JPH0731825A - Gas separator - Google Patents
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- JPH0731825A JPH0731825A JP5178925A JP17892593A JPH0731825A JP H0731825 A JPH0731825 A JP H0731825A JP 5178925 A JP5178925 A JP 5178925A JP 17892593 A JP17892593 A JP 17892593A JP H0731825 A JPH0731825 A JP H0731825A
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- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
Abstract
Description
【0001】[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、特に吸着剤の
気体分子吸着能力が低下しても製品ガス濃度が低下しな
いよう構成した気体分離装置に関する。The present invention relates to a PSA type (Pressure Swi
ng Adsorption) gas separator, and more particularly to a gas separator configured so that the product gas concentration does not decrease even if the gas molecule adsorption capacity of the adsorbent decreases.
【0002】[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。2. Description of the Related Art Generally, a PSA type gas separation apparatus separates air into nitrogen and oxygen using an adsorbent composed of molecular sieve carbon or zeolite, and extracts either one as a product gas for use. .
【0003】このため、例えば酸素ガスを取り出す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
窒素分子と酸素分子の一部を吸着させる吸着工程と、
吸着剤により分離生成された酸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、吸着槽内の酸素を外部に取出し、一方再生工程で
は吸着された窒素と若干の酸素を脱着し、次の吸着工程
に備えるようになっている。Therefore, for example, a PS for taking out oxygen gas
In the A-type gas separation device, an adsorption step of introducing compressed air from a compressor into an adsorption tank filled with an adsorbent to adsorb a part of nitrogen molecules and oxygen molecules on the adsorbent,
An extraction process for extracting oxygen generated separately by the adsorbent,
The regeneration step of regenerating the adsorbent by releasing the atmosphere in the adsorption tank to the atmosphere or reducing the pressure with a vacuum pump is repeated. That is, in the extraction step, oxygen in the adsorption tank is taken out to the outside, while in the regeneration step, adsorbed nitrogen and some oxygen are desorbed to prepare for the next adsorption step.
【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、より高濃度の製品ガスを連続的に生成するようにし
ている。Further, in an apparatus having a pair of adsorption tanks, the pressure equalization step is carried out after the extraction step is completed in one adsorption tank and the regeneration step is completed in the other adsorption tank. In this pressure equalization process, both adsorption tanks are communicated with each other and the gas remaining in the adsorption tank after the extraction process is supplied to the adsorption tank in the regeneration process to equalize pressure and continuously produce a product gas of higher concentration. I am trying to generate it.
【0005】[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、コンプレッサの空気タンクから供給さ
れた圧縮空気により吸着槽内が気体分子を吸着し高濃度
の製品ガスを得るのに最適な圧力に昇圧される。そし
て、気体分離装置では、この最適な圧力に昇圧するのに
最適な吸着工程時間が設定され、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。However, in the above gas separation apparatus, the above steps (1) to (4) are repeated to separate and generate nitrogen. However, the compressed air supplied from the air tank of the compressor causes gas molecules in the adsorption tank to be generated. Is adsorbed and the pressure is increased to the optimum pressure for obtaining a high concentration product gas. Then, in the gas separation device, the optimum adsorption process time for increasing the pressure to this optimum pressure is set, and one cycle time of each of the above processes is determined in accordance with the adsorption process time.
【0006】ところが、より高濃度の製品ガスが要求さ
れるとともにより高い圧力が要求される場合、製品ガス
圧力を上昇させるため、1サイクル時間を予め設定され
た最適時間よりも長くなるように変更する必要がある。However, when a higher concentration product gas and a higher pressure are required, one cycle time is changed to be longer than a preset optimum time in order to increase the product gas pressure. There is a need to.
【0007】しかるに、1サイクル時間を長くした場
合、吸着剤の寿命が最適時間で運転される場合よりも短
くなり、吸着剤の交換時期が早まるといった課題が生ず
る。However, when one cycle time is lengthened, the life of the adsorbent becomes shorter than when the adsorbent is operated at the optimum time, which causes a problem that the adsorbent replacement time is shortened.
【0008】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。Therefore, an object of the present invention is to provide a gas separation device that solves the above problems.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記請求項1の発明は、
吸着剤が充填された吸着槽に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、前記吸着槽から取り出される製品ガス
の濃度が所定値以下になったとき、前記吸着槽への圧縮
空気供給時間を短縮する空気供給時間変更手段と、を備
えてなることを特徴とする。The invention according to claim 1 is
In a gas separation device configured to supply compressed air to an adsorption tank filled with an adsorbent to increase the pressure inside the adsorption tank and to take out a product gas generated by the adsorbent in the adsorption tank from the adsorption tank. And an air supply time changing means for shortening the compressed air supply time to the adsorption tank when the concentration of the product gas taken out from the adsorption tank becomes equal to or lower than a predetermined value.
【0010】又、請求項2の発明は、吸着剤が充填され
た吸着槽に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、
前記吸着槽から取り出される製品ガスの濃度が所定値以
下になったとき、前記吸着槽への圧縮空気供給時間を短
縮する空気供給時間変更手段と、該空気供給時間変更手
段により圧縮空気供給時間が短縮されるとき、吸着剤の
交換時期になったことを報知する交換時期報知手段と、
を備えてなることを特徴とする。Further, the invention of claim 2 supplies compressed air to an adsorption tank filled with an adsorbent to increase the pressure in the adsorption tank,
In a gas separation device configured to take out the product gas generated by the adsorbent in the adsorption tank from the adsorption tank,
When the concentration of the product gas taken out from the adsorption tank becomes equal to or lower than a predetermined value, the air supply time changing means for shortening the compressed air supply time to the adsorption tank, and the compressed air supply time by the air supply time changing means. When it is shortened, a replacement time notification means for notifying that it is time to replace the adsorbent,
It is characterized by comprising.
【0011】[0011]
【作用】上記請求項1の発明によれば、空気供給時間変
更手段により吸着槽から取り出される製品ガスの濃度が
所定値以下になっても吸着槽への圧縮空気供給時間を短
縮して製品ガスの濃度を所定値以上に戻す。According to the invention of claim 1, even when the concentration of the product gas taken out from the adsorption tank by the air supply time changing means becomes less than a predetermined value, the compressed air supply time to the adsorption tank is shortened and the product gas is reduced. The concentration of is returned to the predetermined value or more.
【0012】さらに、請求項2の発明によれば、空気供
給時間変更手段により吸着槽への圧縮空気供給時間を短
縮して製品ガスの濃度を所定値以上に戻すとともに、交
換時期報知手段により吸着剤の交換時期になったことを
報知して吸着剤が使用不能になる前に交換させる。Further, according to the invention of claim 2, the compressed air supply time to the adsorption tank is shortened by the air supply time changing means to return the concentration of the product gas to a predetermined value or more, and the replacement time informing means adsorbs the gas. Notify when it is time to replace the adsorbent and replace the adsorbent before it becomes unusable.
【0013】[0013]
【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。尚、本実施例では、気体分離装置を酸
素発生装置として使用する場合について説明する。1 to 3 show an embodiment of a gas separation device according to the present invention. In this example, a case where the gas separation device is used as an oxygen generator will be described.
【0014】各図中、1,2は第1,第2の吸着槽で、
各吸着槽1,2内には夫々空気中の窒素分子を吸着する
ゼオライトよりなる吸着剤1A,2Aが充填されてい
る。In the drawings, reference numerals 1 and 2 denote first and second adsorption tanks, respectively.
Each of the adsorption tanks 1 and 2 is filled with adsorbents 1A and 2A made of zeolite that adsorb nitrogen molecules in the air.
【0015】3は圧縮空気供給源となるコンプレッサ
で、コンプレッサ3からの圧縮空気はエアドライヤ4に
より除湿される。これは、上記ゼオライトが空気中の窒
素分子とともに水分を吸着する性質を有するからであ
る。Reference numeral 3 denotes a compressor serving as a compressed air supply source, and the compressed air from the compressor 3 is dehumidified by an air dryer 4. This is because the zeolite has a property of adsorbing moisture together with nitrogen molecules in the air.
【0016】そして、エアドライヤ4より乾燥された空
気は、配管6,7を介して吸着槽1,2にそれぞれ交互
に供給される。そのため、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。The air dried by the air dryer 4 is alternately supplied to the adsorption tanks 1 and 2 via the pipes 6 and 7, respectively. Therefore, air supply valves 8 and 9 each formed of a solenoid valve are provided in the middle of the pipes 6 and 7.
【0017】10,11は脱着を行なう再生工程時に吸
着槽1,2の残存気体を排出する配管で、共通排出配管
12に接続されており、排出配管12は脱着された排ガ
ス(窒素ガス)を排出するようになっている。そして、
前記配管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電磁弁か
らなる排気用弁13,14が設けられている。Numerals 10 and 11 are pipes for discharging the residual gas in the adsorption tanks 1 and 2 during the regeneration process for desorption, and are connected to a common exhaust pipe 12, and the exhaust pipe 12 supplies the desorbed exhaust gas (nitrogen gas). It is designed to be discharged. And
In the middle of the pipes 10 and 11, exhaust valves 13 and 14 each of which is an electromagnetic valve for alternately discharging the desorbed exhaust gas in the adsorption tanks 1 and 2 every half cycle are provided.
【0018】15,16は吸着槽1,2の出口側に接続
され吸着槽1,2内で分離生成された酸素をそれぞれ取
出す取出配管、17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
後述の制御の下に交互に開弁する電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17は製品タンク20と接続されている。又、取出
配管17には、製品タンク20に貯留された製品ガス
(酸素ガス)が逆流することを防止する逆流防止弁21
が配設されている。Denoted by 15 and 16 are extraction pipes connected to the outlet sides of the adsorption tanks 1 and 2 to take out oxygen separated and produced in the adsorption tanks 1 and 2, and 17 is an extraction pipe connected to the respective pipes 15 and 16. In the middle of the pipes 15 and 16, there are provided extraction valves 18 and 19 each of which is an electromagnetic valve which is alternately opened under the control described later for half a cycle. The take-out pipe 17 is connected to the product tank 20. In addition, a check valve 21 for preventing the product gas (oxygen gas) stored in the product tank 20 from flowing backward through the take-out pipe 17.
Is provided.
【0019】22は吸着槽1,2の出口側を連通する均
圧用配管である。23は配管22の途中に設けられた均
圧用弁である。この均圧用弁23は吸着槽1,2により
半サイクルの終了時に所定時間だけ開弁し、各吸着槽
1,2間を均圧にする。Reference numeral 22 is a pressure equalizing pipe that connects the outlet sides of the adsorption tanks 1 and 2. Reference numeral 23 is a pressure equalizing valve provided in the middle of the pipe 22. The pressure equalizing valve 23 is opened by the adsorption tanks 1 and 2 for a predetermined time at the end of the half cycle to equalize the pressure between the adsorption tanks 1 and 2.
【0020】又、製品タンク20には、下流側へ製品ガ
スを供給するための製品ガス供給配管24が接続されて
いる。この製品ガス供給配管24には電磁弁よりなる開
閉弁25が配設されている。A product gas supply pipe 24 for supplying a product gas to the downstream side is connected to the product tank 20. The product gas supply pipe 24 is provided with an opening / closing valve 25 which is an electromagnetic valve.
【0021】26は圧力センサで、製品タンク20内の
圧力を測定し、その圧力値に応じた検出信号を出力す
る。A pressure sensor 26 measures the pressure in the product tank 20 and outputs a detection signal corresponding to the pressure value.
【0022】27は酸素濃度センサで、製品タンク20
内に貯留された製品ガスの酸素濃度を測定し、その酸素
濃度測定値に応じた検出信号を出力する。27 is an oxygen concentration sensor, which is a product tank 20.
The oxygen concentration of the product gas stored therein is measured, and a detection signal corresponding to the measured oxygen concentration value is output.
【0023】28は制御装置で、予め入力されたプログ
ラムに従いシーケンサ29に制御信号を出力し、例えば
図2,図3に示す吸着、再生(,)、取出、再生
(,)、均圧(、)の各工程に応じて、空気供
給用弁8,9、排気用弁13,14、取出用弁18,1
9、均圧用弁23を開閉制御する。又、制御装置27
は、酸素濃度センサ27により製品ガスの濃度が所定値
以下になったとき、吸着槽1,2への圧縮空気供給時間
を短縮する空気供給時間変更手段28Aと、圧縮空気供
給時間が短縮されるとき、アラーム装置30より警報を
発して吸着剤1A,2Aが交換時期になったことを報知
する交換時期報知手段28Bと、を有する。Reference numeral 28 denotes a control device, which outputs a control signal to the sequencer 29 in accordance with a program input in advance, for example, adsorption, regeneration (,), extraction, regeneration (,), pressure equalization (, ), Air supply valves 8 and 9, exhaust valves 13 and 14, and extraction valves 18 and 1.
9. The opening / closing control of the pressure equalizing valve 23 is performed. In addition, the control device 27
The air supply time changing means 28A for shortening the compressed air supply time to the adsorption tanks 1 and 2 and the compressed air supply time are shortened when the oxygen concentration sensor 27 reduces the concentration of the product gas to a predetermined value or less. At this time, there is provided a replacement timing informing means 28B for issuing an alarm from the alarm device 30 and notifying that the adsorbents 1A and 2A have reached the replacement timing.
【0024】ここで、上記酸素発生装置の一般的な酸素
発生サイクルの動作につき説明する。Now, the operation of a general oxygen generation cycle of the above oxygen generator will be described.
【0025】いま、酸素発生装置を起動すると、制御装
置27の制御の下に、酸素発生が行なわれる。When the oxygen generator is started, oxygen is generated under the control of the controller 27.
【0026】まず、図2に示すように,,の動作
が番号順に実行される。図2中のは、空気供給用弁9
と気体排出用弁13が開弁し、第2の吸着槽2に原料気
体としての圧縮空気が供給されて第2の吸着槽2は加圧
状態にあり、吸着剤2Aに窒素と酸素の一部が吸着され
る吸着工程である。一方、第1の吸着槽1は減圧状態に
あり、吸着していた窒素と若干の酸素が脱着して排出さ
れる再生工程である。First, as shown in FIG. 2, the operations of and are executed in numerical order. 2 is an air supply valve 9
And the gas discharge valve 13 are opened, compressed air as a raw material gas is supplied to the second adsorption tank 2, the second adsorption tank 2 is in a pressurized state, and the adsorbent 2A contains nitrogen and oxygen. This is an adsorption process in which parts are adsorbed. On the other hand, the first adsorption tank 1 is in a decompressed state, which is a regeneration process in which adsorbed nitrogen and some oxygen are desorbed and discharged.
【0027】次に、図2中のは空気供給用弁9と気体
排出用弁13の他に、新たに取出用弁19を開弁し、第
2の吸着槽2内の酸素ガスを取出している取出工程を示
している。このとき、第1の吸着槽1は減圧状態(再生
工程)のままである。Next, in addition to the air supply valve 9 and the gas discharge valve 13 shown in FIG. 2, a take-out valve 19 is newly opened to take out oxygen gas from the second adsorption tank 2. The removal process is shown. At this time, the first adsorption tank 1 remains in a depressurized state (regeneration step).
【0028】次に、図2中のは均圧工程で、取出用弁
19及び空気供給用弁9、排気用弁13を閉弁するとと
もに均圧用弁23を開弁する。これにより、加圧された
第2の吸着槽2内に残存する酸素窒素混合ガスは、大気
圧に減圧された第1の吸着槽1に供給され、各吸着槽
1,2はほぼ均圧となる。Next, in the pressure equalization step in FIG. 2, the extraction valve 19, the air supply valve 9, and the exhaust valve 13 are closed and the pressure equalization valve 23 is opened. As a result, the oxygen-nitrogen mixed gas remaining in the pressurized second adsorption tank 2 is supplied to the first adsorption tank 1 depressurized to the atmospheric pressure, and the adsorption tanks 1 and 2 are almost equalized in pressure. Become.
【0029】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
用弁14を開弁することによって、図3(B)に示すよ
うに図2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酸
素ガスを取出し、製品タンク20に供給することができ
る。そして、起動後しばらくすると、吸着槽1,2より
発生する酸素ガスの濃度は安定する。As a result, the first half of one cycle is completed, and the air supply valve 8 and the exhaust valve 14 are opened, as shown in FIG. 3 (B). Repeat the latter half cycle shown in the middle of.
Thus, oxygen gas can be extracted from the adsorption tanks 1 and 2 in the latter half of each half cycle and supplied to the product tank 20. Then, after a while after starting, the concentration of the oxygen gas generated from the adsorption tanks 1 and 2 becomes stable.
【0030】図4は上記空気供給用弁8,9、排気用弁
13,14、取出用弁18,19、均圧用弁23の各弁
が正常に開閉動作して吸着、取出、均圧、再生工程にお
ける圧力変化を示す線図である。同図中、1点鎖線は吸
着槽1の圧力変化を示し、2点鎖線は吸着槽2の圧力変
化を示し、実線は製品タンク20の圧力変化を示してい
る。FIG. 4 shows that the air supply valves 8 and 9, the exhaust valves 13 and 14, the take-out valves 18 and 19, and the pressure equalizing valve 23 are normally opened and closed to adsorb, take out, and equalize the pressure. It is a diagram which shows the pressure change in a regeneration process. In the figure, the one-dot chain line shows the pressure change in the adsorption tank 1, the two-dot chain line shows the pressure change in the adsorption tank 2, and the solid line shows the pressure change in the product tank 20.
【0031】又、図4の線図より吸着槽1,2の圧力は
取出工程で圧力P1 まで昇圧し、再生工程で圧力P2 ま
で減圧する(P1 >P2 )。製品タンク20の圧力は圧
力P 3 と圧力P4 との間で変動する(P3 >P4 )。From the diagram of FIG. 4, the pressure in the adsorption tanks 1 and 2 is
Pressure P in the extraction process1Up to the pressure P in the regeneration process2Well
Depressurize with (P1> P2). The product tank 20 pressure is
Power P 3And pressure PFourFluctuates between (P3> PFour).
【0032】ここで、吸着槽1,2に充填された吸着剤
1A,2Aの特性について説明する。The characteristics of the adsorbents 1A and 2A filled in the adsorption tanks 1 and 2 will be described.
【0033】図5は取り出し時間と製品タンク20の圧
力変化との関係を示す線図である。同図中、取り出し時
間(取出用弁18又は19が開弁している時間)が長く
なるにつれて製品タンク20の圧力も上昇することが分
かる。従って、圧力の高い製品ガスが要求される場合に
は、取り出し時間を長くすれば良い。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the take-out time and the change in pressure of the product tank 20. In the figure, it can be seen that the pressure of the product tank 20 also increases as the take-out time (the time during which the take-out valve 18 or 19 is open) increases. Therefore, when a product gas having a high pressure is required, the take-out time may be lengthened.
【0034】図6は取り出し時間と酸素濃度との関係を
示す線図である。同図中、所定の濃度を有する製品ガス
を得るためには、取り出し時間を最適時間Taに設定す
る必要がある。ところが、図6から分かるように、取り
出し時間を最適時間Taに近いところでは、酸素濃度が
ほぼ一定であるが、最適時間Taを外れた時間Tb,T
cの前後では、急激に酸素濃度が低下することが分か
る。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the take-out time and the oxygen concentration. In the figure, in order to obtain a product gas having a predetermined concentration, it is necessary to set the extraction time to the optimum time Ta. However, as can be seen from FIG. 6, when the take-out time is close to the optimum time Ta, the oxygen concentration is almost constant, but the times Tb, T outside the optimum time Ta are exceeded.
It can be seen that the oxygen concentration sharply decreases before and after c.
【0035】本実施例では、上記2つの特性を利用して
高圧力、高濃度が要求される場合、取り出し時間を長め
に設定することにより、例えば圧力5kgf /cm2 ,濃度
90%の酸素ガスを得ることができる。In the present embodiment, when high pressure and high concentration are required by utilizing the above two characteristics, by setting the take-out time to be longer, for example, oxygen gas having a pressure of 5 kgf / cm 2 and a concentration of 90% is used. Can be obtained.
【0036】ここで、上記吸着剤1A,2Aに使用され
るゼオライトについて説明する。Now, the zeolite used for the adsorbents 1A and 2A will be described.
【0037】ゼオライトは、空気中の窒素分子とともに
水分を吸着する性質を有する。しかも、ゼオライトの性
質上、一度ゼオライトに吸着された水分をゼオライトか
ら脱着することは難しい。Zeolite has a property of adsorbing moisture together with nitrogen molecules in the air. Moreover, due to the nature of zeolite, it is difficult to desorb the water once adsorbed to the zeolite from the zeolite.
【0038】そのため、長時間運転を継続すると、ゼオ
ライトの表面に吸着された水分の量が増加し、その分窒
素分子を吸着することができなくなる。その結果、吸着
されなかった窒素分子が製品ガス中に混入し、製品ガス
の濃度が著しく低下する。Therefore, when the operation is continued for a long time, the amount of water adsorbed on the surface of the zeolite increases, and nitrogen molecules cannot be adsorbed by that amount. As a result, non-adsorbed nitrogen molecules are mixed in the product gas, and the concentration of the product gas is significantly reduced.
【0039】制御装置28はこのような問題を解消する
制御を行う。The control device 28 performs control for solving such a problem.
【0040】つまり、酸素濃度が低下して規定濃度(例
えば酸素濃度90%)以下になった場合、取り出し時間
を短くすることにより、その分吸着槽1,2に原料空気
が供給される時間も短くなる。そのため、吸着槽1,2
内の原料空気の絶対量が減少して吸着剤1A,2Aが吸
着しなければならない窒素分子の総量も減少する。よっ
て、吸着能力が衰えたゼオライトでも十分に対応するこ
とができ、吸着槽1,2から取り出される製品ガスの酸
素濃度が規定濃度に回復する。That is, when the oxygen concentration decreases to a prescribed concentration (for example, 90% oxygen concentration) or less, by shortening the take-out time, the time period during which the raw material air is supplied to the adsorption tanks 1 and 2 is also reduced. It gets shorter. Therefore, adsorption tanks 1, 2
The absolute amount of the raw material air therein decreases, and the total amount of nitrogen molecules that the adsorbents 1A and 2A must adsorb also decreases. Therefore, it is possible to sufficiently cope with zeolite whose adsorption capacity has deteriorated, and the oxygen concentration of the product gas taken out from the adsorption tanks 1 and 2 is restored to the specified concentration.
【0041】一方、吸着能力が衰えたゼオライトは、吸
着可能な気体分子、つまり窒素分子と酸素分子の一部の
総量が減少する。そのため、ゼオライトに吸着されずに
気体の状態で吸着槽1,2内に存在する酸素分子の数が
増大し、その結果吸着槽1,2内の圧力が高くなる。従
って、取り出し時間を短くしても製品ガス圧力を高い圧
力に維持することができる。On the other hand, in the case of the zeolite whose adsorption capacity is deteriorated, the total amount of adsorbable gas molecules, that is, a part of nitrogen molecules and oxygen molecules is reduced. Therefore, the number of oxygen molecules existing in the adsorption tanks 1 and 2 in a gas state without being adsorbed by the zeolite increases, and as a result, the pressure in the adsorption tanks 1 and 2 increases. Therefore, the product gas pressure can be maintained at a high pressure even if the take-out time is shortened.
【0042】ここで、制御装置28が実行する処理につ
き図7を参照して説明する。Here, the processing executed by the control device 28 will be described with reference to FIG.
【0043】図7中、制御装置28は、ステップS1
(以下「ステップ」を省略する)で、ウォーミングアッ
プモードが設定され、コンプレッサ3及びエアドライヤ
4を始動させる。続いて、通常運転モードが設定される
と、前述した酸素発生サイクル(図2、図3参照)を行
うように各電磁弁を開閉制御する。In FIG. 7, the control device 28 controls the step S1.
In (hereinafter, “step” is omitted), the warm-up mode is set, and the compressor 3 and the air dryer 4 are started. Then, when the normal operation mode is set, each solenoid valve is controlled to open and close so as to perform the above-described oxygen generation cycle (see FIGS. 2 and 3).
【0044】次のS3では、製品タンク20に設けられ
た酸素濃度センサ27からの検出信号を読み取り、製品
タンク20内に貯留された製品ガスの酸素濃度が90%
以上であるかどうかをチェックする。もし、酸素濃度が
90%以上であるときは、吸着剤1A,2Aの吸着能力
が低下していないので、S2に戻りそのまま通常運転モ
ードを継続する。At the next S3, the detection signal from the oxygen concentration sensor 27 provided in the product tank 20 is read, and the oxygen concentration of the product gas stored in the product tank 20 is 90%.
Check if above. If the oxygen concentration is 90% or more, the adsorbing ability of the adsorbents 1A and 2A has not deteriorated, so the process returns to S2 and the normal operation mode is continued.
【0045】しかし、S3において、製品ガスの酸素濃
度が90%以下に低下したときは、製品ガスの取り出し
時間を1秒短縮するように取り出し時間を変更する。However, in S3, when the oxygen concentration of the product gas falls below 90%, the take-out time is changed so that the take-out time of the product gas is shortened by 1 second.
【0046】続いて、警報ランプ30を点灯させて作業
者に吸着剤1A,2Aの吸着能力が低下したことを知ら
せる。これは、前述したように、ゼオライトは表面に吸
着された水分の量が増加すると、窒素分子を吸着するこ
とができなくなるためである。Subsequently, the alarm lamp 30 is turned on to inform the operator that the adsorbing ability of the adsorbents 1A and 2A has decreased. This is because, as described above, zeolite cannot adsorb nitrogen molecules when the amount of water adsorbed on the surface increases.
【0047】その結果、吸着されなかった窒素分子が製
品ガス中に混入し、製品ガスの濃度が著しく低下する。
従って、上記警報ランプ30の点灯により吸着剤1A,
2Aの交換時期になったことが分かり、吸着剤1A,2
Aが使用不能になる前に交換することができ、運転途中
にいきなり運転を中断することが防止される。As a result, unadsorbed nitrogen molecules are mixed in the product gas, and the product gas concentration is significantly reduced.
Therefore, when the alarm lamp 30 is turned on, the adsorbent 1A,
It became clear that it was time to replace 2A, and adsorbents 1A and 2
A can be replaced before it becomes unusable, and sudden interruption of operation is prevented during operation.
【0048】その後、S6で60分間待機してから、S
7に進み圧力センサ26により測定された製品タンク2
0の圧力を読み取り、製品タンク20の圧力が5kgf /
cm2以下かどうかをチェックする。もし、60分間待機
して製品タンク20の圧力が5kgf /cm2 以下に低下し
たときは、S8に進み装置に異常があると判断して装置
を停止させる。Then, after waiting for 60 minutes in S6,
Proceed to 7 and the product tank 2 measured by the pressure sensor 26
0 pressure is read and the product tank 20 pressure is 5 kgf /
Check if it is less than cm 2 . If the pressure of the product tank 20 drops to 5 kgf / cm 2 or less after waiting for 60 minutes, the process proceeds to S8 and it is determined that the device is abnormal, and the device is stopped.
【0049】しかし、製品タンク20の圧力が5kgf /
cm2 以上のときは、再びS2に戻り通常製品ガスの取り
出し時間を1秒短縮させた状態の運転サイクルで酸素発
生動作を行う。又、製品ガスの酸素濃度が90%以下で
あるときは、S4で再度製品ガスの取り出し時間を1秒
短縮させ、酸素濃度が90%以上になるまで、取り出し
時間の短縮を繰り返す。However, the pressure of the product tank 20 is 5 kgf /
When it is not less than cm 2, the process returns to S2 again, and the oxygen generation operation is performed in the operation cycle in which the extraction time of the normal product gas is shortened by 1 second. When the oxygen concentration of the product gas is 90% or less, the taking-out time of the product gas is shortened again by 1 second in S4, and the shortening of the taking-out time is repeated until the oxygen concentration becomes 90% or more.
【0050】取り出し時間の変更により、取り出し時間
が通常よりも短くなりその分吸着槽1,2に原料空気が
供給される時間も短くなるため、吸着槽1,2内の原料
空気の絶対量が減少する。そのため、吸着能力が衰えた
吸着剤1A,2Aでも規定濃度の酸素ガスを生成するこ
とができる。By changing the take-out time, the take-out time becomes shorter than usual, and the time period for which the raw material air is supplied to the adsorption tanks 1 and 2 is shortened accordingly. Therefore, the absolute amount of the raw material air in the adsorption tanks 1 and 2 is Decrease. Therefore, the adsorbents 1A and 2A whose adsorbing ability is deteriorated can generate oxygen gas of a specified concentration.
【0051】又、吸着能力が衰えた吸着剤1A,2A
は、取り出し時間の短縮しても吸着可能な気体分子、つ
まり窒素分子と酸素分子の一部の総量が減少しているた
め、吸着剤1A,2Aに吸着されずに気体の状態で吸着
槽1,2内に存在する酸素分子の数が増大し、取り出し
時間を短くしても製品ガス圧力を5kgf /cm2 以上に維
持することができる。In addition, the adsorbents 1A and 2A whose adsorption ability is deteriorated
Since the total amount of gas molecules that can be adsorbed, that is, a part of nitrogen molecules and oxygen molecules, is reduced even if the extraction time is shortened, the adsorption tank 1 is not adsorbed by the adsorbents 1A and 2A and is in a gas state. , 2 increases the number of oxygen molecules present, and the product gas pressure can be maintained at 5 kgf / cm 2 or more even if the take-out time is shortened.
【0052】尚、上記実施例では、一対の吸着槽1,2
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。In the above embodiment, a pair of adsorption tanks 1 and 2 are used.
However, it is needless to say that the invention can be applied to an apparatus having two or more adsorption tanks.
【0053】又、上記実施例では、各吸着槽が窒素分子
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(例えば窒素発生装置等)にも適用できるの
は勿論である。Further, in the above embodiment, each adsorption tank is configured to adsorb nitrogen molecules, but it is needless to say that it can be applied to a configuration in which each adsorption tank adsorbs other gas molecules (for example, a nitrogen generator, etc.). Is.
【0054】[0054]
【発明の効果】上述の如く、請求項1の発明によれば、
空気供給時間変更手段により吸着槽から取り出される製
品ガスの濃度が所定値以下になっても吸着槽への圧縮空
気供給時間を短縮して製品ガスの濃度を所定値以上に戻
すことができ、吸着剤を交換せずに規定濃度の製品ガス
を生成することができるので、吸着剤の使用可能時間を
延長して吸着剤を有効に使用することができる。As described above, according to the invention of claim 1,
Even if the concentration of the product gas taken out of the adsorption tank by the air supply time changing means falls below a predetermined value, the compressed air supply time to the adsorption tank can be shortened to return the product gas concentration to a predetermined value or higher. Since the product gas having the specified concentration can be generated without exchanging the agent, the usable time of the adsorbent can be extended and the adsorbent can be effectively used.
【0055】さらに、請求項2の発明によれば、上記効
果とともに、交換時期報知手段により吸着剤の交換時期
になったことを報知して吸着剤が使用不能になる前に交
換することができので、運転途中にいきなり製品ガスの
供給が停止することを防止して、下流側への製品ガスの
安定供給を継続することができる等の特長を有する。Further, according to the invention of claim 2, in addition to the above effects, it is possible to replace the adsorbent before it becomes unusable by notifying that the replacement time of the adsorbent is reached by the replacement time notification means. Therefore, it is possible to prevent the supply of the product gas from being suddenly stopped during operation and to continue the stable supply of the product gas to the downstream side.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【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。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a gas separation device according to the present invention.
【図2】酸素生成の各工程を説明するための工程図であ
る。FIG. 2 is a process drawing for explaining each process of oxygen generation.
【図3】各工程の1サイクルを示す工程図である。FIG. 3 is a process drawing showing one cycle of each process.
【図4】吸着槽及び製品タンクの各工程における圧力変
化を示す線図である。FIG. 4 is a diagram showing a pressure change in each step of an adsorption tank and a product tank.
【図5】取り出し時間と製品タンク20の圧力変化との
関係を示す線図である。5 is a diagram showing the relationship between the take-out time and the change in pressure of the product tank 20. FIG.
【図6】取り出し時間と酸素濃度との関係を示す線図で
ある。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the take-out time and the oxygen concentration.
【図7】制御装置が実行する処理を示すフローチャート
である。FIG. 7 is a flowchart showing processing executed by the control device.
1,2 吸着槽 1A,2A 吸着剤 3 コンプレッサ 8,9 空気供給用弁 13,14 排気用弁 18,19 取出用弁 20 製品タンク 23 均圧用弁 26 圧力センサ 27 酸素濃度センサ 28 制御装置 28A 空気供給時間変更手段 28B 交換時期報知手段 1, 2 Adsorption tank 1A, 2A Adsorbent 3 Compressor 8, 9 Air supply valve 13, 14 Exhaust valve 18, 19 Extraction valve 20 Product tank 23 Pressure equalizing valve 26 Pressure sensor 27 Oxygen concentration sensor 28 Control device 28A Air Supply time changing means 28B Replacement time informing means
Claims (2)
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、 前記吸着槽から取り出される製品ガスの濃度が所定値以
下になったとき、前記吸着槽への圧縮空気供給時間を短
縮する空気供給時間変更手段と、 を備えてなることを特徴とする気体分離装置。1. A structure for supplying compressed air to an adsorption tank filled with an adsorbent to increase the pressure inside the adsorption tank, and taking out a product gas generated by the adsorbent in the adsorption tank from the adsorption tank. In the gas separation device, when the concentration of the product gas taken out from the adsorption tank becomes equal to or lower than a predetermined value, air supply time changing means for shortening the compressed air supply time to the adsorption tank is provided. Characteristic gas separation device.
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、 前記吸着槽から取り出される製品ガスの濃度が所定値以
下になったとき、前記吸着槽への圧縮空気供給時間を短
縮する空気供給時間変更手段と、 該空気供給時間変更手段により圧縮空気供給時間が短縮
されるとき、吸着剤の交換時期になったことを報知する
交換時期報知手段と、 を備えてなることを特徴とする気体分離装置。2. A structure is provided in which compressed air is supplied to an adsorption tank filled with an adsorbent to increase the pressure inside the adsorption tank, and a product gas generated by the adsorbent in the adsorption tank is taken out from the adsorption tank. In the gas separation device, the air supply time changing means for shortening the compressed air supply time to the adsorption tank when the concentration of the product gas taken out from the adsorption tank is below a predetermined value, and the air supply time changing means. When the compressed air supply time is shortened by the above, a gas separation device comprising: a replacement timing notification means for reporting that it is time to replace the adsorbent.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5178925A JPH0731825A (en) | 1993-07-20 | 1993-07-20 | Gas separator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5178925A JPH0731825A (en) | 1993-07-20 | 1993-07-20 | Gas separator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0731825A true JPH0731825A (en) | 1995-02-03 |
Family
ID=16057047
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5178925A Pending JPH0731825A (en) | 1993-07-20 | 1993-07-20 | Gas separator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0731825A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09142807A (en) * | 1995-11-14 | 1997-06-03 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Ozone concentration and storage apparatus and control thereof |
JPH09142808A (en) * | 1995-11-14 | 1997-06-03 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Control of ozonizer |
JP2008534233A (en) * | 2005-04-05 | 2008-08-28 | レスピロニクス・オキシテック・インコーポレイテッド | Portable oxygen concentrator |
JP2019058299A (en) * | 2017-09-26 | 2019-04-18 | 株式会社メトラン | Oxygen concentrator |
-
1993
- 1993-07-20 JP JP5178925A patent/JPH0731825A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09142807A (en) * | 1995-11-14 | 1997-06-03 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Ozone concentration and storage apparatus and control thereof |
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JP2008534233A (en) * | 2005-04-05 | 2008-08-28 | レスピロニクス・オキシテック・インコーポレイテッド | Portable oxygen concentrator |
JP2019058299A (en) * | 2017-09-26 | 2019-04-18 | 株式会社メトラン | Oxygen concentrator |
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