JPH0631129A - 気体分離装置 - Google Patents
気体分離装置Info
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- JPH0631129A JPH0631129A JP4191164A JP19116492A JPH0631129A JP H0631129 A JPH0631129 A JP H0631129A JP 4191164 A JP4191164 A JP 4191164A JP 19116492 A JP19116492 A JP 19116492A JP H0631129 A JPH0631129 A JP H0631129A
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- tank
- pressure
- adsorption tank
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
- C01B13/02—Preparation of oxygen
- C01B13/0203—Preparation of oxygen from inorganic compounds
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Compressor (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は吸着工程時における吸着槽内の昇圧
時間を短縮するよう構成した気体分離装置を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 気体分離装置１はコンプレッサ５からの圧縮
空気が供給される吸着槽７Ａ又は７Ｂを有し、吸着槽７
Ａ，７Ｂにより酸素分子が吸着剤に吸着されて窒素ガス
を生成する。コンプレッサ５はインバータ回路４７によ
り吸着工程時の所定時間増速運転され、吸着槽７Ａ，７
Ｂ内の昇圧時間を短縮する。
時間を短縮するよう構成した気体分離装置を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 気体分離装置１はコンプレッサ５からの圧縮
空気が供給される吸着槽７Ａ又は７Ｂを有し、吸着槽７
Ａ，７Ｂにより酸素分子が吸着剤に吸着されて窒素ガス
を生成する。コンプレッサ５はインバータ回路４７によ
り吸着工程時の所定時間増速運転され、吸着槽７Ａ，７
Ｂ内の昇圧時間を短縮する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＰＳＡ式（Pressure Swi
ng Adsorption ）の気体分離装置に係り、特に吸着工程
時における吸着槽内の昇圧時間を短縮するよう構成した
気体分離装置に関する。
ng Adsorption ）の気体分離装置に係り、特に吸着工程
時における吸着槽内の昇圧時間を短縮するよう構成した
気体分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ＰＳＡ式気体分離装置は、分子
ふるいカーボンやゼオライトなど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。
ふるいカーボンやゼオライトなど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。
【０００３】このため、例えば窒素ガスを取り出すＰＳ
Ａ式気体分離装置にあっては、吸着剤が充填された吸
着槽にコンプレッサからの圧縮空気を導入して吸着剤に
酸素分子を吸着させる吸着工程と、吸着剤により分離
生成された窒素を取出す取出工程と、該吸着槽内を大
気解放しまたは真空ポンプで減圧して吸着剤を再生する
再生工程とを繰返す。即ち、取出工程では、吸着槽内の
窒素を外部に取出し、一方再生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。
Ａ式気体分離装置にあっては、吸着剤が充填された吸
着槽にコンプレッサからの圧縮空気を導入して吸着剤に
酸素分子を吸着させる吸着工程と、吸着剤により分離
生成された窒素を取出す取出工程と、該吸着槽内を大
気解放しまたは真空ポンプで減圧して吸着剤を再生する
再生工程とを繰返す。即ち、取出工程では、吸着槽内の
窒素を外部に取出し、一方再生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。
【０００４】また、一対の吸着槽を有する装置では、一
方の吸着槽で取出工程が完了し、他方の吸着槽で再生工
程が完了した後、均圧工程を行う。この均圧工程で
は、両吸着槽間を連通させて取出工程の後の吸着槽に残
留するガスを再生工程の吸着槽へ供給して均圧化を図
り、より高純度の製品ガスを生成するようにしている。
方の吸着槽で取出工程が完了し、他方の吸着槽で再生工
程が完了した後、均圧工程を行う。この均圧工程で
は、両吸着槽間を連通させて取出工程の後の吸着槽に残
留するガスを再生工程の吸着槽へ供給して均圧化を図
り、より高純度の製品ガスを生成するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記気体分
離装置では、上記各工程〜を繰り返して窒素を分離
生成しているが、コンプレッサの回転数を一定にして空
気タンクに所定圧力の圧縮空気を貯溜しており、吸着工
程時に空気タンク内の圧縮空気が吸着槽へ供給される。
尚、コンプレッサは空気タンクの圧力が上限圧力に達す
るとアンロード運転に切り換わるが、コンプレッサの駆
動用モータの回転数は変化せず一定である。
離装置では、上記各工程〜を繰り返して窒素を分離
生成しているが、コンプレッサの回転数を一定にして空
気タンクに所定圧力の圧縮空気を貯溜しており、吸着工
程時に空気タンク内の圧縮空気が吸着槽へ供給される。
尚、コンプレッサは空気タンクの圧力が上限圧力に達す
るとアンロード運転に切り換わるが、コンプレッサの駆
動用モータの回転数は変化せず一定である。
【０００６】従来の気体分離装置では、空気タンクから
供給された圧縮空気により吸着槽内が酸素分子を吸着す
るのに必要な圧力になるまで吸着工程が行われるため、
吸着工程時間に合わせて上記各工程〜の１サイクル
時間が決められている。ところが、従来はコンプレッサ
の容量によって１サイクル時間の限界が決まってしまう
ため、コンプレッサを大型化せずに吸着工程時間を短縮
することができず、特に小型の装置においては、窒素生
成量を低下させずに吸着工程時間の短縮化を図ることが
難しかった。
供給された圧縮空気により吸着槽内が酸素分子を吸着す
るのに必要な圧力になるまで吸着工程が行われるため、
吸着工程時間に合わせて上記各工程〜の１サイクル
時間が決められている。ところが、従来はコンプレッサ
の容量によって１サイクル時間の限界が決まってしまう
ため、コンプレッサを大型化せずに吸着工程時間を短縮
することができず、特に小型の装置においては、窒素生
成量を低下させずに吸着工程時間の短縮化を図ることが
難しかった。
【０００７】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。
分離装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記請求項１の本発明
は、吸着剤が充填された吸着槽にコンプレッサからの圧
縮空気を供給して該吸着槽内を昇圧させ、該吸着槽内の
吸着剤により生成された製品ガスを該吸着槽から取り出
すよう構成された気体分離装置において、前記コンプレ
ッサを駆動するモータを前記吸着槽の吸着、取り出し動
作に応じた回転数で駆動するモータ回転制御手段を備え
てなることを特徴とする。
は、吸着剤が充填された吸着槽にコンプレッサからの圧
縮空気を供給して該吸着槽内を昇圧させ、該吸着槽内の
吸着剤により生成された製品ガスを該吸着槽から取り出
すよう構成された気体分離装置において、前記コンプレ
ッサを駆動するモータを前記吸着槽の吸着、取り出し動
作に応じた回転数で駆動するモータ回転制御手段を備え
てなることを特徴とする。
【０００９】又、請求項２の本発明は前記モータ回転制
御手段が、前記吸着槽に圧縮空気を供給する吸着工程時
における所定時間前記モータの回転数を増速させて前記
コンプレッサの圧縮空気供給量を増大し、前記吸着工程
時以外は前記モータの回転数を通常の回転数に制御する
ことを特徴とする。
御手段が、前記吸着槽に圧縮空気を供給する吸着工程時
における所定時間前記モータの回転数を増速させて前記
コンプレッサの圧縮空気供給量を増大し、前記吸着工程
時以外は前記モータの回転数を通常の回転数に制御する
ことを特徴とする。
【００１０】
【作用】モータ回転制御手段によりコンプレッサを駆動
するモータの回転数を吸着槽の吸着、取り出し動作に応
じて可変できるので、コンプレッサを大型化せずに吸着
槽への圧縮空気供給量を増加できる。
するモータの回転数を吸着槽の吸着、取り出し動作に応
じて可変できるので、コンプレッサを大型化せずに吸着
槽への圧縮空気供給量を増加できる。
【００１１】又、吸着工程時の所定時間コンプレッサを
駆動するモータを増速させてコンプレッサの圧縮空気供
給量を増大させることができるので、コンプレッサの負
担を軽減しながら吸着効率を向上させて、吸着工程時間
の短縮化を図るとともに製品ガスの供給能力を高められ
る。
駆動するモータを増速させてコンプレッサの圧縮空気供
給量を増大させることができるので、コンプレッサの負
担を軽減しながら吸着効率を向上させて、吸着工程時間
の短縮化を図るとともに製品ガスの供給能力を高められ
る。
【００１２】
【実施例】図１乃至図３に本発明になる気体分離装置の
一実施例を示す。
一実施例を示す。
【００１３】各図中、気体分離装置１は圧縮空気から窒
素を製品ガスとして生成するＰＳＡ式の窒素発生装置で
あり、スタート信号の入来により作動開始する。制御装
置２は冷凍式ドライヤ３，コンプレッサ５を有する空気
供給ユニット６，吸着ユニット７及び貯蔵ユニット８の
各バルブＶ1 〜Ｖ11を制御する。
素を製品ガスとして生成するＰＳＡ式の窒素発生装置で
あり、スタート信号の入来により作動開始する。制御装
置２は冷凍式ドライヤ３，コンプレッサ５を有する空気
供給ユニット６，吸着ユニット７及び貯蔵ユニット８の
各バルブＶ1 〜Ｖ11を制御する。
【００１４】コンプレッサ５からの圧縮空気は冷凍式ド
ライヤ３で除湿され、乾燥した清浄な圧縮空気として吸
着ユニット７に供給される。空気供給ユニット６と吸着
ユニット７とは配管９を介して接続されている。従っ
て、ドライヤ３で乾燥された圧縮空気は配管９を通って
吸着ユニット７で分岐した給気側の配管１０，１１を介
して分子ふるいカーボンよりなる吸着剤が充填された第
１，第２の吸着槽７Ａ，７Ｂに供給される。又配管１
０，１１には排気用の配管１２，１３が分岐接続されて
いる。
ライヤ３で除湿され、乾燥した清浄な圧縮空気として吸
着ユニット７に供給される。空気供給ユニット６と吸着
ユニット７とは配管９を介して接続されている。従っ
て、ドライヤ３で乾燥された圧縮空気は配管９を通って
吸着ユニット７で分岐した給気側の配管１０，１１を介
して分子ふるいカーボンよりなる吸着剤が充填された第
１，第２の吸着槽７Ａ，７Ｂに供給される。又配管１
０，１１には排気用の配管１２，１３が分岐接続されて
いる。
【００１５】図２に示すように、コンプレッサ５はパッ
ケージ形圧縮機と呼ばれる空気圧縮機で、スチール製の
筐体２７内に圧縮機本体２８、モータ２９、空気タンク
３０を立体的且つコンパクトに収納してなる。
ケージ形圧縮機と呼ばれる空気圧縮機で、スチール製の
筐体２７内に圧縮機本体２８、モータ２９、空気タンク
３０を立体的且つコンパクトに収納してなる。
【００１６】筐体２７のベース３１上には防振ゴム３２
を介して架台３３が固定されている。モータ２９はスペ
ーサ３４を介して架台３３上に固定され、空気タンク３
０はブラケット３５を介して架台３３上に固定されてい
る。
を介して架台３３が固定されている。モータ２９はスペ
ーサ３４を介して架台３３上に固定され、空気タンク３
０はブラケット３５を介して架台３３上に固定されてい
る。
【００１７】圧縮機本体２８はクランクケース３６の上
部にピストン・シリンダ機構２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃを
有する。
部にピストン・シリンダ機構２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃを
有する。
【００１８】圧縮機本体２８の後部に設けられた駆動プ
ーリ３８は、空気圧縮動作時モータ２９のプーリ３９に
巻き掛けされたベルト４０を介して回転駆動され、各ピ
ストン・シリンダ機構２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃのピスト
ンを往復駆動する。これにより、上記各ピストン・シリ
ンダ機構２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃに吸引された空気が圧
縮される。
ーリ３８は、空気圧縮動作時モータ２９のプーリ３９に
巻き掛けされたベルト４０を介して回転駆動され、各ピ
ストン・シリンダ機構２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃのピスト
ンを往復駆動する。これにより、上記各ピストン・シリ
ンダ機構２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃに吸引された空気が圧
縮される。
【００１９】図３に示すように、筐体２７の前面に設け
られた操作パネル４１にはスタートスイッチ釦４２、停
止スイッチ釦４３、運転時間計４４、吐出圧力表示部４
５等が配設されている。
られた操作パネル４１にはスタートスイッチ釦４２、停
止スイッチ釦４３、運転時間計４４、吐出圧力表示部４
５等が配設されている。
【００２０】又、圧縮機本体２８のピストン・シリンダ
機構２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃは空気管路４６Ｂ，４６Ｃ
により連結され空気管路４６Ａを介して空気タンク３０
に接続されており、圧縮機本体２８の圧縮動作により生
成された圧縮空気は空気管路４６Ａを通して空気タンク
３０内に蓄圧される。
機構２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃは空気管路４６Ｂ，４６Ｃ
により連結され空気管路４６Ａを介して空気タンク３０
に接続されており、圧縮機本体２８の圧縮動作により生
成された圧縮空気は空気管路４６Ａを通して空気タンク
３０内に蓄圧される。
【００２１】４７はインバータ回路（モータ回転制御手
段）で、上記コンプレッサ５を駆動するモータ２９の回
転数を制御する。このインバータ回路４７は、例えばコ
ンバータ（図示せず）により正弦波の交流をいったん直
流に順変換し、これをトランジスタ（図示せず）のオ
ン、オフにより可変周波数の交流に逆変換するので、モ
ータ２９の定格周波数を任意に変更させることができ
る。従って、モータ２９の出力軸はインバータ回路４７
から出力された交流の可変周波数に応じた回転数で回転
駆動される。そのため、インバータ回路４７は後述する
ように吸着工程時にのみコンプレッサ５を駆動するモー
タ２９を増速させてコンプレッサ５の圧縮空気生成量を
増大させるように制御する。
段）で、上記コンプレッサ５を駆動するモータ２９の回
転数を制御する。このインバータ回路４７は、例えばコ
ンバータ（図示せず）により正弦波の交流をいったん直
流に順変換し、これをトランジスタ（図示せず）のオ
ン、オフにより可変周波数の交流に逆変換するので、モ
ータ２９の定格周波数を任意に変更させることができ
る。従って、モータ２９の出力軸はインバータ回路４７
から出力された交流の可変周波数に応じた回転数で回転
駆動される。そのため、インバータ回路４７は後述する
ように吸着工程時にのみコンプレッサ５を駆動するモー
タ２９を増速させてコンプレッサ５の圧縮空気生成量を
増大させるように制御する。
【００２２】その結果、気体分離装置１はコンプレッサ
５を大型化せずに吸着槽７Ａ，７Ｂにおける吸着効率を
向上させ、吸着工程時間の短縮化を図るとともに製品ガ
スの供給能力が高められる。
５を大型化せずに吸着槽７Ａ，７Ｂにおける吸着効率を
向上させ、吸着工程時間の短縮化を図るとともに製品ガ
スの供給能力が高められる。
【００２３】再び、図１に戻って説明する。
【００２４】吸着槽７Ａ，７Ｂの上部には取出側の配管
１４，１５が接続されており、両配管１４，１５間には
両吸着槽７Ａ，７Ｂを接続する均圧用の配管１６が横架
されている。又、上記配管１４，１５は吸着ユニット７
と貯蔵ユニット８とを接続する配管１７に接続されてい
る。さらに、給気用の配管１０，１１との間を接続する
排気用の配管１２，１３にはサイレンサ２２が設けられ
ている。
１４，１５が接続されており、両配管１４，１５間には
両吸着槽７Ａ，７Ｂを接続する均圧用の配管１６が横架
されている。又、上記配管１４，１５は吸着ユニット７
と貯蔵ユニット８とを接続する配管１７に接続されてい
る。さらに、給気用の配管１０，１１との間を接続する
排気用の配管１２，１３にはサイレンサ２２が設けられ
ている。
【００２５】貯蔵ユニット８は製品ガスとしてのＮ2 ガ
スが蓄圧される窒素槽２３と、窒素槽２３内の酸素濃度
を計測する酸素センサ２４とよりなる。窒素槽２３の下
部には上記配管１７が接続されており、吸着槽７Ａ，７
Ｂで分離された高純度のＮ2ガスは配管１７を介して窒
素槽２３に供給される。又、窒素槽２３の上部にはＮ 2
ガスを取り出す取出配管２５が接続されている。この取
出配管２５は下流側のＮ2 ガスを使用する装置（図示せ
ず）へ延在している。
スが蓄圧される窒素槽２３と、窒素槽２３内の酸素濃度
を計測する酸素センサ２４とよりなる。窒素槽２３の下
部には上記配管１７が接続されており、吸着槽７Ａ，７
Ｂで分離された高純度のＮ2ガスは配管１７を介して窒
素槽２３に供給される。又、窒素槽２３の上部にはＮ 2
ガスを取り出す取出配管２５が接続されている。この取
出配管２５は下流側のＮ2 ガスを使用する装置（図示せ
ず）へ延在している。
【００２６】又、酸素センサ２４は配管２６を介して窒
素槽２３と接続されている。
素槽２３と接続されている。
【００２７】上記各配管１０〜１６，２５，２６には常
閉形の電磁弁Ｖ1 〜Ｖ11が配設されており、各電磁弁Ｖ
1 〜Ｖ8 は後述するように制御装置２からの信号により
還流、吸着、再生、取出し、均圧の各工程に応じて選択
的に開弁する。
閉形の電磁弁Ｖ1 〜Ｖ11が配設されており、各電磁弁Ｖ
1 〜Ｖ8 は後述するように制御装置２からの信号により
還流、吸着、再生、取出し、均圧の各工程に応じて選択
的に開弁する。
【００２８】上記気体分離装置１においては、スタート
スイッチ釦４２の操作によりコンプレッサ５のモータ２
９が起動してピストン・シリンダ機構２８Ａ，２８Ｂ，
２８Ｃが駆動される。各ピストン・シリンダ機構２８
Ａ，２８Ｂ，２８Ｃにより生成された圧縮空気は、空気
タンク３０に畜圧される。空気タンク３０の圧縮空気は
空気ドライヤ３に供給されて除湿された後、吸着ユニッ
ト３に供給される。
スイッチ釦４２の操作によりコンプレッサ５のモータ２
９が起動してピストン・シリンダ機構２８Ａ，２８Ｂ，
２８Ｃが駆動される。各ピストン・シリンダ機構２８
Ａ，２８Ｂ，２８Ｃにより生成された圧縮空気は、空気
タンク３０に畜圧される。空気タンク３０の圧縮空気は
空気ドライヤ３に供給されて除湿された後、吸着ユニッ
ト３に供給される。
【００２９】吸着ユニット７では第１，第２の吸着槽７
Ａ，７Ｂ内に上記空気ドライヤ３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７で
は製品ガスとしての窒素を安定供給するため、第１の吸
着槽７Ａが昇圧されて吸着工程のとき第２の吸着槽７Ｂ
では減圧されて再生工程が行なわれ、又、第１の吸着槽
７Ａが再生工程のとき第２の吸着槽７Ｂは吸着工程とな
る。
Ａ，７Ｂ内に上記空気ドライヤ３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７で
は製品ガスとしての窒素を安定供給するため、第１の吸
着槽７Ａが昇圧されて吸着工程のとき第２の吸着槽７Ｂ
では減圧されて再生工程が行なわれ、又、第１の吸着槽
７Ａが再生工程のとき第２の吸着槽７Ｂは吸着工程とな
る。
【００３０】従って、制御装置２は予め入力されたプロ
グラムに基づいて吸着槽７Ａ，７Ｂが交互に窒素ガスを
生成するように吸着ユニット７の各バルブＶ1 〜Ｖ11を
開閉制御する。
グラムに基づいて吸着槽７Ａ，７Ｂが交互に窒素ガスを
生成するように吸着ユニット７の各バルブＶ1 〜Ｖ11を
開閉制御する。
【００３１】図４にインバータ回路４７が実行する処理
を示す。
を示す。
【００３２】同図中、インバータ回路４７はステップＳ
１（以下、ステップを省略する）において、吸着ユニッ
ト７の第１の吸着槽７Ａ又は第２の吸着槽７Ｂが吸着工
程となったとき、Ｓ２に移り上記コンプレッサ５のモー
タ２９を増速する。
１（以下、ステップを省略する）において、吸着ユニッ
ト７の第１の吸着槽７Ａ又は第２の吸着槽７Ｂが吸着工
程となったとき、Ｓ２に移り上記コンプレッサ５のモー
タ２９を増速する。
【００３３】モータ２９の増速によりコンプレッサ５の
圧縮空気供給量が増大し、第１の吸着槽７Ａ又は第２の
吸着槽７Ｂへの圧縮空気供給量が増える。そのため、吸
着槽７Ａ又は吸着槽７Ｂにおける所定圧力（例えば５Kg
／ｃｍ2 ）に達するまでの昇圧時間が従来よりも短縮さ
れ、吸着工程時間が短くて済む。
圧縮空気供給量が増大し、第１の吸着槽７Ａ又は第２の
吸着槽７Ｂへの圧縮空気供給量が増える。そのため、吸
着槽７Ａ又は吸着槽７Ｂにおける所定圧力（例えば５Kg
／ｃｍ2 ）に達するまでの昇圧時間が従来よりも短縮さ
れ、吸着工程時間が短くて済む。
【００３４】次のＳ３では、吸着工程になってからの経
過時間が予め設定された設定時間に達したとき、吸着工
程が終了し同時にモータ２９の回転を定常速度に減速す
る。これは、コンプレッサ５がモータ２９の増速により
能力以上の運転となるため、吸着工程以外の工程では回
転数を落としてコンプレッサ５の負担を軽減させ、コン
プレッサ５の寿命を延ばしている。
過時間が予め設定された設定時間に達したとき、吸着工
程が終了し同時にモータ２９の回転を定常速度に減速す
る。これは、コンプレッサ５がモータ２９の増速により
能力以上の運転となるため、吸着工程以外の工程では回
転数を落としてコンプレッサ５の負担を軽減させ、コン
プレッサ５の寿命を延ばしている。
【００３５】尚、上記設定時間は吸着工程の全時間と同
一にしても良いが、吸着槽７Ａ，７Ｂ内の圧力が所定圧
力に達するまでの所定時間としてもよい。
一にしても良いが、吸着槽７Ａ，７Ｂ内の圧力が所定圧
力に達するまでの所定時間としてもよい。
【００３６】Ｓ４では、吸着ユニット７が均圧工程にな
ると、Ｓ１に戻り次の吸着工程に備える。従って、モー
タ２９の増速によりコンプレッサ５の圧縮空気供給量が
増大して吸着工程時間が短くなるため、一連の吸着、再
生、取出し、均圧工程による１サイクル時間が短縮さ
れ、コンプレッサ５を大型化することなく窒素生成効率
が向上する。
ると、Ｓ１に戻り次の吸着工程に備える。従って、モー
タ２９の増速によりコンプレッサ５の圧縮空気供給量が
増大して吸着工程時間が短くなるため、一連の吸着、再
生、取出し、均圧工程による１サイクル時間が短縮さ
れ、コンプレッサ５を大型化することなく窒素生成効率
が向上する。
【００３７】ここで、上記構成になる気体分離装置１に
おいて、各工程ごとに開閉する吸着ユニット７の各バル
ブＶ1 〜Ｖ9 の動作について説明する。
おいて、各工程ごとに開閉する吸着ユニット７の各バル
ブＶ1 〜Ｖ9 の動作について説明する。
【００３８】図３は各工程ごとの動作を示す。同図中、
各バルブＶ1 〜Ｖ9 は「白抜き」が開弁状態であり、
「黒塗り」が閉弁状態であることを示す。 第１工程（吸着槽Ａ＝環流・吸着、吸着槽Ｂ＝再
生） 図３において、バルブＶ1 ，Ｖ3 ，Ｖ6 が開弁する。そ
のため、吸着槽７Ａにはドライヤ３からの圧縮空気が下
方から供給されるとともに、窒素槽２３からの窒素ガス
が上方から還流される。同時に上記の如くインバータ回
路４７によりコンプレッサ５からの圧縮空気供給量が増
大し、吸着槽７Ａは短時間で昇圧し、内部に充填された
吸着剤が酸素分子を吸着する。
各バルブＶ1 〜Ｖ9 は「白抜き」が開弁状態であり、
「黒塗り」が閉弁状態であることを示す。 第１工程（吸着槽Ａ＝環流・吸着、吸着槽Ｂ＝再
生） 図３において、バルブＶ1 ，Ｖ3 ，Ｖ6 が開弁する。そ
のため、吸着槽７Ａにはドライヤ３からの圧縮空気が下
方から供給されるとともに、窒素槽２３からの窒素ガス
が上方から還流される。同時に上記の如くインバータ回
路４７によりコンプレッサ５からの圧縮空気供給量が増
大し、吸着槽７Ａは短時間で昇圧し、内部に充填された
吸着剤が酸素分子を吸着する。
【００３９】多孔質の分子ふるいカーボンよりなる吸着
剤は、図５に示す圧力と吸着量との関係により吸着槽７
Ａ内の圧力変化に応じて酸素分子を吸着し、減圧される
とその圧力差により酸素分子を脱着する。
剤は、図５に示す圧力と吸着量との関係により吸着槽７
Ａ内の圧力変化に応じて酸素分子を吸着し、減圧される
とその圧力差により酸素分子を脱着する。
【００４０】尚、図３中、圧縮機供給圧力の線図で分か
るように、吸着工程時上記コンプレッサ５の空気タンク
３０から吸着槽７Ａに圧縮空気が供給されてもモータ２
９の増速運転により吸着槽７Ａに供給される圧力は急激
に低下せず、圧縮空気が安定供給される。又、吸着槽７
Ａにおける吸着性能は所定圧力（例えば５Kg／ｃｍ2）
以上になると大幅に向上しないので、実際には吸着槽７
Ａ内の圧力がほぼ５Kg／ｃｍ2 程度の圧力を一定に保つ
ようにコンプレッサ５の運転状態、換言すればモータ２
９の回転数を増速又は減速制御する。
るように、吸着工程時上記コンプレッサ５の空気タンク
３０から吸着槽７Ａに圧縮空気が供給されてもモータ２
９の増速運転により吸着槽７Ａに供給される圧力は急激
に低下せず、圧縮空気が安定供給される。又、吸着槽７
Ａにおける吸着性能は所定圧力（例えば５Kg／ｃｍ2）
以上になると大幅に向上しないので、実際には吸着槽７
Ａ内の圧力がほぼ５Kg／ｃｍ2 程度の圧力を一定に保つ
ようにコンプレッサ５の運転状態、換言すればモータ２
９の回転数を増速又は減速制御する。
【００４１】他の吸着槽７ＢではバルブＶ6 の開弁によ
り残存ガスが大気中に排気されて減圧される。そのた
め、吸着槽７Ｂ内に充填された充填剤は前回の吸着工程
で吸着した酸素分子が脱着されて再生される。
り残存ガスが大気中に排気されて減圧される。そのた
め、吸着槽７Ｂ内に充填された充填剤は前回の吸着工程
で吸着した酸素分子が脱着されて再生される。
【００４２】そして、均圧用配管１６に設けられた吸着
槽１８は排気用の配管１９のバルブＶ9 が開弁している
ので、内部が大気圧に減圧されて吸着剤が再生される。 第２工程（吸着槽Ａ＝取出し、吸着槽Ｂ＝再生） 図３において、前記第１工程と同様バルブＶ1 ，Ｖ3 ，
Ｖ6 が開弁している。
槽１８は排気用の配管１９のバルブＶ9 が開弁している
ので、内部が大気圧に減圧されて吸着剤が再生される。 第２工程（吸着槽Ａ＝取出し、吸着槽Ｂ＝再生） 図３において、前記第１工程と同様バルブＶ1 ，Ｖ3 ，
Ｖ6 が開弁している。
【００４３】吸着槽７ＡではバルブＶ1 の開弁により圧
縮空気が供給され続けられているため、短時間でコンプ
レッサ５の供給圧力近くまで昇圧する。そして、吸着剤
により分離生成された窒素ガスがバルブＶ3 を介して窒
素槽２３へ取出される。
縮空気が供給され続けられているため、短時間でコンプ
レッサ５の供給圧力近くまで昇圧する。そして、吸着剤
により分離生成された窒素ガスがバルブＶ3 を介して窒
素槽２３へ取出される。
【００４４】尚、他方の吸着槽７ＢはバルブＶ6 の開弁
により再生工程である。又、前述したように、コンプレ
ッサ５では吸着槽７Ａの吸着工程終了とともに定常速度
の運転に戻る。 第３工程（吸着槽Ａ，吸着槽Ｂ＝均圧） 図３において、上記バルブＶ1 ，Ｖ3 ，Ｖ6 が閉弁した
後、均圧用配管１６のバルブＶ4 ，Ｖ8 が開弁する。
により再生工程である。又、前述したように、コンプレ
ッサ５では吸着槽７Ａの吸着工程終了とともに定常速度
の運転に戻る。 第３工程（吸着槽Ａ，吸着槽Ｂ＝均圧） 図３において、上記バルブＶ1 ，Ｖ3 ，Ｖ6 が閉弁した
後、均圧用配管１６のバルブＶ4 ，Ｖ8 が開弁する。
【００４５】一方の吸着槽７Ａでは取出工程が完了した
ため、略コンプレッサ５からの供給圧力まで昇圧してい
るのに対し、他方の吸着槽７Ｂでは再生工程が完了して
いるので略大気圧まで減圧されている。又、均圧用配管
１６に設けられた吸着槽１８も再生工程が完了して減圧
されている。
ため、略コンプレッサ５からの供給圧力まで昇圧してい
るのに対し、他方の吸着槽７Ｂでは再生工程が完了して
いるので略大気圧まで減圧されている。又、均圧用配管
１６に設けられた吸着槽１８も再生工程が完了して減圧
されている。
【００４６】そのため、吸着槽７Ａ内には窒素濃度の高
いＮ2 ガスが加圧された状態で残存している。
いＮ2 ガスが加圧された状態で残存している。
【００４７】均圧用の吸着槽１８の両側に配設された上
記バルブＶ4 ，Ｖ8 が開弁すると、吸着槽７Ａ内のＮ2
ガスが均圧用ガスとしてバルブＶ4 を介して吸着槽１８
に供給される。そして、吸着槽１８内が昇圧すると均圧
用ガス中に含まれている酸素分子が吸着剤に吸着され
る。
記バルブＶ4 ，Ｖ8 が開弁すると、吸着槽７Ａ内のＮ2
ガスが均圧用ガスとしてバルブＶ4 を介して吸着槽１８
に供給される。そして、吸着槽１８内が昇圧すると均圧
用ガス中に含まれている酸素分子が吸着剤に吸着され
る。
【００４８】さらに、吸着槽１８により分離生成された
均圧用ガスは吸着槽７Ａから取出したときよりも高純度
のＮ2 ガスとなって吸着槽７Ｂへ送出される。従って、
吸着槽７Ｂは吸着槽１８を介して供給された高純度のＮ
2 ガスにより加圧状態となり、次の吸着工程に備える。
均圧用ガスは吸着槽７Ａから取出したときよりも高純度
のＮ2 ガスとなって吸着槽７Ｂへ送出される。従って、
吸着槽７Ｂは吸着槽１８を介して供給された高純度のＮ
2 ガスにより加圧状態となり、次の吸着工程に備える。
【００４９】このように、均圧工程においてはバルブＶ
4 ，Ｖ8 の開弁により昇圧された一方の吸着槽７Ａが急
速に減圧されるため、前回の吸着工程で吸着剤に吸着さ
れた酸素分子が脱着されてしまう。そのため、均圧用ガ
スの窒素濃度が低下するが、均圧用配管１６に設けられ
た吸着槽１８に充填された吸着剤により均圧用ガス中の
酸素分子が吸着されるので、均圧工程による高純度のＮ
2 ガス生成効率が高められる。よって、高純度のＮ2 ガ
ス発生量が増加し、再起動時間をより短縮することがで
きる。
4 ，Ｖ8 の開弁により昇圧された一方の吸着槽７Ａが急
速に減圧されるため、前回の吸着工程で吸着剤に吸着さ
れた酸素分子が脱着されてしまう。そのため、均圧用ガ
スの窒素濃度が低下するが、均圧用配管１６に設けられ
た吸着槽１８に充填された吸着剤により均圧用ガス中の
酸素分子が吸着されるので、均圧工程による高純度のＮ
2 ガス生成効率が高められる。よって、高純度のＮ2 ガ
ス発生量が増加し、再起動時間をより短縮することがで
きる。
【００５０】均圧工程においては、定期的にコンプレッ
サ５を休ませるため、コンプレッサ５はアンロード運転
又は停止状態となる。しかし、Ｎ2 ガス使用量が多いと
きで均圧時間が短い場合には、アンロード運転又は停止
状態とせず、通常運転を行う。
サ５を休ませるため、コンプレッサ５はアンロード運転
又は停止状態となる。しかし、Ｎ2 ガス使用量が多いと
きで均圧時間が短い場合には、アンロード運転又は停止
状態とせず、通常運転を行う。
【００５１】又、図２に示す第１〜第３工程が完了する
と吸着槽７Ａと７Ｂとが入れ換わるように上記第１〜第
３工程が実行される。
と吸着槽７Ａと７Ｂとが入れ換わるように上記第１〜第
３工程が実行される。
【００５２】次に、本発明の変形例について説明する。
【００５３】上記実施例では、吸着工程の時間を予め設
定しておいてインバータ回路４７によりコンプレッサ５
からの圧縮空気供給量が増大し、吸着槽７Ａ，７Ｂを短
時間で昇圧させたが、これに限らず、例えば各吸着槽７
Ａ，７Ｂ内の圧力を検出する圧力センサを設けて吸着槽
７Ａ，７Ｂ内の圧力が吸着に必要な所定圧力に達するま
での間コンプレッサ５を増速運転させるようにしても良
い。
定しておいてインバータ回路４７によりコンプレッサ５
からの圧縮空気供給量が増大し、吸着槽７Ａ，７Ｂを短
時間で昇圧させたが、これに限らず、例えば各吸着槽７
Ａ，７Ｂ内の圧力を検出する圧力センサを設けて吸着槽
７Ａ，７Ｂ内の圧力が吸着に必要な所定圧力に達するま
での間コンプレッサ５を増速運転させるようにしても良
い。
【００５４】又、製品ガスとしての窒素が貯留された窒
素槽２３においては、下流側の製品ガス使用量に応じて
圧力が変動するため、窒素槽２３に圧力センサを設けて
製品ガス使用量に応じてコンプレッサ５を増速運転させ
るようにしても良い。その場合、例えば窒素槽２３の圧
力が予め設定された基準圧力以下に低下したとき、コン
プレッサ５を増速運転させ、窒素槽２３の圧力が基準圧
力に達したときコンプレッサ５を通常運転する。
素槽２３においては、下流側の製品ガス使用量に応じて
圧力が変動するため、窒素槽２３に圧力センサを設けて
製品ガス使用量に応じてコンプレッサ５を増速運転させ
るようにしても良い。その場合、例えば窒素槽２３の圧
力が予め設定された基準圧力以下に低下したとき、コン
プレッサ５を増速運転させ、窒素槽２３の圧力が基準圧
力に達したときコンプレッサ５を通常運転する。
【００５５】尚、上記実施例では、インバータ回路４７
を一例として挙げたが、これに限らず、例えばモータ２
９への供給電圧を可変して回転数を制御するようにして
も良い。
を一例として挙げたが、これに限らず、例えばモータ２
９への供給電圧を可変して回転数を制御するようにして
も良い。
【００５６】又、上記実施例では、一対の吸着槽７Ａ，
７Ｂが設けられているが、２個以上の吸着槽を有する装
置にも適用できるのは勿論である。
７Ｂが設けられているが、２個以上の吸着槽を有する装
置にも適用できるのは勿論である。
【００５７】又、上記実施例では、各吸着槽が酸素分子
を吸着する構成であるが、各吸着槽が他の気体分子を吸
着する構成（例えば酸素発生装置等）にも適用できるの
は勿論である。
を吸着する構成であるが、各吸着槽が他の気体分子を吸
着する構成（例えば酸素発生装置等）にも適用できるの
は勿論である。
【００５８】
【発明の効果】上述の如く、本発明になる気体分離装置
は、モータ回転制御手段によりコンプレッサを駆動する
モータの回転数を吸着槽の吸着、取り出し動作に応じて
可変できるので、コンプレッサを大型化せずにコンプレ
ッサの圧縮空気供給量を増大させることができ、吸着工
程時に短時間で吸着槽の圧力を吸着に必要な所定圧力に
昇圧できる。
は、モータ回転制御手段によりコンプレッサを駆動する
モータの回転数を吸着槽の吸着、取り出し動作に応じて
可変できるので、コンプレッサを大型化せずにコンプレ
ッサの圧縮空気供給量を増大させることができ、吸着工
程時に短時間で吸着槽の圧力を吸着に必要な所定圧力に
昇圧できる。
【００５９】又、吸着工程時の所定時間コンプレッサを
駆動するモータを増速させてコンプレッサの圧縮空気供
給量を増大させることができるので、コンプレッサの負
担を軽減しながら吸着効率を向上させ、これにより吸着
槽での吸着効率を向上させ、ひいては吸着工程時間の短
縮化を図るとともに製品ガスの供給能力の向上を図るこ
とができる等の特長を有する。
駆動するモータを増速させてコンプレッサの圧縮空気供
給量を増大させることができるので、コンプレッサの負
担を軽減しながら吸着効率を向上させ、これにより吸着
槽での吸着効率を向上させ、ひいては吸着工程時間の短
縮化を図るとともに製品ガスの供給能力の向上を図るこ
とができる等の特長を有する。
【図１】本発明になる気体分離装置の一実施例の概略構
成図である。
成図である。
【図２】コンプレッサの構成図である。
【図３】各工程のバルブ動作及び各吸着槽の圧力変化を
示す工程図である。
示す工程図である。
【図４】インバータ回路が実行する処理を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図５】酸素分子の吸着量と吸着槽の圧力との関係を示
す線図である。
す線図である。
１ 気体分離装置 ２ 制御装置 ３ 冷凍式ドライヤ ５ コンプレッサ ６ 空気供給ユニット ７ 吸着ユニット ７Ａ，７Ｂ 吸着槽 ８ 貯蔵ユニット ２８ 圧縮機本体 ２９ モータ ３０ 空気タンク ４７ インバータ回路
Claims (2)
- 【請求項１】 吸着剤が充填された吸着槽にコンプレッ
サからの圧縮空気を供給して該吸着槽内を昇圧させ、該
吸着槽内の吸着剤により生成された製品ガスを該吸着槽
から取り出すよう構成された気体分離装置において、 前記コンプレッサを駆動するモータを前記吸着槽の吸
着、取り出し動作に応じた回転数で駆動するモータ回転
制御手段を備えてなることを特徴とする気体分離装置。 - 【請求項２】 前記モータ回転制御手段は、前記吸着槽
に圧縮空気を供給する吸着工程時における所定時間前記
モータの回転数を増速させて前記コンプレッサの圧縮空
気供給量を増大し、前記吸着工程時以外は前記モータの
回転数を通常の回転数に制御することを特徴とする請求
項１の気体分離装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04191164A JP3138067B2 (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | 気体分離装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04191164A JP3138067B2 (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | 気体分離装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0631129A true JPH0631129A (ja) | 1994-02-08 |
| JP3138067B2 JP3138067B2 (ja) | 2001-02-26 |
Family
ID=16269969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04191164A Expired - Lifetime JP3138067B2 (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | 気体分離装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3138067B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008214151A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Teijin Pharma Ltd | 酸素濃縮装置 |
| WO2008136540A1 (ja) | 2007-05-07 | 2008-11-13 | Teijin Pharma Limited | 酸素濃縮装置 |
| JP2011156530A (ja) * | 2011-02-15 | 2011-08-18 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | 空気圧縮機 |
| JP2019002324A (ja) * | 2017-06-14 | 2019-01-10 | 工機ホールディングス株式会社 | 空気圧縮機 |
| CN112996584A (zh) * | 2018-11-15 | 2021-06-18 | 帝人制药株式会社 | 氧浓缩装置、控制方法及控制程序 |
-
1992
- 1992-07-17 JP JP04191164A patent/JP3138067B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008214151A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Teijin Pharma Ltd | 酸素濃縮装置 |
| WO2008136540A1 (ja) | 2007-05-07 | 2008-11-13 | Teijin Pharma Limited | 酸素濃縮装置 |
| US8337599B2 (en) | 2007-05-07 | 2012-12-25 | Teijin Pharma Limited | Oxygen concentrator |
| JP2011156530A (ja) * | 2011-02-15 | 2011-08-18 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | 空気圧縮機 |
| JP2019002324A (ja) * | 2017-06-14 | 2019-01-10 | 工機ホールディングス株式会社 | 空気圧縮機 |
| CN112996584A (zh) * | 2018-11-15 | 2021-06-18 | 帝人制药株式会社 | 氧浓缩装置、控制方法及控制程序 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3138067B2 (ja) | 2001-02-26 |
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