KR101302301B1

KR101302301B1 - 흡착통

Info

Publication number: KR101302301B1
Application number: KR1020070059950A
Authority: KR
Inventors: 마키야 고쿠부; 다쓰오 사이토; 도시유키 아베
Original assignee: 다이요 닛산 가부시키가이샤
Priority date: 2006-06-21
Filing date: 2007-06-19
Publication date: 2013-09-10
Also published as: CN101091863A; JP4646861B2; HK1111931A1; KR20070121534A; JP2008000662A; CN101091863B

Abstract

흡착제의 충전 높이가 낮아져도 항상 흡착제의 상면에 누름판을 틈새 없이 배치할 수 있어, 흡착통의 유지를 용이하게 실시할 수 있는 것과 함께, 항상 원하는 제품가스를 양호하게 얻을 수 있는 흡착통을 제공한다.

통체(11)의 상부에 상부 원통부(12)를 연달아 설치하고, 상기 원통부 내에 가스 유통성을 구비한 원형의 누름판(20)을 상하이동 가능하게 배치한다. 상부 원통부(12)의 상단 개구부를 가스 배관 접속구를 갖는 폐색판(30)으로 폐색하는 것과 함께, 통체(11)의 하부로부터 원통부 내에 도달하는 높이까지 충전된 흡착제(14)의 상면을 향하여 누름판(20)을 가압하기 위한 나사부재(40)를 설치한다. 나사부재 (40)를 폐색판(30)에 설치된 암나사부재(31)에 나사식 맞춤시킨다.

Description

흡착통{ADSORPTION COLUMN}

도 1은 본 발명의 제 1 형태예를 나타내는 흡착통의 일부 단면 정면도이다.

도 2는 상기 흡착통 상부의 확대 단면도이다.

도 3은 상기 흡착통의 나사부재의 장착 형태를 나타내는 확대 단면도이다.

도 4는 상기 흡착통의 누름판의 주요부 확대 단면도이다.

도 5는 본 발명의 제 2 형태예를 나타내는 흡착통의 주요부 확대 단면도이다.

도 6은 본 발명의 제 3 형태예를 나타내는 흡착통의 주요부 확대 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 흡착통 11 : 통체

11a : 경사부 12 : 상부 원통부

12a : 개구부 12b : 플랜지부

12c : 스토퍼 13 : 하부 원통부

14 : 흡착제 20 : 누름판

20a : 관통구멍 21 : 구멍이 형성된 원판

22 : 철망 23 : 패킹

24 : 링부재 30 : 폐색판

30a : 접속구 30b : 삽입관통구멍

30c : 암나사구멍 30d : 암나사구멍

30d : 삽입관통구멍 31 : 암나사부재

31a : 대좌부 31b : 통형상부

31c : 암나사구멍 31d : 수나사부

31e : 삽입관통구멍 32 : 실링

33 : 암나사부재 33a : 암나사구멍

40 : 나사부재 40a : 선단부

40b : 수나사부 40c : 각축부

41 : 자루너트 41a : 암나사부

42 : 나사부재 43 : 고리형상 시일재

44 : 너트

본 발명은, 혼합가스 중의 목적가스를 선택적으로 분리하는 흡착제를 이용하는 압력 스윙 흡착법(PSA법)에 사용되는 흡착통의 구조에 관한 것이다.

공기 등의 혼합가스 중의 특정 성분을 상대적으로 높은 압력하에서 흡착제에 흡착시켜, 흡착제에 흡착하지 않는 가스를 제품가스로 분리하는 압력 스윙 흡착법 (PSA법)이 알려져 있다. 이러한 PSA법은 흡착통 내를 상대적으로 높은 압력으로 가압하여 특정 성분을 흡착제에 흡착시키는 흡착공정과, 흡착통 내를 상대적으로 낮은 압력으로 감압하여 흡착제에 흡착된 특정 성분을 탈착시키는 재생공정을 기본공정으로 하고 있으며, 일반적으로는, 복수의 흡착통을 흡착공정과 재생공정으로 교대로 전환하는 것과 함께, 흡착공정과 재생공정 사이에 균압공정을 실시하도록 하고 있다.

이러한 PSA 장치에 이용되는 흡착통은, 통 내의 상하에 각각 설치된 스크린 사이에 흡착제를 소정의 충전밀도로 충전하고 있지만, 각 공정의 이행시에 통 내외의 압력차에 의해서 급격한 가스의 출입이 생기기 때문에, 흡착제가 요동하여 점차로 압밀(壓密)되므로 흡착제의 충전 높이가 낮아져 상부 스크린과 흡착제 상면(충전면)과의 사이에 틈새가 발생하여, 이 틈새 부분에서 흡착제가 요동하여 가루화되거나, 가스 흐름의 분포가 흐트러져 제품가스의 순도 저하를 초래하는 문제점이 있었다.

이 때문에, 흡착통 상부의 경사부 내에 복수의 스크린 부재를 분할 배치한 상부 스크린을 설치하고, 이 상부 스크린의 상부에 다수의 세라믹 볼을 얹어놓아, 흡착제가 압밀되어 충전면이 강하했을 때에, 세라믹 볼의 중량으로 상부 스크린을 흡착제 상면에 대하여 누르는 구조가 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

[특허문헌 1] 일본 특허공개공보 평성8-99012호

그러나, 특허문헌 1에 기재된 흡착통에서는, 상부 스크린이 경사부에 설치되 어 있기 때문에, 충전면의 강하에 수반하는 면적의 증대에 상부 스크린을 추수(追隨)할 수 없게 되면, 경사부와 상부 스크린 사이에 틈새가 발생하여, 이 틈새로부터 가스와 함께 흡착제가 유출되어 버릴 우려가 있었다. 또한, 급격하게 가스가 상승할 때에 상부 스크린의 떠오름을 방지하기 위해서는, 상당량의 세라믹 볼을 사용할 필요가 있기 때문에, 충전통 전체의 중량이 증대하여 설치비용 등의 상승을 초래하게 된다.

따라서 본 발명은, 흡착제의 충전 높이가 낮아져도 항상 흡착제의 상면에 누름판을 틈새 없이 배치할 수 있어 흡착통의 유지를 용이하게 실시할 수 있을 뿐만 아니라, 항상 원하는 제품가스를 양호하게 얻을 수 있는 흡착통을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 흡착통은, 제 1 의 구성에서는, 통체의 내부에 흡착제를 충전한 압력 스윙 흡착법에 사용되는 흡착통에 있어서, 상기 통체의 상부에 배치된 원통부 내에, 가스 유통성을 구비한 원형의 누름판을 상하이동 가능하게 배치하고, 상기 원통부의 상단 개구부를 가스 배관 접속구를 갖는 폐색판으로 폐색하는 것과 함께, 상기 통체의 하부로부터 상기 원통부 내에 도달하는 높이까지 충전된 흡착제의 상면을 향하여 상기 누름판을 가압하기 위한 나사부재를 설치하고, 상기 나사부재를 상기 폐색판에 설치된 암나사구멍 또는 상기 폐색판에 설치된 암나사부재에 나사식 맞춤시키는 것을 특징으로 한다.

제 2 의 구성에서는, 상기 폐색판의 위쪽으로 돌출한 상기 나사부재를 가리 는 자루너트를 상기 폐색판 또는 상기 암나사부재에 착탈 가능하게 부착하는 것을 특징으로 하고, 제 3 의 구성에서는, 상기 누름판의 외주연에, 상기 원통부의 내주벽에서 안내되는 상기 누름판을 수평으로 유지하면서 상하이동시키는 가이드편을 설치하는 것을 특징으로 한다. 또한, 제 4 의 구성에서는, 상기 원통부 내에, 상기 누름판의 하강한도를 규제하는 스토퍼를 설치하는 것을 특징으로 하고, 제 5 의 구성에서는, 상기 폐색판 또는 상기 암나사부재에 나사식 맞춤하는 것과 함께 상기 누름판에 설치한 관통구멍을 회전운동 가능하게 관통하는 나사부재를 설치하고, 상기 관통구멍을 관통한 상기 나사부재의 선단에 상기 관통구멍보다 큰 누름판 지지부재를 설치하는 것을 특징으로 한다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

도 1 내지 도 4는 본 발명의 흡착통의 제 1 형태예를 나타내고, 도 1은 흡착통의 일부 단면 정면도, 도 2는 흡착통 상부의 확대 단면도, 도 3은 나사부재의 장착 형태를 나타내는 확대 단면도, 도 4는 누름판의 주요부 확대 단면도이다.

본 형태예의 흡착통(10)은, 금속제의 세로 원통형의 통체(11)의 위쪽 및 아래쪽이 경사부(11a)에 의해서 좁아지고, 각 경사부(11a)의 중앙에는 상부 원통부(12)와 하부 원통부(13)가 각각 연이어 설치되어 있다. 흡착통(10)의 내부에는, 하부 원통부(13)의 상단에 설치된 하부 스크린으로부터, 상부 원통부(12)의 중간부까지 흡착제(14)가 충전되어 있다.

상부 원통부(12)에는, 상기 원통부(12)의 내경(內徑)보다 조금 작은 지름이고, 또한, 가스 유통성을 구비한 원형의 누름판(20)이, 흡착제(14)의 상부에 상하 이동 가능하게 설치된다. 이 누름판(20)은, 상부측으로부터, 구멍이 형성된 원판 (21), 철망(스크린)(22), 패킹(23), 링 부재(24)를 순서대로 겹쳐 포개, 볼트(25)와 너트(26)로 일체화하여 형성된다.

구멍이 형성된 원판(21)은, 상부 원통부(12)의 내경보다 작은 지름의 금속제의 원판에, 예를 들면 직경 10mm 정도의 관통구멍(21a)을 다수 형성한 것으로, 이러한 관통구멍(21a)을 통하여 대상 가스가 유통한다. 철망(22)은, 흡착제(14)가 가스에 동반하여 분출하지 않도록 하는 것으로, 구멍이 형성된 원판(21)과 대략 동일지름의 원형으로 형성되고, 흡착제(14)의 크기에 따라, 그 메쉬 사이즈를 적당히 선택하여 이용된다. 철망(22)은, 메쉬 사이즈가 다른 것을 여러 장 겹쳐서 이용할 수도 있고, 또한, 합성섬유 필터를 이용할 수도 있다.

패킹(23)은, 상부 원통부(12)의 내경보다 큰 지름의 링형상으로 형성되고, 누름판(20)을 상부 원통부(12)에 위쪽으로부터 삽입했을 때에, 외주연(23a)이 상부 원통부(12)의 내주벽을 따라서 위쪽으로 세워져, 상부 원통부(12)의 내주벽에 밀착하여 누름판(20)의 외주를 기밀하게 유지한다. 링 부재(24)는, 패킹(23)의 하면에 장착되어, 구멍이 형성된 원판(21), 철망(22), 패킹(23)을 일체화시키기 위해서 설치되는 것으로, 외경은 구멍이 형성된 원판(21)과 같은 지름으로 형성되고, 내경은 관통구멍(21a)을 막지 않을 정도로 형성되어 있다. 또한, 링 부재(24)의 외주연에는, 상부 원통부(12)의 내주벽을 따라서 아래쪽으로 연장된 가이드편(24a)이 설치되어 있다.

또한, 상부 원통부(12)의 하부 내주벽에는, 내주측에 돌출하는 복수의 스토 퍼(12c)가 설치되어 있고, 이 스토퍼(12c)에 가이드편(24a)의 하단이 접촉하는 것에 의해서 누름판(20)의 하강한도가 규제된다.

상기 상부 원통부(12)의 상단 개구부(12a)의 외주에는 플랜지부(12b)가 설치되고, 상기 플랜지부(12b)에 개구부(12a)를 폐색하는 폐색판(30)이 개스킷을 통하여 얹어 놓여지며, 볼트·너트에 의해서 고정되어 있다. 폐색판(30)에는, 중앙부에 가스 배관의 접속구(30a)가 설치되는 것과 함께, 외주부에 나사부재(40)가 설치되어 있다. 이 나사부재(40)는, 폐색판(30)에 설치된 삽입관통구멍(30b) 및 상기 삽입관통구멍(30b)의 폐색판(30) 상면에 설치된 암나사부재(31)를 관통하고, 구면형상으로 형성된 선단부(40a)가 상기 누름판(20)을 흡착제(14) 측에 가압하도록 형성되어 있다. 또한, 암나사부재(31)에는, 폐색판(30)으로부터 바깥쪽 위쪽으로 돌출한 나사부재(40)의 기단측을 가리는 자루너트(41)가 착탈 가능하게 부착되어 있다.

암나사부재(31)는, 폐색판(30)에 고착되는 원반형상의 대좌부(31a)와 상기 대좌부(31a)의 중앙으로부터 돌출하는 통형상부(31b)를 구비한 단면 하트형상으로 형성되고, 중심부에는 상기 나사부재(40)가 나사식 맞춤하는 암나사구멍(31c)이 형성되는 것과 함께, 통형상부(31b)의 바깥둘레에는 상기 자루너트(41)를 나사식 부착하는 수나사부(31d)가 형성되어 있다. 또한, 대좌부(31a)의 상면에는, 자루너트 (41)의 단면과의 사이를 밀폐하는 실링(32)이 설치되어 있다.

나사부재(40)는, 상기 구면형상으로 형성된 선단부(40a)를 갖는 수나사부 (40b)와, 상기 수나사부(40b)의 기단에 형성된 각축부(40c)를 구비하고 있다. 이 나사부재(40)는, 각축부(40c)에 걸어맞춤하는 치구를 이용하여 조이는 방향으로 회 전운동시키는 것에 의해, 수나사부(40b)가 암나사부재(31)의 암나사구멍(31c)에 나사식 맞춤하고 있기 때문에 나사부재(40)가 하강하고, 선단부(40a)가 누름판(20)의 상면에 접촉하여 누름판(20)을 흡착제(14)의 상면을 향하여 가압한다.

이와 같이 형성된 흡착통(10)에서는, PSA 장치의 운전에 수반하는 흡착통 (10)내에의 급격한 가스의 출입에 의해, 흡착제(14)가 요동하여 충전밀도가 높아져, 흡착제(14)의 충전높이가 낮아졌을 때에, 자루너트(41)를 암나사부재(31)로부터 분리하고, 나사부재(40)를 조임방향으로 회전운동시켜 나사부재(40)를 하강시키는 것에 의해, 선단부(40a)와 누름판(20)을 흡착제(140)측에 가압한다.

이것에 의해, 폐색판(30)을 분리하지 않고서도 누름판(20)을 흡착제(14)의 상면에 가압할 수 있고, 짧은 시간에 간단하게 유지를 행할 수 있다. 또한, 누름판 (20)과 흡착제(14)와의 사이나, 누름판(20)과 원통부(12)의 내주벽과의 사이에 틈새가 생기지 않기 때문에, 흡착제(14)가 틈새를 요동하여 가루화되거나 가스 흐름에 분포가 발생하여 가스 농도가 불안정하게 되거나 하는 일이 없이, 원하는 제품가스를 안정하게 공급할 수 있다.

또한, 통상의 사용시에는, 폐색판(30)으로부터 바깥쪽으로 돌출한 나사부재 (40)를 자루너트(41)로 가리고, 암나사부재(31)의 대좌부(31a)와 자루너트(41)의 단면과의 사이에 실링(32)을 설치하여 기밀하게 유지하고 있으므로, 삽입관통구멍 (30b)이나 암나사구멍(31c)을 통하여 가스가 외부에 새는 일은 없다. 게다가, 누름판(20)에 가이드편(24a)을 설치한 것에 의해, 누름판(20)이 기울어지는 것을 억제할 수 있고, 누름판(20)과 상부 원통부(12)와의 사이에 틈새가 생기는 일이 없다. 또한, 가이드편(24a)이 스토퍼(12c)에 접촉하는 것에 의해서 누름판(20)의 하강한도가 규제되어, 누름판(20)이 경사부(11a)까지 하강하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상부 스크린이 되는 누름판(20)을 나사부재(40)로 가압하므로, 자중(自重) 혹은 세라믹 볼의 중량으로 흡착제 상면에 가압하는 것에 비해 상부 스크린 부분을 대폭으로 경량화할 수 있는 것과 함께, 하부 원통부(13) 상단의 하부 스크린으로부터 상부 원통부(12) 내까지 흡착제(14)를 충전하는 것에 의해, 흡착통(10)의 소형화도 도모할 수 있다.

도 5 및 도 6은, 본 발명의 제 2, 제 3 형태예를 각각 나타내는 주요부 확대 단면도이고, 제 1 형태예와 같은 구성요소에는 동일한 부호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.

도 5에 도시된 제 2 형태예에서는, 암나사부재(31)에는, 상기 암나사구멍 (31c)을 대신하여 나사부재(40)를 삽입관통하는 삽입관통구멍(31e)을 설치하는 것과 함께, 폐색판(30)에 나사부재(40)가 나사식 맞춤하는 암나사구멍(30c)을 형성한 것이다.

도 6에 도시된 제 3 형태예에서는, 폐색판(30)에 설치한 삽입관통구멍(30d)과 나사부재(42)와의 사이를, 나사부재(42)에 장착한 고리형상 시일재(43)에 의해서 기밀하게 유지하고 있다. 이것에 수반하여 상기 자루너트(41)가 불필요해지기 때문에, 암나사부재(33)는 중앙부의 암나사구멍(33a)을 설치한 원판형상으로 형성되고, 나사부재(42)에는 고리형상 시일재(43)를 장착하기 위한 고리형상 오목홈이 형성되어 있다. 또한, 암나사구멍(33a)에 나사식 맞춤하는 나사부재(42)의 수나사 부(42a)는, 위쪽의 기단부 측에 설치되고, 고리형상 시일재(43)를 장착하는 중간부는 수나사를 설치하지 않는 축부로 하고 있다.

또한, 본 형태예에 도시된 나사부재(42)는, 그 선단부를 누름판(20)에 설치한 관통구멍(20a)으로부터 흡착제(14)측으로 돌출시키는 것과 함께, 선단부의 수나사부에 관통구멍(20a)보다 큰 너트(44)를 나사식 부착하여 누름판 지지부재로 하고, 너트(44)를 누름판(20)의 흡착제 측면에 접촉시켜 누름판(20)을 지지하도록 하고 있다.

한편, 상기 나사부재의 설치 수는, 상부 원통부의 내경 등의 조건에 따라 임의로 설정할 수 있지만, 누름판을 균일하게 가압하기 위해서는, 3개 이상의 나사부재를 동일 원주상에 등간격으로 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 나사부재의 길이가 동일하면, 폐색판으로부터 돌출한 나사부재의 상태에 의해서 누름판의 상하방향 위치나 기울기의 유무를 확인할 수 있다.

게다가, 상술의 형태예는, 통체의 상하부에 경사부를 갖는 흡착통을 이용하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 경사부를 구비하지 않고, 통체의 상하부의 지름이 통체의 몸통 지름과 동일한 대략 원기둥형상의 흡착통에 있어서도 유효하다.

본 발명의 흡착통에 의하면, 충전면이 강하했을 때에는, 폐색판의 위쪽으로 돌출한 나사부재를 조임방향으로 회전운동시키는 것에 의해, 누름판을 흡착제의 상면에 가압할 수 있고, 누름판과 흡착제와의 사이에 틈새를 생기게 하지 않기 때문 에, 흡착제의 요동에 의한 가루화나 가스의 흐름이 흐트러지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 원통부 내에 누름판을 배치하였기 때문에, 누름판을 하강시켜도 누름판과 원통부와의 사이에 틈새가 생기는 일 없어, 흡착제의 유출을 확실히 방지할 수 있다.

Claims

통체의 내부에 흡착제를 충전한 압력 스윙 흡착법에 이용되는 흡착통에 있어서, 상기 통체의 상부에 배치된 원통부 내에, 가스 유통성을 구비한 원형의 누름판을 상하이동 가능하게 배치하고, 상기 원통부의 상단 개구부를 가스 배관 접속구를 갖는 폐색판으로 폐색하는 것과 함께, 상기 통체의 하부로부터 상기 원통부 내에 도달하는 높이까지 충전된 흡착제의 상면을 향하여 상기 누름판을 가압하기 위한 나사부재를 설치하고, 상기 나사부재를 상기 폐색판에 설치한 암나사구멍 또는 상기 폐색판에 설치된 암나사부재에 나사식 맞춤시키는 것을 특징으로 하는 흡착통.
제 1 항에 있어서, 상기 폐색판의 위쪽으로 돌출한 상기 나사부재를 가리는 자루너트를 상기 폐색판 또는 상기 암나사부재에 착탈 가능하게 부착하는 것을 특징으로 하는 흡착통.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 누름판의 외주연에, 상기 원통부의 내주벽에서 안내되는 상기 누름판을 수평으로 유지하면서 상하이동시키는 가이드편을 설치하는 것을 특징으로 하는 흡착통.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 원통부 내에, 상기 누름판의 하강한도를 규제하는 스토퍼를 설치하는 것을 특징으로 하는 흡착통.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 폐색판 또는 상기 암나사부재에 나사식 맞춤하는 것과 함께 상기 누름판에 설치한 관통구멍을 회전운동 가능하게 관통하는 나사부재를 설치하고, 상기 관통구멍을 관통한 상기 나사부재의 선단에 상기 관통구멍보다 큰 누름판 지지부재를 설치하는 것을 특징으로 하는 흡착통.
제 3 항에 있어서, 상기 원통부 내에, 상기 누름판의 하강한도를 규제하는 스토퍼를 설치하는 것을 특징으로 하는 흡착통.
제 3 항에 있어서, 상기 폐색판 또는 상기 암나사부재에 나사식 맞춤하는 것과 함께 상기 누름판에 설치한 관통구멍을 회전운동 가능하게 관통하는 나사부재를 설치하고, 상기 관통구멍을 관통한 상기 나사부재의 선단에 상기 관통구멍보다 큰 누름판 지지부재를 설치하는 것을 특징으로 하는 흡착통.
제 4 항에 있어서, 상기 폐색판 또는 상기 암나사부재에 나사식 맞춤하는 것과 함께 상기 누름판에 설치한 관통구멍을 회전운동 가능하게 관통하는 나사부재를 설치하고, 상기 관통구멍을 관통한 상기 나사부재의 선단에 상기 관통구멍보다 큰 누름판 지지부재를 설치하는 것을 특징으로 하는 흡착통.