JPH0520417Y2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0520417Y2 JPH0520417Y2 JP1988086343U JP8634388U JPH0520417Y2 JP H0520417 Y2 JPH0520417 Y2 JP H0520417Y2 JP 1988086343 U JP1988086343 U JP 1988086343U JP 8634388 U JP8634388 U JP 8634388U JP H0520417 Y2 JPH0520417 Y2 JP H0520417Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- valve
- gas separation
- separation tank
- free piston
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 87
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 8
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 4
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 165
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 6
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 6
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009365 direct transmission Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
- B01D53/0454—Controlling adsorption
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
- B01D53/0407—Constructional details of adsorbing systems
- B01D53/0446—Means for feeding or distributing gases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
- B01D2256/12—Oxygen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/10—Single element gases other than halogens
- B01D2257/102—Nitrogen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
- B01D2259/40003—Methods relating to valve switching
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
- B01D53/047—Pressure swing adsorption
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本考案は圧力スイングサイクル吸着法
（Pressure Swing Adsorption）によつて空気や
各種の混合ガスから所望のガスを分離するガス分
離抽出装置とその装置用のバランスバルブに関す
るものである。
（Pressure Swing Adsorption）によつて空気や
各種の混合ガスから所望のガスを分離するガス分
離抽出装置とその装置用のバランスバルブに関す
るものである。
第７図には圧力スイングサイクル吸着法によつ
て空気から酸素を分離する試作のガス分離抽出装
置の概要が示されている。
て空気から酸素を分離する試作のガス分離抽出装
置の概要が示されている。
このガス分離抽出装置はガス分離用タンク１
と、第１の三方向ソレノイドバルブ２と、フリー
ピストンポンプ装置３と、第２の三方向ソレノイ
ドバルブ４とによつて形成されている。
と、第１の三方向ソレノイドバルブ２と、フリー
ピストンポンプ装置３と、第２の三方向ソレノイ
ドバルブ４とによつて形成されている。
前記ガス分離用タンク１は混合ガスとしての空
気の取り入れ口６と、分離した酸素の取り出し口
７と、不用ガスの排出口８とを備えており、内部
には加圧状態で窒素を吸着する吸着剤１０が収容
されている。
気の取り入れ口６と、分離した酸素の取り出し口
７と、不用ガスの排出口８とを備えており、内部
には加圧状態で窒素を吸着する吸着剤１０が収容
されている。
フリーピストンポンプ装置３は第８図に示すよ
うに、吸入口１１と、吐出口１２とを備えている
シリンダ１３内に、ばね１４により付勢状態でフ
リーピストン１５を摺動自在に収容し、シリンダ
１３の外周部には当該フリーピストン１５をばね
１４の付勢力に抗して引き寄せる電磁石１６を配
設してなるものである。このフリーピストンポン
プ装置３は第８図ａに示すように、商用交流電源
の半波で電磁石１６が駆動して、ばね１４に抗し
てフリーピストン１５を図の左方向に引き寄せ摺
動したときに吸入弁１７を開いて空気をシリンダ
室１８内に導入し、次に、電流方向の変わる他方
の半波において電磁石１６の駆動を停止し、この
とき、第８図ｂに示すように、フリーピストン１
５をばね１４の付勢力によつて図の右方に摺動さ
せてシリンダ室１８内の空気を圧縮し、吐出弁２
０を開いてその空気を吐出口１２から送り出すも
ので、上記ガス分離抽出装置ではこのフリーピス
トンポンプ装置３を一方では真空ポンプとして使
用し、他方では圧縮コンプレツサとして使用して
いる。
うに、吸入口１１と、吐出口１２とを備えている
シリンダ１３内に、ばね１４により付勢状態でフ
リーピストン１５を摺動自在に収容し、シリンダ
１３の外周部には当該フリーピストン１５をばね
１４の付勢力に抗して引き寄せる電磁石１６を配
設してなるものである。このフリーピストンポン
プ装置３は第８図ａに示すように、商用交流電源
の半波で電磁石１６が駆動して、ばね１４に抗し
てフリーピストン１５を図の左方向に引き寄せ摺
動したときに吸入弁１７を開いて空気をシリンダ
室１８内に導入し、次に、電流方向の変わる他方
の半波において電磁石１６の駆動を停止し、この
とき、第８図ｂに示すように、フリーピストン１
５をばね１４の付勢力によつて図の右方に摺動さ
せてシリンダ室１８内の空気を圧縮し、吐出弁２
０を開いてその空気を吐出口１２から送り出すも
ので、上記ガス分離抽出装置ではこのフリーピス
トンポンプ装置３を一方では真空ポンプとして使
用し、他方では圧縮コンプレツサとして使用して
いる。
また、前記試作機では、第１の三方向ソレノイ
ドバルブ２はガス分離用タンク１の排出口８をフ
リーピストンポンプ装置３の吸入口１１に導く通
路と、空気を取り入れて前記吸入口１１に導く通
路とを有しており、常時（オフ動作時）オープン
状態を保ち、空気を取り入れて吸入口１１に導
き、オン動作時にはバルブ切り換えにより排出口
８を吸入口１１に連通させるものである。
ドバルブ２はガス分離用タンク１の排出口８をフ
リーピストンポンプ装置３の吸入口１１に導く通
路と、空気を取り入れて前記吸入口１１に導く通
路とを有しており、常時（オフ動作時）オープン
状態を保ち、空気を取り入れて吸入口１１に導
き、オン動作時にはバルブ切り換えにより排出口
８を吸入口１１に連通させるものである。
第２の三方向ソレノイドバルブ４はフリーピス
トンポンプ装置３の吐出口１２をガス分離用タン
ク１の取り入れ口６に連通させる通路と、該吐出
口１２を空中に開放する通路とを有しており、常
時（オフ動作時）は前記吐出口１２をガス分離用
タンク１の取り入れ口６側に連通し、オン動作時
にはバルブの切り換えにより吐出口１２を空中に
開放するものである。
トンポンプ装置３の吐出口１２をガス分離用タン
ク１の取り入れ口６に連通させる通路と、該吐出
口１２を空中に開放する通路とを有しており、常
時（オフ動作時）は前記吐出口１２をガス分離用
タンク１の取り入れ口６側に連通し、オン動作時
にはバルブの切り換えにより吐出口１２を空中に
開放するものである。
したがつて、第１および第２の三方向ソレノイ
ドバルブ２，４を所定のタイミングでオン・オフ
制御すれば、フリーピストンポンプ装置３により
ガス分離用タンク１の減圧動作と加圧動作とを繰
り返し行うことができる。すなわち、両ソレノイ
ドバルブ２，４がオフ動作のときにはガス分離用
タンク１の加圧動作となり、両ソレノイドバルブ
２，４がオン動作のときはガス分離用タンク１の
減圧動作となる。
ドバルブ２，４を所定のタイミングでオン・オフ
制御すれば、フリーピストンポンプ装置３により
ガス分離用タンク１の減圧動作と加圧動作とを繰
り返し行うことができる。すなわち、両ソレノイ
ドバルブ２，４がオフ動作のときにはガス分離用
タンク１の加圧動作となり、両ソレノイドバルブ
２，４がオン動作のときはガス分離用タンク１の
減圧動作となる。
この種のガス分離抽出装置を用いて空気中の酸
素を分離抽出する操作は次のように行われる。ま
ず、ソレノイドバルブ２，４をオフ動作した状態
でフリーピストンポンプ装置３を起動すると、第
１の三方向ソレノイドバルブ２から導入された空
気はフリーピストンポンプ装置３のシリンダ室１
８で圧縮され（第８図ｂ）、この圧縮空気は第２
の三方向ソレノイドバルブ４を通つてガス分離用
タンク１に入り、該ガス分離用タンク１内を加圧
する。ガス分離用タンク１内が所定の圧力になる
と、空気中の窒素は吸着剤１０に吸着されガス分
離用タンク１内は濃縮酸素で満たされた状態とな
る。この状態で取り出し口７を開きタンク１内の
酸素ガスを取り出すことにより空気中の酸素を分
離抽出することができる。
素を分離抽出する操作は次のように行われる。ま
ず、ソレノイドバルブ２，４をオフ動作した状態
でフリーピストンポンプ装置３を起動すると、第
１の三方向ソレノイドバルブ２から導入された空
気はフリーピストンポンプ装置３のシリンダ室１
８で圧縮され（第８図ｂ）、この圧縮空気は第２
の三方向ソレノイドバルブ４を通つてガス分離用
タンク１に入り、該ガス分離用タンク１内を加圧
する。ガス分離用タンク１内が所定の圧力になる
と、空気中の窒素は吸着剤１０に吸着されガス分
離用タンク１内は濃縮酸素で満たされた状態とな
る。この状態で取り出し口７を開きタンク１内の
酸素ガスを取り出すことにより空気中の酸素を分
離抽出することができる。
次に、ガス分離用タンク１の取り出し口７を閉
じ、第１、第２の三方向ソレノイドバルブ２，４
をオン動作し、フリーピストンポンプ装置３を起
動すると、ガス分離用タンク１内の残留ガスはシ
リンダ室１８に吸入される［第８図ａ］。したが
つて、吸入された残留ガスは同フリーピストンポ
ンプ装置３の動作によつて吐出口１２からソレノ
イドバルブ４に導かれて空中に排出されてガス分
離用タンク１内は減圧されていく。タンク内の圧
力が所定の圧力まで減圧されたときに、前記吸着
剤１０に吸着されていた窒素の放出が開始され、
この放出された窒素ガスを主成分とする残留ガス
は第２の三方向ソレノイドバルブ４から空中に排
出される。次に、残留ガスの排出が完了したとき
に前記三方向ソレノイドバルブ２，４をオフ動作
に切り換えると、フリーピストンポンプ装置３は
コンプレツサとして動作し、ガス分離用タンク１
内に空気が再び加圧供給される。
じ、第１、第２の三方向ソレノイドバルブ２，４
をオン動作し、フリーピストンポンプ装置３を起
動すると、ガス分離用タンク１内の残留ガスはシ
リンダ室１８に吸入される［第８図ａ］。したが
つて、吸入された残留ガスは同フリーピストンポ
ンプ装置３の動作によつて吐出口１２からソレノ
イドバルブ４に導かれて空中に排出されてガス分
離用タンク１内は減圧されていく。タンク内の圧
力が所定の圧力まで減圧されたときに、前記吸着
剤１０に吸着されていた窒素の放出が開始され、
この放出された窒素ガスを主成分とする残留ガス
は第２の三方向ソレノイドバルブ４から空中に排
出される。次に、残留ガスの排出が完了したとき
に前記三方向ソレノイドバルブ２，４をオフ動作
に切り換えると、フリーピストンポンプ装置３は
コンプレツサとして動作し、ガス分離用タンク１
内に空気が再び加圧供給される。
このように、三方向ソレノイドバルブ２，４を
切り換え、ガス分離用タンク１の加圧動作と減圧
動作を繰り返すことにより空気中の酸素が次々と
分離抽出される。
切り換え、ガス分離用タンク１の加圧動作と減圧
動作を繰り返すことにより空気中の酸素が次々と
分離抽出される。
ところが、この試作機では次のような問題が生
じた。その問題とは前記フリーピストンポンプ装
置３のフリーピストン１５がシリンダ１３のヘツ
ド側端面２１に衝突し、互いの衝突部分に損傷を
与えるばかりでなく、大きな衝突騒音を発すると
いうことがあつた。この原因を究明したところ、
ソレノイドバルブ２，４を同時にオフ動作させて
フリーピストンポンプ装置３を真空ポンプ動作か
らコンプレツサの動作へ切り換えたときに、シリ
ンダ室１８が真空状態のガス分離用タンク１内に
通じて減圧され、その結果フリーピストン１５の
圧縮移動に対するバンパ力（エアクツシヨン作
用）が非常に弱くなることが原因であることが判
明した。
じた。その問題とは前記フリーピストンポンプ装
置３のフリーピストン１５がシリンダ１３のヘツ
ド側端面２１に衝突し、互いの衝突部分に損傷を
与えるばかりでなく、大きな衝突騒音を発すると
いうことがあつた。この原因を究明したところ、
ソレノイドバルブ２，４を同時にオフ動作させて
フリーピストンポンプ装置３を真空ポンプ動作か
らコンプレツサの動作へ切り換えたときに、シリ
ンダ室１８が真空状態のガス分離用タンク１内に
通じて減圧され、その結果フリーピストン１５の
圧縮移動に対するバンパ力（エアクツシヨン作
用）が非常に弱くなることが原因であることが判
明した。
このような問題を解消するため、改良試作機に
おいては、第７図の一点鎖線で示すように、三方
向ソレノイドバルブ４からガス分離用タンク１に
至る通路に分岐部を設け、その分岐通路２２の端
部にオリフイスとオリフイスへの切り換えバルブ
を備えた二方向ソレノイドバルブ５を介在させ
て、常時（オフ動作時）は分岐通路２２の端部を
閉鎖し、オン動作は、同分岐通路をオリフイス側
に切り換えてこのオリフイスを介して空中に開放
し、フリーピストンポンプ装置３のシリンダ１３
を大気圧に戻すという着想である。
おいては、第７図の一点鎖線で示すように、三方
向ソレノイドバルブ４からガス分離用タンク１に
至る通路に分岐部を設け、その分岐通路２２の端
部にオリフイスとオリフイスへの切り換えバルブ
を備えた二方向ソレノイドバルブ５を介在させ
て、常時（オフ動作時）は分岐通路２２の端部を
閉鎖し、オン動作は、同分岐通路をオリフイス側
に切り換えてこのオリフイスを介して空中に開放
し、フリーピストンポンプ装置３のシリンダ１３
を大気圧に戻すという着想である。
しかし、この改良試作機では第９図に示すよう
な複雑な制御回路が必要であつた。この回路図に
おいて、S1，S2，S3はソレノイドバルブを意味
し、T1，T2，T3はソレノイドバルブS1，S2，S3
のオン動作期間を定めるタイマであり、また、
R1，R2，R3はソレノイドバルブS1，S2，S3をオ
ン・オフさせるためのリレーである。なお、Ｓ，
Ｒ，Ｔに付されている添字の１は第１の三方向ソ
レノイドバルブ２を動作させる回路であることを
示し、添字の２は第２の三方向ソレノイドバルブ
４を動作させる回路であることを示し、添字の３
は二方向ソレノイドバルブ５を動作させる回路で
あることを示しているが、各ソレノイドバルブ
S1，S2，S3は第１０図に示すタイミング制御が行
なわれていた。すなわち、ガス分離用タンク１の
減圧動作から加圧動作に切り換える時（ソレノイ
ドバルブ２，４をオン状態からオフ状態に切り換
える時）にその切り換えのタイミングをずらし、
S1よりもS2を時間ｔだけ遅らしてオフ動作を行う
ようにし、かつ、そのｔの時間内で二方向ソレノ
イドバルブ５、すなわちS3をオン動作させること
によつて、第１の三方向ソレノイドバルブ２がオ
フ状態となつて空気を取り入れても、その加圧空
気をガス分離用タンク１へは直ちに送らず、ｔの
時間だけ第２の三方向ソレノイドバルブ４から大
気中に放出し、その一方で、このｔの時間内で二
方向ソレノイドバルブ５を開いて内部のオリフイ
ス通路を通して空気を取り入れ、その取り入れた
空気を分岐通路２２を通して真空状態のガス分離
用タンク１内へ一旦送り込み、同タンク１内の圧
力を高めてから二方向ソレノイド５バルブを閉
じ、第２の三方向ソレノイド弁４をオフしてフリ
ーピストンポンプ装置３の排出口１２をガス分離
用タンク１の取り入れ口６に連通させるという複
雑なものであつた。
な複雑な制御回路が必要であつた。この回路図に
おいて、S1，S2，S3はソレノイドバルブを意味
し、T1，T2，T3はソレノイドバルブS1，S2，S3
のオン動作期間を定めるタイマであり、また、
R1，R2，R3はソレノイドバルブS1，S2，S3をオ
ン・オフさせるためのリレーである。なお、Ｓ，
Ｒ，Ｔに付されている添字の１は第１の三方向ソ
レノイドバルブ２を動作させる回路であることを
示し、添字の２は第２の三方向ソレノイドバルブ
４を動作させる回路であることを示し、添字の３
は二方向ソレノイドバルブ５を動作させる回路で
あることを示しているが、各ソレノイドバルブ
S1，S2，S3は第１０図に示すタイミング制御が行
なわれていた。すなわち、ガス分離用タンク１の
減圧動作から加圧動作に切り換える時（ソレノイ
ドバルブ２，４をオン状態からオフ状態に切り換
える時）にその切り換えのタイミングをずらし、
S1よりもS2を時間ｔだけ遅らしてオフ動作を行う
ようにし、かつ、そのｔの時間内で二方向ソレノ
イドバルブ５、すなわちS3をオン動作させること
によつて、第１の三方向ソレノイドバルブ２がオ
フ状態となつて空気を取り入れても、その加圧空
気をガス分離用タンク１へは直ちに送らず、ｔの
時間だけ第２の三方向ソレノイドバルブ４から大
気中に放出し、その一方で、このｔの時間内で二
方向ソレノイドバルブ５を開いて内部のオリフイ
ス通路を通して空気を取り入れ、その取り入れた
空気を分岐通路２２を通して真空状態のガス分離
用タンク１内へ一旦送り込み、同タンク１内の圧
力を高めてから二方向ソレノイド５バルブを閉
じ、第２の三方向ソレノイド弁４をオフしてフリ
ーピストンポンプ装置３の排出口１２をガス分離
用タンク１の取り入れ口６に連通させるという複
雑なものであつた。
このように、ガス分離用タンク１の内圧を高め
た状態でシリンダ室１８をタンク１と連通すれ
ば、フリーピストン１５のヘツド側とテール側の
圧力差が小さくなり、しかもフリーピストンの圧
縮運動に抗するシリンダ室１８のバンパ力が少し
は強くなるので、フリーピストン１５がヘツド側
端面２１に衝突することは多少なくなり、前記ヘ
ツド側端面２１とフリーピストン１５の衝突部分
の損傷や衝突騒音の問題は一応解消される。
た状態でシリンダ室１８をタンク１と連通すれ
ば、フリーピストン１５のヘツド側とテール側の
圧力差が小さくなり、しかもフリーピストンの圧
縮運動に抗するシリンダ室１８のバンパ力が少し
は強くなるので、フリーピストン１５がヘツド側
端面２１に衝突することは多少なくなり、前記ヘ
ツド側端面２１とフリーピストン１５の衝突部分
の損傷や衝突騒音の問題は一応解消される。
しかしながら、上記改良試作機では内部にオリ
フイス通路が設けられている機構の二方向ソレノ
イドバルブ５を設けるためには、そのソレノイド
バルブ５を駆動するための別の電気回路を追加し
なければならず、回路構成が一段と複雑になり、
また装置コストも高価になるという問題点があつ
た。
フイス通路が設けられている機構の二方向ソレノ
イドバルブ５を設けるためには、そのソレノイド
バルブ５を駆動するための別の電気回路を追加し
なければならず、回路構成が一段と複雑になり、
また装置コストも高価になるという問題点があつ
た。
その上、ガス分離用タンク１内の真空を大気圧
にする場合に、オリフイスを介して空気をガス分
離用タンク１に導くという手段では、フリーピス
トン１５がヘツド側端面２１に衝突しない圧力に
高めるまでの時間ｔがかかり過ぎ、作業効率が低
下してしまうという問題点があつた。
にする場合に、オリフイスを介して空気をガス分
離用タンク１に導くという手段では、フリーピス
トン１５がヘツド側端面２１に衝突しない圧力に
高めるまでの時間ｔがかかり過ぎ、作業効率が低
下してしまうという問題点があつた。
さらに、二方向ソレノイドバルブ５のオン動作
時間ｔを必要以上に長くすると作業性がその分低
下し、ｔが短すぎるとフリーピストン１５の衝突
が起こることとなるため、このｔの適切な時間を
定めるのが難しく、したがつて、装置を駆動する
回路の設計には細心の注意を払わなければならな
いという面倒な面もあつた。
時間ｔを必要以上に長くすると作業性がその分低
下し、ｔが短すぎるとフリーピストン１５の衝突
が起こることとなるため、このｔの適切な時間を
定めるのが難しく、したがつて、装置を駆動する
回路の設計には細心の注意を払わなければならな
いという面倒な面もあつた。
本考案は上記試作機の課題を解決するためにな
されたものであり、その目的はガス分離用タンク
を減圧動作から加圧動作に切り換えるときに、ガ
ス分離用タンクの負圧力をフリーピストンを収容
するシリンダに影響させないようにし、もつてピ
ストンシヨツクの発生を防止し、しかも、減圧下
のシリンダ内の圧力を前記ピストンシヨツクを起
さない適切な圧力まで短時間で高めることができ
る安価なガス分離抽出装置と、同装置用のバラン
スバルブを提供することにある。
されたものであり、その目的はガス分離用タンク
を減圧動作から加圧動作に切り換えるときに、ガ
ス分離用タンクの負圧力をフリーピストンを収容
するシリンダに影響させないようにし、もつてピ
ストンシヨツクの発生を防止し、しかも、減圧下
のシリンダ内の圧力を前記ピストンシヨツクを起
さない適切な圧力まで短時間で高めることができ
る安価なガス分離抽出装置と、同装置用のバラン
スバルブを提供することにある。
本考案は上記目的を達成するために次のような
手段を採用している。すなわち、本考案のガス分
離抽出装置は、混合ガスのガス成分から特定のガ
スを吸着し、該混合ガスから所望のガスを分離抽
出するガス分離用タンクと、シリンダに収容され
ているフリーピストンの往復動作によつて前記ガ
ス分離用タンク内を加圧し、次いで減圧するフリ
ーピストンポンプ装置と、前記ガス分離用タンク
の排出口とフリーピストンポンプ装置の吸入口と
の間に設けた三方向ソレノイドバルブと、該フリ
ーピストンポンプ装置の吐出口とガス分離用タン
クの混合ガス取り入れ口との間に、直列に設けた
別の三方向ソレノイドバルブおよびバランスバル
ブを備え、該バランスバルブには前記ガス分離用
タンク内を減圧状態から加圧状態に切り換わると
きにガス分離用タンク内の負圧力を遮断する加圧
バルブとバルブ室内に混合ガスを導入する負圧バ
ルブとを設けて成り、前記バランスバルブは、混
合ガスの導入孔と、ガス分離用タンクに加圧ガス
を流出させる流出孔と、フリーピストンポンプ装
置の吐出口に連通される加圧ガスの流入孔とを備
え、前記混合ガスの導入孔には負圧弁を、また、
加圧ガスの流入孔に加圧弁を設けた構成をもつて
課題を解決する手段としている。
手段を採用している。すなわち、本考案のガス分
離抽出装置は、混合ガスのガス成分から特定のガ
スを吸着し、該混合ガスから所望のガスを分離抽
出するガス分離用タンクと、シリンダに収容され
ているフリーピストンの往復動作によつて前記ガ
ス分離用タンク内を加圧し、次いで減圧するフリ
ーピストンポンプ装置と、前記ガス分離用タンク
の排出口とフリーピストンポンプ装置の吸入口と
の間に設けた三方向ソレノイドバルブと、該フリ
ーピストンポンプ装置の吐出口とガス分離用タン
クの混合ガス取り入れ口との間に、直列に設けた
別の三方向ソレノイドバルブおよびバランスバル
ブを備え、該バランスバルブには前記ガス分離用
タンク内を減圧状態から加圧状態に切り換わると
きにガス分離用タンク内の負圧力を遮断する加圧
バルブとバルブ室内に混合ガスを導入する負圧バ
ルブとを設けて成り、前記バランスバルブは、混
合ガスの導入孔と、ガス分離用タンクに加圧ガス
を流出させる流出孔と、フリーピストンポンプ装
置の吐出口に連通される加圧ガスの流入孔とを備
え、前記混合ガスの導入孔には負圧弁を、また、
加圧ガスの流入孔に加圧弁を設けた構成をもつて
課題を解決する手段としている。
上記のように構成されている本考案において、
第１、第２の三方向ソレノイドバルブを駆動して
オフ状態にするフリーピストンポンプ装置はガス
分離用タンクに対し、減圧動作から混合ガスの加
圧動作に切り換わる。この動作切り換え時にはガ
ス分離用タンク内は真空状態にあるから、バラン
スバルブの加圧弁は当該弁自体の閉鎖力（例えば
ばねによる閉鎖力と自重の力）とガス分離用タン
ク側の負圧力とによつて加圧ガスの流入孔と加圧
ガスの流出孔とを遮断している。したがつて、フ
リーピストンポンプ装置の吐出口側がガス分離用
タンク内の負圧力の影響を受けることがないの
で、フリーピストンポンプ装置のシリンダ内では
ピストンシヨツクを発生しない。
第１、第２の三方向ソレノイドバルブを駆動して
オフ状態にするフリーピストンポンプ装置はガス
分離用タンクに対し、減圧動作から混合ガスの加
圧動作に切り換わる。この動作切り換え時にはガ
ス分離用タンク内は真空状態にあるから、バラン
スバルブの加圧弁は当該弁自体の閉鎖力（例えば
ばねによる閉鎖力と自重の力）とガス分離用タン
ク側の負圧力とによつて加圧ガスの流入孔と加圧
ガスの流出孔とを遮断している。したがつて、フ
リーピストンポンプ装置の吐出口側がガス分離用
タンク内の負圧力の影響を受けることがないの
で、フリーピストンポンプ装置のシリンダ内では
ピストンシヨツクを発生しない。
このフリーピストンポンプ装置による加圧動作
の開始によつて同ポンプ装置で加圧されたガスの
圧力は上記加圧弁の閉鎖力に打ち勝つまでになる
と、該加圧弁は開き、加圧ガスはバランスバルブ
のバルブ室に瞬間的に入り込む。この加圧ガスの
流入によつて加圧弁が開くと、ガス分離用タンク
内の負圧力がバルブ室内に及び同室を混合ガスの
圧力より低圧にするのでその差圧によつて負圧弁
を開く。この負圧弁の開放によつて混合ガス導入
孔から大量の混合ガス、すなわち、空気がバルブ
室に入り込み、同バルブ室を瞬時に大気圧にす
る。前記導入孔からバルブ室に入り込んだ混合ガ
スは加圧ガスの流入孔から供給される混合ガスと
一緒になつて加圧ガスの流出孔を通りガス分離用
タンクに送られる。この大量の混合ガス流入で当
該ガス分離用タンクの真空状態は瞬時に混合ガス
圧力になり、以後前記フリーピストンポンプ装置
の動作で加圧状態に転ずることになる。
の開始によつて同ポンプ装置で加圧されたガスの
圧力は上記加圧弁の閉鎖力に打ち勝つまでになる
と、該加圧弁は開き、加圧ガスはバランスバルブ
のバルブ室に瞬間的に入り込む。この加圧ガスの
流入によつて加圧弁が開くと、ガス分離用タンク
内の負圧力がバルブ室内に及び同室を混合ガスの
圧力より低圧にするのでその差圧によつて負圧弁
を開く。この負圧弁の開放によつて混合ガス導入
孔から大量の混合ガス、すなわち、空気がバルブ
室に入り込み、同バルブ室を瞬時に大気圧にす
る。前記導入孔からバルブ室に入り込んだ混合ガ
スは加圧ガスの流入孔から供給される混合ガスと
一緒になつて加圧ガスの流出孔を通りガス分離用
タンクに送られる。この大量の混合ガス流入で当
該ガス分離用タンクの真空状態は瞬時に混合ガス
圧力になり、以後前記フリーピストンポンプ装置
の動作で加圧状態に転ずることになる。
このようにして加圧状態になると、バルブ室内
の圧力が混合ガス圧力より高くなるので混合ガス
の導入孔に設けた負圧弁は閉鎖される。その一方
で、フリーピストンポンプ装置から送られる加圧
された混合ガスはひき続きガス分離用タンクに送
られ、当該ガス分離用タンク内において混合ガス
は加圧状態となり、同タンク内に収容した吸着剤
の吸着作用で吸着され、所望のガスのみが分離抽
出される。抽出されたガスは、取り出し口より収
集される。
の圧力が混合ガス圧力より高くなるので混合ガス
の導入孔に設けた負圧弁は閉鎖される。その一方
で、フリーピストンポンプ装置から送られる加圧
された混合ガスはひき続きガス分離用タンクに送
られ、当該ガス分離用タンク内において混合ガス
は加圧状態となり、同タンク内に収容した吸着剤
の吸着作用で吸着され、所望のガスのみが分離抽
出される。抽出されたガスは、取り出し口より収
集される。
以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。なお、本実施例の説明において、前記試作機
と同一の部分は同一の符号を付してその重複説明
は省略することにする。
る。なお、本実施例の説明において、前記試作機
と同一の部分は同一の符号を付してその重複説明
は省略することにする。
第１図には本考案に係るガス分離装置の一実施
例が示されている。本実施例が前記改良試作機と
異なることは、二方向ソレノイドバルブ５を省略
し、その代わりに特徴的なバランスバルブ２３を
設けたことである。
例が示されている。本実施例が前記改良試作機と
異なることは、二方向ソレノイドバルブ５を省略
し、その代わりに特徴的なバランスバルブ２３を
設けたことである。
第２図にはバランスバルブ２３の詳細を示す断
面構成が示されている。同図において、バランス
バルブ２３の弁本体はソケツト状をしたソケツト
ハウジング２４にプラグ状のプラグハウジング２
５をＯリング２６を介して気密に嵌合固定したも
のであり、この弁本体の内部にはバルブ室２９が
形成されている。前記ソケツトハウジング２４の
端壁２７の中央に貫通の摺動孔２８が穿設されて
おり、その摺動孔２８の周りには貫通のガス導入
孔３０が同一円周上に複数個配置形成されてい
る。そして、端壁２７の内側には前記ガス導入孔
３０を囲むリング状の弁座３２が突設されてい
る。また、ソケツトハウジング２４の周壁３１に
はホース等の接続用の筒３９が外側に向けて突設
されており、この筒孔はガス分離用タンク１の取
り入れ口６にホース等を介して連結される加圧ガ
ス流出孔１９となつている。
面構成が示されている。同図において、バランス
バルブ２３の弁本体はソケツト状をしたソケツト
ハウジング２４にプラグ状のプラグハウジング２
５をＯリング２６を介して気密に嵌合固定したも
のであり、この弁本体の内部にはバルブ室２９が
形成されている。前記ソケツトハウジング２４の
端壁２７の中央に貫通の摺動孔２８が穿設されて
おり、その摺動孔２８の周りには貫通のガス導入
孔３０が同一円周上に複数個配置形成されてい
る。そして、端壁２７の内側には前記ガス導入孔
３０を囲むリング状の弁座３２が突設されてい
る。また、ソケツトハウジング２４の周壁３１に
はホース等の接続用の筒３９が外側に向けて突設
されており、この筒孔はガス分離用タンク１の取
り入れ口６にホース等を介して連結される加圧ガ
ス流出孔１９となつている。
前記ガス導入孔３０は負圧弁３３によつて開閉
される。この負圧弁３３は円板状の弁板３４の中
心部から弁杆３５を突設したものであり、弁杆３
５はバルブ室２９側から摺動孔２８に摺動自在に
挿入されており、その挿入先端部は端壁２７を貫
通して外に突出されている。また、弁杆３５の先
端側にはばね受３６が設けられており、このばね
受３６と端壁２７との間に圧縮状態の吸入ばね３
７が嵌め込まれている。前記弁板３４にはゴム板
等のシール３８が貼着されており、前記吸入ばね
３７の付勢力によつてシール３８の面は弁座３２
に圧接し、ガス導入孔３０の閉鎖が行われてい
る。
される。この負圧弁３３は円板状の弁板３４の中
心部から弁杆３５を突設したものであり、弁杆３
５はバルブ室２９側から摺動孔２８に摺動自在に
挿入されており、その挿入先端部は端壁２７を貫
通して外に突出されている。また、弁杆３５の先
端側にはばね受３６が設けられており、このばね
受３６と端壁２７との間に圧縮状態の吸入ばね３
７が嵌め込まれている。前記弁板３４にはゴム板
等のシール３８が貼着されており、前記吸入ばね
３７の付勢力によつてシール３８の面は弁座３２
に圧接し、ガス導入孔３０の閉鎖が行われてい
る。
一方、プラグハウジング２５のバルブ室２９に
面する端部には直径が比較的大きい弁挿入孔４０
があけられ、さらに、該弁挿入孔４０の外側には
同一円周上に孔４９が複数個あけられており、こ
の孔４９は前記筒３９の孔と連通されて加圧ガス
流出孔１９の一部を形成している。
面する端部には直径が比較的大きい弁挿入孔４０
があけられ、さらに、該弁挿入孔４０の外側には
同一円周上に孔４９が複数個あけられており、こ
の孔４９は前記筒３９の孔と連通されて加圧ガス
流出孔１９の一部を形成している。
また、前記弁挿入孔４０には加圧弁４１が嵌め
込まれている。この加圧弁４１は閉鎖板４２の中
央部から摺動筒４３を垂直方向に突設したもので
あり、その摺動筒４３の基端側周壁には円周等間
隔に複数の連通孔４４が穿設されている。そし
て、プラグハウジング２５に対向する閉鎖板４２
の鍔面にはゴム板等のシール４５が貼着されてい
る。この閉鎖板４２の頂面側中央部にはばね受け
凸部４６が形成され、この凸部４６に圧縮状態の
付勢ばね４７の一端側が嵌合係止され、同ばね４
７の他端側は端壁２７に係止されている。
込まれている。この加圧弁４１は閉鎖板４２の中
央部から摺動筒４３を垂直方向に突設したもので
あり、その摺動筒４３の基端側周壁には円周等間
隔に複数の連通孔４４が穿設されている。そし
て、プラグハウジング２５に対向する閉鎖板４２
の鍔面にはゴム板等のシール４５が貼着されてい
る。この閉鎖板４２の頂面側中央部にはばね受け
凸部４６が形成され、この凸部４６に圧縮状態の
付勢ばね４７の一端側が嵌合係止され、同ばね４
７の他端側は端壁２７に係止されている。
この加圧弁４１の取り付け状態で、加圧弁４１
は付勢ばね４７によつてプラグハウジング２５側
に付勢され、前記弁挿入孔４０と加圧ガス流出孔
１９を共通のシール４５によつて閉鎖している。
は付勢ばね４７によつてプラグハウジング２５側
に付勢され、前記弁挿入孔４０と加圧ガス流出孔
１９を共通のシール４５によつて閉鎖している。
プラグハウジング２５の他端側にはホース等を
接続する筒部４８が外に向けて突設されている。
この筒部４８内の筒孔５０は前記弁挿入孔４０に
連通され、両孔４０，５０はガスの流入孔５１を
形成している。
接続する筒部４８が外に向けて突設されている。
この筒部４８内の筒孔５０は前記弁挿入孔４０に
連通され、両孔４０，５０はガスの流入孔５１を
形成している。
前記バランスバルブ２３は流入孔５１側がホー
ス等を用いて第２の三方向ソレノイドバルブ４に
連通され、加圧ガス流出孔１９が同様にホース等
を用いてガス分離用タンク１の取り入れ口６に連
通されている。この連通状態において、ガス分離
用タンク１の減圧排出状態から、加圧供給状態に
切り変わるときには、真空状態にある同タンク１
からの吸引力を受けて加圧弁４１はその吸引力と
付勢ばね４７の付勢力と自重の重みにより閉鎖方
向の力を受け、その一方において、流入孔５１に
送り込まれる加圧空気から押し上げ力を受ける。
本実施例では流入孔５１の開口断面積を加圧ガス
流出孔１９の開口断面積よりも十分に大きくし、
流入孔５１へ加圧空気が送られて来て所定の圧力
に高められたときに、前記加圧弁４１の閉鎖方向
の力に打ち勝つて当該加圧弁４１を開くようにし
てある。
ス等を用いて第２の三方向ソレノイドバルブ４に
連通され、加圧ガス流出孔１９が同様にホース等
を用いてガス分離用タンク１の取り入れ口６に連
通されている。この連通状態において、ガス分離
用タンク１の減圧排出状態から、加圧供給状態に
切り変わるときには、真空状態にある同タンク１
からの吸引力を受けて加圧弁４１はその吸引力と
付勢ばね４７の付勢力と自重の重みにより閉鎖方
向の力を受け、その一方において、流入孔５１に
送り込まれる加圧空気から押し上げ力を受ける。
本実施例では流入孔５１の開口断面積を加圧ガス
流出孔１９の開口断面積よりも十分に大きくし、
流入孔５１へ加圧空気が送られて来て所定の圧力
に高められたときに、前記加圧弁４１の閉鎖方向
の力に打ち勝つて当該加圧弁４１を開くようにし
てある。
上記のように構成される本実施例のガス分離装
置において、第４図に示すように、三方向ソレノ
イドバルブ２，４はオン動作ばかりでなく、オフ
動作も同時に動作をするようにしてある。
置において、第４図に示すように、三方向ソレノ
イドバルブ２，４はオン動作ばかりでなく、オフ
動作も同時に動作をするようにしてある。
同ソレノイドバルブ２，４のオン動作時は、従
来例と同様に、ガス分離用タンク１内の減圧動作
が行われ、フリーピストンポンプ装置３によつて
真空吸引される同タンク１内の残留ガスは第２の
三方向ソレノイドバルブ４から外に排出される。
来例と同様に、ガス分離用タンク１内の減圧動作
が行われ、フリーピストンポンプ装置３によつて
真空吸引される同タンク１内の残留ガスは第２の
三方向ソレノイドバルブ４から外に排出される。
次に、ガス分離用タンク１の加圧動作時には両
ソレノイドバルブ２，４は同時にオフ動作される
が、この同時オフ動作に際し、従来例に見られる
フリーピストン１５のヘツド側端面２１への衝突
現象はバランスバルブ２３の働きによつて次に如
く防止される。
ソレノイドバルブ２，４は同時にオフ動作される
が、この同時オフ動作に際し、従来例に見られる
フリーピストン１５のヘツド側端面２１への衝突
現象はバランスバルブ２３の働きによつて次に如
く防止される。
まず、両ソレノイドバルブ２，４のオフ動作す
る直前においては、ガス分離用タンク１は真空状
態にあるから、加圧弁４１は加圧ガス流出孔１９
を通して真空吸引力を受け、さらに付勢ばね４７
の押圧力と自重を受けてプラグハウジング２５の
端面に圧接し、流入孔５１と加圧ガス流出孔１９
を閉鎖している。この状態でソレノイドバルブ
２，４がオフ動作すると、流入孔５１はフリーピ
ストンポンプ装置３の吐出口１２に通じ、このフ
リーピストンポンプ装置３からの圧縮された空気
が加圧弁４１を押し上げる。このとき、加圧弁４
１はタンク１からの吸引力と付勢ばね４７の付勢
力と自重による閉鎖力でもつて加圧弁４１を閉鎖
しているが、フリーピストンポンプ装置３からの
圧縮空気の圧力が高まり、前記閉鎖力に打ち勝つ
たときに、加圧弁４１を開いて加圧された空気が
バルブ室２９に入り込む。それと同時に、加圧弁
４１の押し上げにより加圧ガス流出孔１９が開放
され、バルブ室２９が真空状態のガス分離用タン
ク１に通じるから、バルブ室２９は同タンク１か
ら真空吸引を受ける。
る直前においては、ガス分離用タンク１は真空状
態にあるから、加圧弁４１は加圧ガス流出孔１９
を通して真空吸引力を受け、さらに付勢ばね４７
の押圧力と自重を受けてプラグハウジング２５の
端面に圧接し、流入孔５１と加圧ガス流出孔１９
を閉鎖している。この状態でソレノイドバルブ
２，４がオフ動作すると、流入孔５１はフリーピ
ストンポンプ装置３の吐出口１２に通じ、このフ
リーピストンポンプ装置３からの圧縮された空気
が加圧弁４１を押し上げる。このとき、加圧弁４
１はタンク１からの吸引力と付勢ばね４７の付勢
力と自重による閉鎖力でもつて加圧弁４１を閉鎖
しているが、フリーピストンポンプ装置３からの
圧縮空気の圧力が高まり、前記閉鎖力に打ち勝つ
たときに、加圧弁４１を開いて加圧された空気が
バルブ室２９に入り込む。それと同時に、加圧弁
４１の押し上げにより加圧ガス流出孔１９が開放
され、バルブ室２９が真空状態のガス分離用タン
ク１に通じるから、バルブ室２９は同タンク１か
ら真空吸引を受ける。
すなわち、バルブ室２９は流入孔５１から入り
込む加圧空気による圧力上昇作用と加圧ガス流出
孔１９側から引かれる圧力降下作用を同時に受け
るが、この圧力降下作用が最初は打ち勝ち、バル
ブ室２９の圧力はガス導入孔３０側の圧力（本実
施例では周囲の大気圧）よりも降下する。そうす
ると、バルブ室２９と外気との差圧によつて負圧
弁３３が開き、大量の空気がガス導入孔３０を通
つてバルブ室２９に入り込む。そして、このガス
導入孔３０から入る空気と前記流入孔５１から入
り込む空気が加圧ガス流出孔１９を通つてガス分
離用タンク１内へ大量に入り込む結果、同タンク
１の真空状態が瞬時のうちに破られる。つまり、
この真空破壊に際してはフリーピストンポンプ装
置３のシリンダ室１８は真空状態の分離用タンク
１と直結されることはなくバルブ室２９を介して
間接的に連通する。そして、バルブ室２９には大
量の空気がガス導入孔３０から入り込んで同バル
ブ室２９の圧力降下を緩和するから、バルブ室２
９はガス分離用タンク１の真空圧がシリンダ室１
８に直接伝達されるのを回避する圧力緩和室とし
て機能する。したがつて、ソレノイドバルブ２，
４が同時にオフ動作してもシリンダ室１８が減圧
されてフリーピストン１５に対するバンパ力が弱
まるということはなく、前記試作機に見られるよ
うなフリーピストン１５のヘツド側端面２１への
衝突現象は生じない。
込む加圧空気による圧力上昇作用と加圧ガス流出
孔１９側から引かれる圧力降下作用を同時に受け
るが、この圧力降下作用が最初は打ち勝ち、バル
ブ室２９の圧力はガス導入孔３０側の圧力（本実
施例では周囲の大気圧）よりも降下する。そうす
ると、バルブ室２９と外気との差圧によつて負圧
弁３３が開き、大量の空気がガス導入孔３０を通
つてバルブ室２９に入り込む。そして、このガス
導入孔３０から入る空気と前記流入孔５１から入
り込む空気が加圧ガス流出孔１９を通つてガス分
離用タンク１内へ大量に入り込む結果、同タンク
１の真空状態が瞬時のうちに破られる。つまり、
この真空破壊に際してはフリーピストンポンプ装
置３のシリンダ室１８は真空状態の分離用タンク
１と直結されることはなくバルブ室２９を介して
間接的に連通する。そして、バルブ室２９には大
量の空気がガス導入孔３０から入り込んで同バル
ブ室２９の圧力降下を緩和するから、バルブ室２
９はガス分離用タンク１の真空圧がシリンダ室１
８に直接伝達されるのを回避する圧力緩和室とし
て機能する。したがつて、ソレノイドバルブ２，
４が同時にオフ動作してもシリンダ室１８が減圧
されてフリーピストン１５に対するバンパ力が弱
まるということはなく、前記試作機に見られるよ
うなフリーピストン１５のヘツド側端面２１への
衝突現象は生じない。
前記ガス分離用タンク１の真空破壊完了時には
バルブ室２９の圧力はほぼ大気圧近くに回復して
いるので、負圧弁３３は吸入ばね３７の付勢力を
受けてガス導入孔３０を閉鎖する。このガス導入
孔３０の閉鎖後は、流入孔５１から供給される加
圧空気は加圧ガス流出孔１９を通つてガス分離用
タンク１へ送られ、同タンク１の圧力上昇によ
り、目的とする酸素の分離抽出が行われるのであ
る。
バルブ室２９の圧力はほぼ大気圧近くに回復して
いるので、負圧弁３３は吸入ばね３７の付勢力を
受けてガス導入孔３０を閉鎖する。このガス導入
孔３０の閉鎖後は、流入孔５１から供給される加
圧空気は加圧ガス流出孔１９を通つてガス分離用
タンク１へ送られ、同タンク１の圧力上昇によ
り、目的とする酸素の分離抽出が行われるのであ
る。
ところで、本実施例のガス分離装置は第３図に
示す回路によつて第１および第２の三方向ソレノ
イドバルブ２，４の駆動が行われている。本実施
例では前記改良試作機に使用した二方向ソレノイ
ドバルブ５を省略することができるので、当該ソ
レノイドバルブ５を駆動するタイマやリレーがと
もに不用となり、第９図に示す回路に較べ、回路
構成が非常に簡易化されている。
示す回路によつて第１および第２の三方向ソレノ
イドバルブ２，４の駆動が行われている。本実施
例では前記改良試作機に使用した二方向ソレノイ
ドバルブ５を省略することができるので、当該ソ
レノイドバルブ５を駆動するタイマやリレーがと
もに不用となり、第９図に示す回路に較べ、回路
構成が非常に簡易化されている。
また、本実施例では前述したように、三方向ソ
レノイドバルブ２，４は同時にオン・オフ動作が
行われるものであるから、第１０図に示すような
オフ動作のタイミングを互いにずらすための微妙
な時間ｔの設定の困難からも開放され、回路設計
も非常に容易なものとなる。
レノイドバルブ２，４は同時にオン・オフ動作が
行われるものであるから、第１０図に示すような
オフ動作のタイミングを互いにずらすための微妙
な時間ｔの設定の困難からも開放され、回路設計
も非常に容易なものとなる。
第５図にはバランスバルブ２３の他の実施例が
示されている。この第５図に示すバランスバルブ
２３は負圧弁３３を簡易なステンレス等の板ばね
とした点が特徴となつている。この板ばねは第６
図に示すように、リング状の縁部５２から中心に
向けて弾性撓曲部５３を伸張し、その先端部にガ
ス導入孔３０を閉鎖する閉鎖板部５４を設けたも
のである。
示されている。この第５図に示すバランスバルブ
２３は負圧弁３３を簡易なステンレス等の板ばね
とした点が特徴となつている。この板ばねは第６
図に示すように、リング状の縁部５２から中心に
向けて弾性撓曲部５３を伸張し、その先端部にガ
ス導入孔３０を閉鎖する閉鎖板部５４を設けたも
のである。
そして、この板ばねはその縁部５２がリテーナ
等の保持手段５５によつて押さえられ、ソケツト
ハウジング２４の端壁２７に固定されている。
等の保持手段５５によつて押さえられ、ソケツト
ハウジング２４の端壁２７に固定されている。
この板ばねを負圧弁３３として使用することに
より、前記第２図のバランスバルブ２３よりも迅
速にタンク１の真空破壊を行うことができるとい
う効果が得られる。すなわち、前記第２図に示す
バランスバルブ２３の場合は負圧弁３３の気密性
が優れているために、ガス分離用タンク１の減圧
排出中（ソレノイドバルブ２，４のオン動作中）
は、バルブ室２９内に閉じ込められている比較的
高い圧力の空気がガス導入孔３０から外に漏れる
ことはない。そのため、ガス分離用タンク１が加
圧動作に切り換わつたとき、負圧弁３３が開く差
圧になるまでバルブ室２９の圧力が降下するのに
多少は時間がかかることになる。
より、前記第２図のバランスバルブ２３よりも迅
速にタンク１の真空破壊を行うことができるとい
う効果が得られる。すなわち、前記第２図に示す
バランスバルブ２３の場合は負圧弁３３の気密性
が優れているために、ガス分離用タンク１の減圧
排出中（ソレノイドバルブ２，４のオン動作中）
は、バルブ室２９内に閉じ込められている比較的
高い圧力の空気がガス導入孔３０から外に漏れる
ことはない。そのため、ガス分離用タンク１が加
圧動作に切り換わつたとき、負圧弁３３が開く差
圧になるまでバルブ室２９の圧力が降下するのに
多少は時間がかかることになる。
これに対し、負圧弁３３を板ばねとした第５図
のバランスバルブ２３においては、ガス導入孔３
０の閉鎖が完璧ではないので、ガス分離用タンク
１の減圧排出中にバルブ室２９に閉じ込められて
いる比較的高い圧力の空気がガス導入孔３０から
漏れ、ガス分離用タンク１の加圧動作に移るまで
には大気圧よりもわずかに高い圧力までに低下し
ている。このため、同タンク１が加圧動作に切り
換わつたときには、同タンク１側からの吸引によ
つてバルブ室２９は瞬間的に負圧弁３３が開く差
圧までに降下することとなり、酸素分離作業の作
業性はさらに改善されることになる。
のバランスバルブ２３においては、ガス導入孔３
０の閉鎖が完璧ではないので、ガス分離用タンク
１の減圧排出中にバルブ室２９に閉じ込められて
いる比較的高い圧力の空気がガス導入孔３０から
漏れ、ガス分離用タンク１の加圧動作に移るまで
には大気圧よりもわずかに高い圧力までに低下し
ている。このため、同タンク１が加圧動作に切り
換わつたときには、同タンク１側からの吸引によ
つてバルブ室２９は瞬間的に負圧弁３３が開く差
圧までに降下することとなり、酸素分離作業の作
業性はさらに改善されることになる。
なお、本考案は上記実施例に限定されることは
なく様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記
実施例では混合ガスとして空気を用い、この空気
から酸素を分離したが、この混合ガスの種類はコ
ークス炉ガス、転炉ガス、燃焼排ガス等、様々な
ガスを用いることができ、また、それに応じて、
水素、一酸化炭素、二酸化炭素等様々な特定ガス
を分離抽出することができる。
なく様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記
実施例では混合ガスとして空気を用い、この空気
から酸素を分離したが、この混合ガスの種類はコ
ークス炉ガス、転炉ガス、燃焼排ガス等、様々な
ガスを用いることができ、また、それに応じて、
水素、一酸化炭素、二酸化炭素等様々な特定ガス
を分離抽出することができる。
この場合、バランスバルブ２３がこれらの混合
ガス中に置かれていない場合は、ガス導入孔３０
を、ホース等を用いて当該混合ガスと連通させる
ことになる。また、吸着剤１０は使用する混合ガ
スに応じた種類のものが使用される。
ガス中に置かれていない場合は、ガス導入孔３０
を、ホース等を用いて当該混合ガスと連通させる
ことになる。また、吸着剤１０は使用する混合ガ
スに応じた種類のものが使用される。
本考案はフリーピストンポンプ装置の吐出口と
ガス分離用タンクの混合ガスの取り入れ口との間
に特有なバランスバルブを介設したものであるか
ら、ガス分離用タンクの減圧排出動作から加圧供
給動作に移行する際に、該バランスバルブが圧力
緩和作用を行い、ガス分離用タンクの真空圧がフ
リーピストンポンプ装置の吐出口側に直接およぼ
すことがないので、シリンダ室のバンパ力の低下
が防止され、フリーピストンがシリンダのヘツド
側端面に衝突する等の弊害は確実に防止される。
ガス分離用タンクの混合ガスの取り入れ口との間
に特有なバランスバルブを介設したものであるか
ら、ガス分離用タンクの減圧排出動作から加圧供
給動作に移行する際に、該バランスバルブが圧力
緩和作用を行い、ガス分離用タンクの真空圧がフ
リーピストンポンプ装置の吐出口側に直接およぼ
すことがないので、シリンダ室のバンパ力の低下
が防止され、フリーピストンがシリンダのヘツド
側端面に衝突する等の弊害は確実に防止される。
また、ガス分離用タンクの減圧排出動作から加
圧供給動作に切り換わるとき、フリーピストンポ
ンプ装置から供給される混合ガスの他に、バラン
スバルブのガス導入孔から大量の混合ガスがガス
分離用タンクに供給されるから、ガス分離用タン
クの真空破壊が極めて瞬時のうちに行われ、これ
により、ガス分離作業の効率化が大幅に改善され
ることになる。
圧供給動作に切り換わるとき、フリーピストンポ
ンプ装置から供給される混合ガスの他に、バラン
スバルブのガス導入孔から大量の混合ガスがガス
分離用タンクに供給されるから、ガス分離用タン
クの真空破壊が極めて瞬時のうちに行われ、これ
により、ガス分離作業の効率化が大幅に改善され
ることになる。
さらにバランスバルブの構成は非常に簡易であ
り、したがつて、このバランスバルブを組み込ん
で構成されるガス分離装置の構成も簡易となり、
装置コストの低減を図る上で有利である。
り、したがつて、このバランスバルブを組み込ん
で構成されるガス分離装置の構成も簡易となり、
装置コストの低減を図る上で有利である。
第１図は本考案の一実施例を示すガス分離装置
のシステム構成図、第２図は同装置に使用される
バランスバルブの詳細を示す断面図、第３図は同
装置を駆動する回路図、第４図は同装置に使用さ
れている三方向ソレノイドバルブの動作を示すタ
イムチヤート、第５図はバランスバルブの他の実
施例を示す断面図、第６図は第５図のバランスバ
ルブに負圧弁として使用される板ばねの平面図、
第７図はガス分離装置の試作例を示すシステム構
成図、第８図はフリーピストンポンプ装置の模式
断面図、第９図は前記試作例を駆動するための回
路図、第１０図は同試作機に使用されている各ソ
レノイドバルブの動作を示すタイムチヤートであ
る。 １……ガス分離用タンク、２……第１の三方向
ソレノイドバルブ、３……フリーピストンポンプ
装置、４……第２の三方向ソレノイドバルブ、５
……二方向ソレノイドバルブ、６……取り入れ
口、１３……シリンダ、１５……フリーピスト
ン、１９……加圧ガス流出孔、２３……バランス
バルブ、２９……バルブ室、３０……混合ガス導
入孔、５１……加圧ガス流入孔。
のシステム構成図、第２図は同装置に使用される
バランスバルブの詳細を示す断面図、第３図は同
装置を駆動する回路図、第４図は同装置に使用さ
れている三方向ソレノイドバルブの動作を示すタ
イムチヤート、第５図はバランスバルブの他の実
施例を示す断面図、第６図は第５図のバランスバ
ルブに負圧弁として使用される板ばねの平面図、
第７図はガス分離装置の試作例を示すシステム構
成図、第８図はフリーピストンポンプ装置の模式
断面図、第９図は前記試作例を駆動するための回
路図、第１０図は同試作機に使用されている各ソ
レノイドバルブの動作を示すタイムチヤートであ
る。 １……ガス分離用タンク、２……第１の三方向
ソレノイドバルブ、３……フリーピストンポンプ
装置、４……第２の三方向ソレノイドバルブ、５
……二方向ソレノイドバルブ、６……取り入れ
口、１３……シリンダ、１５……フリーピスト
ン、１９……加圧ガス流出孔、２３……バランス
バルブ、２９……バルブ室、３０……混合ガス導
入孔、５１……加圧ガス流入孔。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 混合ガスのガス成分から特定のガスを吸着
し、該混合ガスから所望のガスを分離抽出する
ガス分離用タンクと、シリンダに収容されてい
るフリーピストンの往復動作によつて前記ガス
分離用タンク内を加圧し、次いで減圧するフリ
ーピストンポンプ装置と、前記ガス分離用タン
クの排出口とフリーピストンポンプ装置の吸入
口との間に設けた三方向ソレノイドバルブと、
該フリーピストンポンプ装置の吐出口とガス分
離用タンクの混合ガス取り入れ口との間に、直
列に設けた別の三方向ソレノイドバルブおよび
バランスバルブを備え、該バランスバルブには
前記ガス分離用タンク内を減圧状態から加圧状
態に切り換わるときにガス分離用タンク内の負
圧力を遮断する加圧バルブとバルブ室内に混合
ガスを導入する負圧バルブとを設けた混合ガス
から所望ガスを分離抽出するガス分離装置。 (2) 混合ガスの導入孔と、ガス分離用タンクに加
圧ガスを流出させる流出孔と、フリーピストン
ポンプ装置の吐出口に連通される加圧ガスの流
入孔とを備え、前記混合ガスの導入孔には負圧
弁を、また、加圧ガスの流入孔に加圧弁を設け
たガス分離抽出装置用のバランスバルブ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1988086343U JPH0520417Y2 (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | |
| US07/340,691 US4900338A (en) | 1988-06-29 | 1989-04-20 | Gas separation/extraction apparatus for separating and extracting a desired gas from a gas mixture and a balance valve therefor |
| KR2019890005026U KR910005944Y1 (ko) | 1988-06-29 | 1989-04-24 | 가스분리 추출장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1988086343U JPH0520417Y2 (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH028527U JPH028527U (ja) | 1990-01-19 |
| JPH0520417Y2 true JPH0520417Y2 (ja) | 1993-05-27 |
Family
ID=13884215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1988086343U Expired - Lifetime JPH0520417Y2 (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4900338A (ja) |
| JP (1) | JPH0520417Y2 (ja) |
| KR (1) | KR910005944Y1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE467687B (sv) * | 1990-12-27 | 1992-08-31 | Haldex Ab | Foerdroejningsventil vid en entorns lufttorkare foer uppnaaende av en reglerad tid foer floedet av regenereringsluft |
| US8210205B2 (en) | 2006-03-09 | 2012-07-03 | Michaels Gregory A | Rotary valve assembly |
| WO2017127516A1 (en) * | 2016-01-20 | 2017-07-27 | Waters Technologies Corporation | Systems, methods and devices addressing sample extraction and injection problems in chromatography |
| CN107281904A (zh) * | 2017-08-04 | 2017-10-24 | 贵州大学 | 一种艾灸医疗过程中产生的气体烟雾回收装置 |
| CN114058774B (zh) * | 2021-11-10 | 2023-04-07 | 南京博纳能源环保科技有限公司 | 一种回收转炉煤气的燃烧系统 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE603202A (ja) * | 1960-04-29 | |||
| US3236028A (en) * | 1963-01-03 | 1966-02-22 | Puregas Equipment Corp | Apparatus and method for drying a gaseous medium |
| US3486303A (en) * | 1967-11-13 | 1969-12-30 | Westinghouse Air Brake Co | Moisture removal apparatus for compressed air supply system |
| SE409554B (sv) * | 1976-08-13 | 1979-08-27 | Aga Ab | Anordning for fraktionering av en gasblandning med minst tva komponenter omfattande en bedd innehallande en molekylsikt |
| SE411707B (sv) * | 1978-02-20 | 1980-02-04 | Geveko Ind Ab | Anordning vid torkanleggningen for tryckluft |
| US4534346A (en) * | 1983-03-15 | 1985-08-13 | Guild Associates, Inc. | Pressure swing cycle for the separation of oxygen from air |
| US4561865A (en) * | 1983-11-01 | 1985-12-31 | Greene & Kellogg, Inc. | Single bed pressure swing adsorption gas separation system |
| DE3504884A1 (de) * | 1985-01-16 | 1986-07-17 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Druckluftaufbereitungsvorrichtung |
| GB8623605D0 (en) * | 1986-10-01 | 1986-11-05 | Normalair Garrett Ltd | Aircraft on-board gas generating apparatus |
| US4764189A (en) * | 1986-10-24 | 1988-08-16 | Jidosha Kiki Co., Ltd. | Air dryer apparatus for use with pneumatic operative device |
| SE457934B (sv) * | 1986-12-22 | 1989-02-13 | Garphyttan Haldex Ab | Saett attt styra en tryckluftstroem i en lufttorkare till ettdera av tvaa torktorn samt anordning foer genomfoerande av saettet |
-
1988
- 1988-06-29 JP JP1988086343U patent/JPH0520417Y2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-04-20 US US07/340,691 patent/US4900338A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-04-24 KR KR2019890005026U patent/KR910005944Y1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4900338A (en) | 1990-02-13 |
| KR910005944Y1 (ko) | 1991-08-12 |
| KR900000364U (ko) | 1990-01-17 |
| JPH028527U (ja) | 1990-01-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4655692A (en) | Ejector pump having pressure operated motive fluid valve and electromagnetic change-over valve | |
| WO2002081067B1 (en) | Carbonation system and method | |
| JPH0520417Y2 (ja) | ||
| CN100453863C (zh) | 先导自启动瓶头阀 | |
| JPH0355677B2 (ja) | ||
| JPH0647539Y2 (ja) | 混合ガスから所望ガスを分離抽出するガス分離抽出装置 | |
| CN209977371U (zh) | 一种恒压减压阀 | |
| CN2374210Y (zh) | 弹簧冲击开启式新型瓶头阀 | |
| JP3543034B2 (ja) | 逆浸透膜濃縮装置 | |
| CN220850967U (zh) | 一种制氧机电磁气动换向阀 | |
| CN213871692U (zh) | 一种管道封堵组件 | |
| CN110161951A (zh) | 双分子筛吸附装置的控制系统 | |
| CN115279481B (zh) | 用于生产碳酸饮料的碳酸化器 | |
| CN219735019U (zh) | 一种主舱套舱加减压控制装置 | |
| CN218439575U (zh) | 膜片式手泵的开关结构 | |
| KR20020021922A (ko) | 산소발생기 | |
| CN208734955U (zh) | 一种小体积双级减压阀 | |
| CN115770461B (zh) | 一种放射性废气处理装置 | |
| CN201999720U (zh) | 一种保鲜分酒器 | |
| JPH047503Y2 (ja) | ||
| KR100685983B1 (ko) | 산소발생기의 제어장치 및 제어방법 | |
| CN114017282A (zh) | 一种自动泄压泵及包含该自动泄压泵的血压计 | |
| JPH0520416Y2 (ja) | ||
| CN102494242B (zh) | 用于浮空器的高压充氦装置 | |
| CN2212098Y (zh) | 管道泵自动开关装置 |