸＠槽１，２内
には空気が充満する。又、このようにして吸着槽１．２
内に導入された空気は、乾燥容器２７を通過する際に乾
燥剤２７Ａにより除湿された乾燥空気である。従って、
吸着槽１．２内の分子ふるいカーボンＩＡ．２Ａは同弁
したままの排気弁１３．１４から導入された空気が乾燥
しているため、湿気により酸素分子の吸着効率が低下す
ることが防止される。

上記のように装置を停止させた後、再起動する際は、分
子ふるいカーボン１Ａ．２Ａが再生されしかも吸着槽１
．２内の酸素ｍ度の高い排気ガスが排出ざれているので
、起動してから所定の窒素濃度の気体が吸着槽１．２よ
り取出せるまでの立上り時間がより短縮される。

尚、上記実施例では窒素発生装置を例に挙げて説明した
が、これに限らず例えば酸素発生装置にも適用できるの
は勿論である。

又、上記実施例とは逆に一対の乾燥容器２７を各排気弁
１３．１４（７）上流側の排気９ｆ１０．１１途中に設
けるようにしても良い。

発明の効果 上述の如く、本発明になる気体分離装置は、吸着槽の気
体を排気する排気管に常時開弁方式の排気弁を設けてな
るため、装置が停止している間に吸着槽内の排気ガスを
排気して吸着剤を再生することができ、しかも排気管に
乾燥剤が充填された乾燥容器を設けて装置停止時排気弁
を介して吸着槽に導入される空気を除濁できるので吸着
剤が潅気により吸着効率が低下してしまうことを防止で
きる。従って、再起動時にはより短時間で高純度の製品
ガスを生成でるようになり、起動させてから所定濃度の
製品ガスが取出せるようになるまでの立上りの時間を短
くす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ｍ装置の一実施例の概略構
成図、第２図及び第３図は夫々製品ガス生成する際の工
程を説明するための工程図である。 １・・・第１の吸着槽、ＩＡ．２Ａ・・・分子ふるいカ
ーボン、２・・・第２の吸着槽、３・・・コンブレツサ
、１２・・・共通排気管、１３．１４・・・排気弁、２
０・・・製品タンク、２７・・・乾燥容器、２７Ａ・・
・乾燥剤。 第 １ 図 第 ２ 図 第 ３ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　内部に吸着剤が充填された吸着槽に圧縮気体を供給し
   、製品ガスを吸着槽から取出した後該吸着剤より脱着さ
   れた気体を該吸着槽に接続された排気管より排出する気
   体分離装置において、 前記排気管に、常時開弁方式の排気弁と、乾燥剤が充填
   された乾燥容器とを直列に設けてなることを特徴とする
   気体分離装置。