JPH0938443A - Gas separation device - Google Patents
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- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は製品ガスの生成効率を高めると共
に、還流パージによる製品タンクの圧力低下を防止する
といった課題を解決することを目的とする。
【解決手段】 吸着槽１，２の上部には、オリフィス２
８が配設されたパージ管路２９が接続されている。この
パージ管路２９は、高圧側の吸着槽から低圧側の吸着槽
に製品ガスを供給し、製品タンク２０の圧力低下を防止
すると共に、再生工程側の吸着槽を還流パージして吸着
剤の再生効率を高めることができる。制御回路２７は、
予め入力されたプログラムに従って制御信号を出力し、
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１８，１９、均圧用弁２２を開閉制御す
る。また、制御回路２７は、再生工程の終了前に取出工
程の吸着槽からの製品ガスを再生工程の吸着槽に還流さ
せると共に、当該再生工程の吸着槽の排気を停止させる
制御プログラムが格納されている。
(57) An object of the present invention is to solve the problems of increasing the production efficiency of product gas and preventing the pressure drop of the product tank due to reflux purging. An orifice 2 is provided above the adsorption tanks 1, 2.
The purge line 29 in which 8 is arranged is connected. The purge pipe 29 supplies the product gas from the high-pressure side adsorption tank to the low-pressure side adsorption tank to prevent the pressure drop of the product tank 20 and also to perform the reflux purging of the regeneration process side adsorption tank to remove the adsorbent. The regeneration efficiency can be increased. The control circuit 27
Output the control signal according to the program entered in advance,
Depending on each process, air supply valves 8, 9 and exhaust valves 13,
14, the take-out valves 18 and 19 and the pressure equalizing valve 22 are controlled to be opened and closed. In addition, the control circuit 27 stores a control program for causing the product gas from the adsorption tank of the extraction process to flow back to the adsorption tank of the regeneration process before the end of the regeneration process and stopping the exhaust of the adsorption tank of the regeneration process. There is.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はＰＳＡ式（Pressure
Swing Adsorption ）の気体分離装置に係り、特に吸着
槽の圧力低下を抑えて製品ガスの生成効率を高めるよう
構成した気体分離装置に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a PSA type (Pressure
Swing Adsorption) gas separation device, and more particularly to a gas separation device configured to suppress the pressure drop in the adsorption tank and increase the product gas generation efficiency.
【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】さらに、より高濃度の製品ガスを生成する
ため、吸着工程において製品タンクに貯溜された製品ガ
スを吸着槽に還流させて短時間で吸着槽内の製品ガス濃
度を高めると共に、吸着槽内の圧力を上昇させるように
していた。Further, in order to generate a higher concentration product gas, the product gas stored in the product tank in the adsorption process is returned to the adsorption tank to increase the product gas concentration in the adsorption tank in a short time, I tried to increase the internal pressure.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】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。In the above gas separation apparatus, the above steps (1) to (3) are repeated to separate and generate nitrogen. However, the compressed air supplied from the air tank of the compressor adsorbs gas molecules in the adsorption tank. Then, the pressure is increased to the optimum pressure to obtain 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.
【０００７】しかしながら、吸着工程で上記のような製
品ガスの還流を行う場合、製品タンクに貯溜された製品
ガスを吸着槽に還流させることになるため、還流動作を
行うと製品ガスを貯溜する製品タンクの圧力が低下して
製品ガスの供給圧力を確保することが難しく、製品ガス
を効率良く取り出すことが困難となるばかりか、製品ガ
スの供給量が減少してしまうといった問題がある。However, when the product gas is recirculated in the adsorption process as described above, the product gas stored in the product tank is recirculated to the adsorption tank. Therefore, when the recirculation operation is performed, the product gas is stored. There is a problem that it is difficult to secure the supply pressure of the product gas because the pressure of the tank is lowered, it is difficult to take out the product gas efficiently, and the supply amount of the product gas is reduced.
【０００８】そこで、本発明は上記問題を解決した気体
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 which solves the above problems.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は以下のような特徴を有する。本発明は、吸
着剤が充填された吸着槽に圧縮空気を供給し、該吸着槽
内の吸着剤により分離生成された製品ガスを該吸着槽か
ら取り出した後、該吸着槽内の残存気体を排気させて該
吸着剤を再生するよう構成された気体分離装置におい
て、前記吸着剤を再生する工程の終了前に他の吸着槽で
生成された前記製品ガスを当該再生工程の前記吸着槽に
還流させると共に、前記吸着槽の排気を停止させる制御
手段を備えてなることを特徴とするものである。In order to solve the above problems, the present invention has the following features. In the present invention, compressed air is supplied to an adsorption tank filled with an adsorbent, and the product gas separated and produced by the adsorbent in the adsorption tank is taken out from the adsorption tank, and then the residual gas in the adsorption tank is removed. In a gas separation device configured to exhaust and regenerate the adsorbent, the product gas generated in another adsorption tank before the step of regenerating the adsorbent is returned to the adsorption tank of the regeneration step. In addition, it is characterized by comprising a control means for stopping the exhaust of the adsorption tank.
【００１０】従って、本発明によれば、吸着剤を再生す
る工程の終了前に他の吸着槽で生成された製品ガスを当
該再生工程の吸着槽に還流させると共に、吸着槽の排気
を停止させることにより、製品タンクの圧力低下を防止
できると共に、吸着槽に圧縮空気を供給する前に吸着槽
の圧力を予め上昇させておくことができるので、吸着工
程に入ると短時間で吸着槽を吸着に必要な圧力に上昇さ
せることができる。そのため、高濃度の製品ガスを効率
良く生成することができる。Therefore, according to the present invention, before the step of regenerating the adsorbent is finished, the product gas generated in the other adsorption tank is returned to the adsorption tank of the regeneration step, and the exhaust of the adsorption tank is stopped. As a result, the pressure in the product tank can be prevented from dropping and the pressure in the adsorption tank can be raised in advance before the compressed air is supplied to the adsorption tank. Can be raised to the required pressure. Therefore, a high concentration product gas can be efficiently generated.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明になる気
体分離装置の一実施例を説明する。尚、本実施例では、
気体分離装置を窒素発生装置として使用する場合につい
て説明する。図１は窒素発生装置の概略構成図、図２は
各工程の動作を説明するための工程図、図３は１サイク
ルの圧力変化を示すタイミングチャートである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a gas separation device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment,
A case where the gas separation device is used as a nitrogen generator will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a nitrogen generator, FIG. 2 is a process diagram for explaining the operation of each process, and FIG. 3 is a timing chart showing a pressure change in one cycle.
【００１２】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酸素分子を吸着する分子ふる
いカーボンよりなる吸着剤１Ａ，２Ａが充填されてい
る。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、上記吸着剤１Ａ，２Ａが空気中の酸素分
子とともに水分を吸着する性質を有するからであり、水
分の吸着による窒素ガス生成効率を低下させることを防
止するためである。Reference numerals 1 and 2 denote first and second adsorption tanks, respectively, and the respective adsorption tanks 1 and 2 are filled with adsorbents 1A and 2A made of molecular sieving carbon for adsorbing oxygen molecules in the air. . Reference numeral 3 is a compressor that serves 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 adsorbents 1A and 2A have the property of adsorbing moisture together with oxygen molecules in the air, and are intended to prevent the nitrogen gas generation efficiency from being reduced by the adsorption of moisture.
【００１３】そして、エアドライヤ４より乾燥された空
気は、管路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、管路６，７の途中にはそれぞ
れ電磁弁からなる空気供給用弁８，９が設けられてい
る。１０，１１は排気管路で、吸着剤１Ａ，２Ａの脱着
を行なう再生工程時に吸着槽１，２の残存気体を排出す
るための管路である。また、排気管路１０，１１端部
は、排気用サイレンサ１２に接続されており、この排気
用サイレンサ１２を介して吸着剤１Ａ，２Ａから脱着さ
れた排ガス（酸素ガス）を排出する。そして、排気管路
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ように開閉される
電磁弁からなる排気用弁１３，１４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 of which are electromagnetic valves are provided in the middle of the pipelines 6 and 7. Exhaust pipes 10 and 11 are pipes for discharging the residual gas in the adsorption tanks 1 and 2 during the regeneration process for desorbing the adsorbents 1A and 2A. Further, the ends of the exhaust pipe lines 10 and 11 are connected to an exhaust silencer 12, and exhaust gas (oxygen gas) desorbed from the adsorbents 1A and 2A is exhausted through the exhaust silencer 12. In the middle of the exhaust pipes 10 and 11, exhaust valves 13 and 14 each of which is an electromagnetic valve that is opened and closed to alternately discharge the desorbed exhaust gas in the adsorption tanks 1 and 2 every half cycle are provided. There is.
【００１４】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
出す取出管路、１７は各管路１５，１６と連結した取出
管路で、管路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
出管路１７は製品タンク２０と接続されている。Reference numerals 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 pipelines 15 and 16, there are provided extraction valves 18 and 19 which are electromagnetic valves which are alternately opened under the control described later for half a cycle. The take-out pipe line 17 is connected to the product tank 20.
【００１５】２１は吸着槽１，２の製品ガス吐出側を連
通する均圧用管路である。２２は均圧用管路２２の途中
に設けられた均圧用弁である。この均圧用弁２２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 21 is a pressure equalizing conduit which connects the product gas discharge sides of the adsorption tanks 1 and 2. Reference numeral 22 is a pressure equalizing valve provided in the middle of the pressure equalizing conduit 22. The pressure equalizing valve 22 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.
【００１６】また、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管路２３が接続され
ている。この製品ガス供給管路２３には電磁弁よりなる
開閉弁２４が配設されている。２５は酸素濃度センサ
で、製品ガス供給管路２３から分岐して管路２６に配設
されており、製品タンク２０から吐出された製品ガスの
酸素濃度を測定し、その測定値に応じた検出信号を出力
する。Further, the product tank 20 is connected with a product gas supply line 23 for supplying a product gas to the downstream side. An on-off valve 24 composed of an electromagnetic valve is arranged in the product gas supply line 23. Reference numeral 25 denotes an oxygen concentration sensor, which is branched from the product gas supply pipe line 23 and arranged in the pipe line 26. The oxygen concentration sensor 25 measures the oxygen concentration of the product gas discharged from the product tank 20 and detects it according to the measured value. Output a signal.
【００１７】２７は制御回路で、予め入力されたプログ
ラムに従って制御信号を出力し、例えば図２，図３に示
す再生・吸着工程、再生・取出工程、パージ還流
・取出工程、均圧工程の各工程に応じて、空気供給用
弁８，９、排気用弁１３，１４、取出用弁１８，１９、
均圧用弁２２を開閉制御する。また、制御回路２７は、
後述するように再生工程の終了前に取出工程の吸着槽か
らの製品ガス（窒素ガス）を再生工程の吸着槽に供給し
て還流パージさせると共に、当該再生工程の吸着槽の排
気を停止させる制御プログラム（制御手段）が格納され
ている。Reference numeral 27 denotes a control circuit which outputs a control signal in accordance with a program inputted in advance, for example, each of a regeneration / adsorption process, a regeneration / extraction process, a purge reflux / extraction process, and a pressure equalization process shown in FIGS. Depending on the process, air supply valves 8 and 9, exhaust valves 13 and 14, extraction valves 18 and 19,
The equalizing valve 22 is controlled to open and close. Further, the control circuit 27
As will be described later, before the end of the regeneration process, the product gas (nitrogen gas) from the adsorption tank of the extraction process is supplied to the adsorption tank of the regeneration process to perform reflux purge, and the exhaust of the adsorption tank of the regeneration process is stopped. A program (control means) is stored.
【００１８】また、吸着槽１，２の上部には、オリフィ
ス２８が配設されたパージ管路２９が接続されている。
このパージ管路２９は、例えば高圧側の吸着槽１から低
圧側の吸着槽２に製品ガス（高濃度窒素ガス）を供給し
て再生工程側の吸着槽２を還流パージすることにより吸
着剤２Ａの再生効率を高めることができる。従って、再
生工程側の吸着槽２における吸着剤２Ａを短時間で再生
することができると共に、均圧工程の前に吸着槽２の圧
力を上昇させることができる。A purge line 29 having an orifice 28 is connected to the upper portions of the adsorption tanks 1 and 2.
The purge pipe 29 supplies the product gas (high-concentration nitrogen gas) from the high-pressure side adsorption tank 1 to the low-pressure side adsorption tank 2 to carry out reflux purging of the regeneration step side adsorption tank 2 to adsorbent 2A. The regeneration efficiency of can be improved. Therefore, the adsorbent 2A in the adsorption tank 2 on the regeneration step side can be regenerated in a short time, and the pressure in the adsorption tank 2 can be increased before the pressure equalization step.
【００１９】また、吸着槽１が再生工程となるときは、
パージ管路２９及びオリフィス２８を介して高圧側の吸
着槽２から低圧側の吸着槽１に製品ガスを供給して吸着
剤１Ａの再生効率を高めることができる。尚、オリフィ
ス２８は、パージ管路２９を流れる流量が所定以上に増
大しないように制限しており、その絞り率が製品タンク
２０に取り出される流量を確保するように設定されてい
る。When the adsorption tank 1 is in the regeneration process,
Product gas can be supplied from the high-pressure side adsorption tank 2 to the low-pressure side adsorption tank 1 through the purge pipe 29 and the orifice 28 to enhance the regeneration efficiency of the adsorbent 1A. The orifice 28 is restricted so that the flow rate through the purge line 29 does not increase more than a predetermined value, and its throttling rate is set so as to secure the flow rate taken out to the product tank 20.
【００２０】ここで、上記窒素発生装置の窒素発生サイ
クルの動作につき説明する。いま、窒素発生装置を起動
すると、制御回路２７の制御の下に、窒素発生処理が行
なわれる。まず、図２に示すように，，，の工
程が番号順に実行される。The operation of the nitrogen generation cycle of the nitrogen generator will be described below. Now, when the nitrogen generator is activated, the nitrogen generation process is performed under the control of the control circuit 27. First, as shown in FIG. 2, the steps of ... Are performed in numerical order.
【００２１】第１の吸着槽１は再生工程、第２の吸着
槽２は吸着工程（還流・昇圧工程） 空気供給用弁９が開弁され、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ると共に取出用弁１９が開
弁されて製品タンク２０内の製品ガス（窒素ガス）が第
２の吸着槽２に還流されている。そのため、第２の吸着
槽２は昇圧状態にあり、吸着剤２Ａに酸素分子が吸着さ
れる。The first adsorption tank 1 is a regeneration step, the second adsorption tank 2 is an adsorption step (reflux / pressurization step) The air supply valve 9 is opened, and the second adsorption tank 2 is compressed as a raw material gas. Air is supplied and the take-out valve 19 is opened so that the product gas (nitrogen gas) in the product tank 20 is returned to the second adsorption tank 2. Therefore, the pressure of the second adsorption tank 2 is increased, and oxygen molecules are adsorbed by the adsorbent 2A.
【００２２】一方、第１の吸着槽１は排気用弁１３が開
弁されて残存ガスが排気されて減圧状態にあり、吸着剤
１Ａに吸着していた酸素分子が脱着されて排気される吸
着剤１Ａが再生される。 第１の吸着槽１は再生工程（減圧工程）、第２の吸着
槽２は取出工程 空気供給用弁９及び取出用弁１９が開弁されているた
め、第２の吸着槽２内の圧力が製品タンク２０の圧力以
上に昇圧されると、第２の吸着槽２で生成された製品ガ
ス（窒素ガス）が製品タンク２０に取り出される。この
とき、第１の吸着槽１は再生状態のままである。On the other hand, in the first adsorption tank 1, the exhaust valve 13 is opened to exhaust the residual gas and is in a decompressed state, and the oxygen molecules adsorbed on the adsorbent 1A are desorbed and exhausted. Agent 1A is regenerated. The first adsorption tank 1 is a regeneration step (decompression step), the second adsorption tank 2 is an extraction step. Since the air supply valve 9 and the extraction valve 19 are opened, the pressure in the second adsorption tank 2 is increased. When the pressure is increased above the pressure of the product tank 20, the product gas (nitrogen gas) generated in the second adsorption tank 2 is taken out to the product tank 20. At this time, the first adsorption tank 1 remains in the regenerated state.
【００２３】そして、上記のように第１の吸着槽１は減
圧され、第２の吸着槽２は昇圧されているので、この圧
力差により第２の吸着槽２から吐出された製品ガスの一
部がパージ管路２９を通過して第１の吸着槽１に供給さ
れる。これにより、再生工程の終了前に第１の吸着槽１
の残存ガスがパージされて排気用弁１３から排気され、
吸着剤１Ａの再生が促進される。Since the first adsorption tank 1 is decompressed and the second adsorption tank 2 is pressurized as described above, one of the product gases discharged from the second adsorption tank 2 is caused by this pressure difference. Part passes through the purge line 29 and is supplied to the first adsorption tank 1. As a result, the first adsorption tank 1 is
Remaining gas is purged and exhausted from the exhaust valve 13,
Regeneration of the adsorbent 1A is promoted.
【００２４】第１の吸着槽１はパージ還流工程、第２
の吸着槽２は取出工程 排気用弁１３を閉弁させることにより、第１の吸着槽１
の排気が停止される。これにより、第１の吸着槽１はパ
ージ管路２９を介して供給された高濃度の製品ガス（窒
素ガス）で充満される。従って、第１の吸着槽１は、高
濃度の製品ガスの供給により窒素濃度が高められると共
に圧力が上昇する。The first adsorption tank 1 has a purge recirculation step, a second
Of the first adsorption tank 1 by removing the exhaust valve 13 from the adsorption tank 2 of FIG.
Exhaust is stopped. As a result, the first adsorption tank 1 is filled with the high-concentration product gas (nitrogen gas) supplied through the purge conduit 29. Therefore, in the first adsorption tank 1, the nitrogen concentration is increased and the pressure is increased by supplying the high-concentration product gas.
【００２５】一方、第２の吸着槽２では、取出用弁１９
が開弁されているので、第２の吸着槽２内で生成された
窒素ガスが製品タンク２０に取り出され、取出工程に維
持されている。このように、第１の吸着槽１が製品タン
ク２０に貯溜された製品ガスではなく、第２の吸着槽２
で生成された製品ガスにより還流パージされるため、製
品タンク２０の圧力が低下が防止される。しかも、第１
の吸着槽１がパージ管路２９を介して供給された製品ガ
スにより還流パージされている間も第２の吸着槽２で生
成された製品ガスのほとんどが製品タンク２０に供給さ
れるため、製品タンク２０の圧力は上昇することにな
り、還流パージによる製品ガスの供給不足を解消するこ
とができる。On the other hand, in the second adsorption tank 2, the extraction valve 19
Is opened, the nitrogen gas generated in the second adsorption tank 2 is taken out to the product tank 20 and maintained in the taking-out step. In this way, the first adsorption tank 1 is not the product gas stored in the product tank 20 but the second adsorption tank 2
Since the product gas generated in (1) is reflux-purged, the pressure in the product tank 20 is prevented from decreasing. And the first
Since most of the product gas generated in the second adsorption tank 2 is supplied to the product tank 20 even while the adsorption tank 1 of 1 is reflux-purged by the product gas supplied through the purge conduit 29, The pressure in the tank 20 will rise, and the shortage of the product gas supply due to the reflux purge can be resolved.
【００２６】第１の吸着槽１及び第２の吸着槽２は均
圧工程 取出用弁１９及び空気供給用弁９、排気用弁１３が閉弁
されると共に、均圧用弁２２が開弁する。これにより、
取出工程が終了した第２の吸着槽２内に残存する酸素窒
素混合ガスは、上記のように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。In the first adsorption tank 1 and the second adsorption tank 2, the pressure equalizing process: the take-out valve 19, the air supply valve 9, and the exhaust valve 13 are closed, and the pressure equalizing valve 22 is opened. . This allows
The oxygen-nitrogen mixed gas remaining in the second adsorption tank 2 that has completed the extraction step is supplied to the first adsorption tank 1 that has been depressurized to the atmospheric pressure as described above, and the adsorption tanks 1 and 2 are almost even. It becomes pressure.
【００２７】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）
（Ｃ）に示す後半〜の半サイクルを実行する。尚、
後半〜の半サイクルでは、第１の吸着槽１と第２の
吸着槽２との動作が前半〜と逆になるだけなので、
後半〜の詳細な説明は省略する。As a result, the first half of the first cycle to the end of the cycle are completed, and the air supply valve 8 and the exhaust valve 14 are opened, so that FIG.
The second half to the half cycle shown in (C) are executed. still,
In the second half-half cycle, the operations of the first adsorption tank 1 and the second adsorption tank 2 are only opposite to those of the first half-,
The detailed description of the latter half is omitted.
【００２８】かくして、吸着槽１，２からは交互に高濃
度の窒素ガスが取り出されて製品タンク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より生成される窒素ガスの濃度は安定する。ここ
で、制御回路２７が実行する窒素ガス生成処理につき、
図４のフローチャートを参照して説明する。Thus, the high concentration nitrogen gas can be alternately taken out from the adsorption tanks 1 and 2 and supplied to the product tank 20. Then, after a while after starting, the concentration of the nitrogen gas generated from the adsorption tanks 1 and 2 becomes stable. Here, regarding the nitrogen gas generation processing executed by the control circuit 27,
This will be described with reference to the flowchart of FIG.
【００２９】制御回路２７は、ステップＳ１（以下「ス
テップ」を省略する）で、スタート釦（図示せず）がオ
ンに操作されると、Ｓ２に進み、コンプレッサ３及びエ
アドライヤ４を起動させる。続いて、Ｓ３ではエアドラ
イヤ４が作動可能になるまでの待機時間Ｔが経過するま
で待機状態を保つ。そして、待機時間Ｔが経過すると、
Ｓ４に進み、排気用弁１３、空気供給用弁９、取出用弁
１９を開弁して上記吸着工程（還流昇圧工程）を設定
する。When the start button (not shown) is turned on at step S1 (hereinafter "step" is omitted), the control circuit 27 proceeds to step S2 to activate the compressor 3 and the air dryer 4. Then, in S3, the standby state is maintained until the standby time T until the air dryer 4 becomes operable. Then, when the waiting time T elapses,
Proceeding to S4, the exhaust valve 13, the air supply valve 9, and the extraction valve 19 are opened to set the adsorption step (reflux boosting step).
【００３０】そのため、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ると共に、製品タンク２０内の
製品ガス（窒素ガス）が第２の吸着槽２に還流される。
これにより、第２の吸着槽２は昇圧して酸素分子が吸着
剤２Ａに吸着される。これと同時に、第１の吸着槽１
は、残存ガスが排気されて減圧状態にあり、吸着剤１Ａ
に吸着していた酸素分子が脱着され、吸着剤１Ａが再生
される。Therefore, the compressed air as the raw material gas is supplied to the second adsorption tank 2, and the product gas (nitrogen gas) in the product tank 20 is recirculated to the second adsorption tank 2.
As a result, the pressure in the second adsorption tank 2 is increased and oxygen molecules are adsorbed by the adsorbent 2A. At the same time, the first adsorption tank 1
Is in a depressurized state because residual gas is exhausted, and the adsorbent 1A
The oxygen molecules adsorbed on the are desorbed and the adsorbent 1A is regenerated.
【００３１】次のＳ５で還流昇圧時間ｔ1 が経過したか
否かを判定する。この還流昇圧時間ｔ1 が経過すると、
上記取出工程を設定する。すなわち、空気供給用弁９
及び取出用弁１９が開弁されているため、第２の吸着槽
２内の圧力が製品タンク２０の圧力以上に昇圧される
と、第２の吸着槽２で生成された製品ガス（窒素ガス）
が製品タンク２０に取り出される。At the next step S5, it is determined whether or not the reflux boosting time t 1 has elapsed. When this reflux pressurization time t 1 elapses,
The extraction process is set. That is, the air supply valve 9
Since the extraction valve 19 is opened, when the pressure in the second adsorption tank 2 is increased to the pressure in the product tank 20 or more, the product gas (nitrogen gas) generated in the second adsorption tank 2 is generated. )
Are taken out to the product tank 20.
【００３２】これと同時に、第１の吸着槽１は減圧さ
れ、第２の吸着槽２は昇圧されているので、この圧力差
により第２の吸着槽２から吐出された製品ガスの一部が
パージ管路２９を通過して第１の吸着槽１に供給され
る。これにより、再生工程の終了前に第１の吸着槽１の
残存ガスがパージされて排気用弁１３から排気され、吸
着剤１Ａの再生が促進される。At the same time, since the first adsorption tank 1 is decompressed and the second adsorption tank 2 is pressurized, a part of the product gas discharged from the second adsorption tank 2 is caused by this pressure difference. It is supplied to the first adsorption tank 1 through the purge line 29. As a result, the residual gas in the first adsorption tank 1 is purged and exhausted from the exhaust valve 13 before the end of the regeneration step, and regeneration of the adsorbent 1A is promoted.
【００３３】そして、Ｓ６に進み、減圧時間ｔ2 が経過
したか否かを判定する。この減圧時間ｔ2 が経過する
と、Ｓ７に進み、排気用弁１３を閉弁してパージ還流
工程を設定する。すなわち、排気用弁１３を閉弁させる
ことにより、第２の吸着槽２で生成された高濃度の製品
ガス（窒素ガス）がパージ管路２９を介して第１の吸着
槽１に供給される。これにより、第１の吸着槽１は、高
濃度の製品ガスの供給により窒素濃度が高められると共
に圧力が上昇する。Then, in S6, it is determined whether or not the pressure reduction time t 2 has elapsed. When this depressurization time t 2 has elapsed, the routine proceeds to S7, where the exhaust valve 13 is closed and the purge recirculation process is set. That is, by closing the exhaust valve 13, the high-concentration product gas (nitrogen gas) generated in the second adsorption tank 2 is supplied to the first adsorption tank 1 via the purge conduit 29. . Thereby, in the first adsorption tank 1, the nitrogen concentration is increased and the pressure is increased by the supply of the high-concentration product gas.
【００３４】これと同時に、第２の吸着槽２では、取出
用弁１９が開弁されているので、第２の吸着槽２内で生
成された窒素ガスが製品タンク２０に取り出されてい
る。次にＳ８では、パージ還流時間ｔ3 が経過したか否
かを判定する。このパージ還流時間ｔ3 が経過すると、
Ｓ９に進み、空気供給用弁９及び取出用弁１９を閉弁す
ると共に、均圧用弁２２を開弁させて均圧工程を設定
する。At the same time, since the extraction valve 19 is opened in the second adsorption tank 2, the nitrogen gas generated in the second adsorption tank 2 is taken out to the product tank 20. Next, in S8, it is determined whether or not the purge reflux time t 3 has elapsed. When the purge reflux time t 3 has elapsed,
In S9, the air supply valve 9 and the extraction valve 19 are closed, and the pressure equalizing valve 22 is opened to set the pressure equalizing step.
【００３５】これにより、第２の吸着槽２内に残存する
酸素窒素混合ガスが、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。次に
Ｓ１０では、均圧時間ｔ4 が経過したか否かを判定す
る。この均圧時間ｔ 4 が経過すると、Ｓ１１で均圧用弁
２２を閉弁させて均圧工程を終了させる。続いて、Ｓ
１２で酸素濃度センサ２５により検出された製品タンク
２０の酸素濃度を監視し、規定濃度に達したか否かを判
定する。そして、製品タンク２０の酸素濃度が規定濃度
に達していないときは、後半のサイクルを実行する。As a result, it remains in the second adsorption tank 2.
First adsorption tank in which oxygen-nitrogen mixed gas is depressurized to atmospheric pressure
The pressure in each of the adsorption tanks 1 and 2 is almost equalized. next
At S10, the pressure equalization time tFourDetermines whether has passed
You. This pressure equalization time t FourWhen the time elapses, the valve for equalizing pressure in S11
The valve 22 is closed to end the pressure equalizing step. Then S
Product tank detected by oxygen concentration sensor 25 at 12
Monitor the oxygen concentration of 20 to determine whether the specified concentration has been reached.
Set. The oxygen concentration in the product tank 20 is the specified concentration.
If not reached, execute the latter half cycle.
【００３６】これ以降は、後半サイクルが実行されるが
上記Ｓ５〜Ｓ１０と同様な処理なので、ここではその説
明を省略する。Ｓ１３では、停止釦（図示せず）がオン
に操作されたか否かを判定しており、もし停止釦がオフ
のままであるときはＳ４に戻り、上記Ｓ４以降の処理を
繰り返す。しかし、停止釦がオンに操作されたときは、
Ｓ１４に移行してコンプレッサ３及びエアドライヤ４を
停止させる。After that, the latter half cycle is executed, but since it is the same processing as S5 to S10, its explanation is omitted here. In S13, it is determined whether or not a stop button (not shown) has been operated to be turned on. If the stop button remains off, the process returns to S4 and the processes of S4 and subsequent steps are repeated. However, when the stop button is turned on,
In step S14, the compressor 3 and the air dryer 4 are stopped.
【００３７】図５は上記窒素ガス生成制御による吸着槽
１，２の圧力変化及び製品タンク２０の圧力変化を示す
グラフである。尚、図５において、グラフI （一点鎖
線）は吸着槽１の圧力変化を示し、グラフII（実線）は
吸着槽２の圧力変化を示し、グラフIII （破線）は製品
タンク２０の圧力変化を示す。FIG. 5 is a graph showing the pressure change in the adsorption tanks 1 and 2 and the product tank 20 due to the nitrogen gas generation control. In FIG. 5, graph I (dashed line) shows the pressure change in the adsorption tank 1, graph II (solid line) shows the pressure change in the adsorption tank 2, and graph III (dashed line) shows the pressure change in the product tank 20. Show.
【００３８】このグラフから上記還流パージ工程で排
気用弁１３を閉弁させることにより、第２の吸着槽２で
生成された高濃度の製品ガス（窒素ガス）がパージ管路
２９を介して第１の吸着槽１に供給されることにより、
均圧工程になる前に第１の吸着槽１の圧力が上昇すると
共に高濃度の製品ガスの供給により窒素濃度が高められ
る。From this graph, by closing the exhaust valve 13 in the reflux purge step, the high-concentration product gas (nitrogen gas) generated in the second adsorption tank 2 is passed through the purge pipe 29 to the first position. By being supplied to the adsorption tank 1 of No. 1,
Before the pressure equalization step, the pressure in the first adsorption tank 1 rises and the nitrogen concentration is increased by supplying the high concentration product gas.
【００３９】そのため、均圧工程に切り換えられた時点
では、既に第１の吸着槽１の圧力が上昇し、且つ第１の
吸着槽１内の窒素濃度が高められているので、均圧工程
における第１の吸着槽１の圧力上昇及び窒素濃度が短時
間で確保される。従って、次の吸着工程（還流昇圧工
程）に移行したときは、第１の吸着槽１の圧力上昇及び
窒素生成が効率良く行われ、より高濃度の窒素ガス発生
量を確保することができる。Therefore, at the time of switching to the pressure equalization step, the pressure in the first adsorption tank 1 has already risen and the nitrogen concentration in the first adsorption tank 1 has been increased, so that the pressure equalization step is performed. The pressure rise and the nitrogen concentration in the first adsorption tank 1 are secured in a short time. Therefore, when the process proceeds to the next adsorption step (reflux boosting step), the pressure increase in the first adsorption tank 1 and the nitrogen generation are efficiently performed, and a higher concentration nitrogen gas generation amount can be secured.
【００４０】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。また、上記実施例では、
各吸着剤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。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. Further, in the above embodiment,
Although each adsorbent has a structure for adsorbing oxygen molecules, it goes without saying that each adsorbing tank can also be applied to a structure for adsorbing other gas molecules (for example, an oxygen generator).
【００４１】[0041]
【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、吸着剤を
再生する工程の終了前に他の吸着槽で生成された製品ガ
スを当該再生工程の吸着槽に還流させると共に、吸着槽
の排気を停止させるため、吸着槽に圧縮空気を供給する
前に吸着槽の圧力を予め上昇させておくことができるの
で、吸着工程に切り換わってから短時間で吸着槽を吸着
に必要な圧力に上昇させることができる。そのため、均
圧工程に切り換えられた時点では、既に吸着槽の圧力が
上昇し、且つ吸着槽内の濃度が高められているので、均
圧工程における吸着槽の圧力上昇及び濃度が短時間で確
保される。従って、次の吸着工程に移行したときは、吸
着槽の圧力上昇及び窒素生成が効率良く行われ、より高
濃度の窒素ガス発生量を確保することができる。As described above, according to the present invention, the product gas generated in another adsorption tank is returned to the adsorption tank of the regeneration step before the step of regenerating the adsorbent is finished, and Since the exhaust is stopped, the pressure in the adsorption tank can be raised in advance before supplying compressed air to the adsorption tank, so that the pressure in the adsorption tank can be adjusted to the pressure required for adsorption in a short time after switching to the adsorption process. Can be raised. Therefore, when the pressure is switched to the pressure equalization step, the pressure in the adsorption tank has already risen and the concentration in the adsorption tank has already been increased. To be done. Therefore, when the process proceeds to the next adsorption step, the pressure increase in the adsorption tank and the nitrogen generation are efficiently performed, and a higher-concentration nitrogen gas generation amount can be secured.
【００４２】さらに、吸着槽が製品タンクに貯溜された
製品ガスではなく、他の吸着槽で生成された製品ガスに
より還流パージされるため、製品タンクの圧力が低下が
防止される。しかも、吸着槽が還流パージされている間
も他の吸着槽で生成された製品ガスのほとんどが製品タ
ンクに供給されるため、製品タンクの圧力は上昇するこ
とになり、還流パージによる製品ガスの供給不足を解消
することができる。Further, since the adsorption tank is not purged with the product gas stored in the product tank but is purged with reflux by the product gas generated in another adsorption tank, the pressure in the product tank is prevented from lowering. Moreover, most of the product gas generated in the other adsorption tanks is supplied to the product tank even while the adsorption tank is reflux purged, so that the pressure of the product tank rises, and the product gas generated by the reflux purging is increased. Supply shortage can be resolved.
【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】窒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 nitrogen 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】制御回路が実行する窒素ガス生成処理のフロー
チャートである。FIG. 4 is a flowchart of a nitrogen gas generation process executed by a control circuit.
【図５】窒素ガス生成制御による吸着槽の圧力変化及び
製品タンクの圧力変化を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a pressure change in an adsorption tank and a product tank due to nitrogen gas generation control.
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 ２２ 均圧用弁 ２５ 酸素濃度センサ ２７ 制御回路 ２８ オリフィス ２９ パージ管路 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 22 Pressure equalizing valve 25 Oxygen concentration sensor 27 Control circuit 28 Orifice 29 Purge pipe Road
Claims (1)
供給し、該吸着槽内の吸着剤により分離生成された製品
ガスを該吸着槽から取り出した後、該吸着槽内の残存気
体を排気させて該吸着剤を再生するよう構成された気体
分離装置において、 前記吸着剤を再生する工程の終了前に他の吸着槽で生成
された前記製品ガスを当該再生工程の前記吸着槽に還流
させると共に、前記吸着槽の排気を停止させる制御手段
を備えてなることを特徴とする気体分離装置。1. A residual gas in the adsorption tank after compressed air is supplied to the adsorption tank filled with the adsorbent and the product gas separated and produced by the adsorbent in the adsorption tank is taken out from the adsorption tank. In a gas separation device configured to exhaust the adsorbent to regenerate the adsorbent, the product gas generated in another adsorption tank before the end of the step of regenerating the adsorbent is added to the adsorption tank of the regeneration step. A gas separation device comprising a control means for causing the adsorption tank to stop exhausting while recirculating.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7197483A JPH0938443A (en) | 1995-08-02 | 1995-08-02 | Gas separation device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7197483A JPH0938443A (en) | 1995-08-02 | 1995-08-02 | Gas separation device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0938443A true JPH0938443A (en) | 1997-02-10 |
Family
ID=16375233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7197483A Pending JPH0938443A (en) | 1995-08-02 | 1995-08-02 | Gas separation device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0938443A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6167349A (en) * | 1998-04-02 | 2000-12-26 | Btech, Inc. | Battery parameter measurement |
| JP2002130530A (en) * | 2000-05-23 | 2002-05-09 | Litton Syst Inc | Linear gas valve cycle control, cutoff valve and test thereof |
| JP2003093826A (en) * | 2001-09-21 | 2003-04-02 | Tokico Ltd | Gas separator |
| CN112628782A (en) * | 2021-01-12 | 2021-04-09 | 辽宁科技学院 | Industrial flue gas desulfurization and dust removal device and implementation method thereof |
-
1995
- 1995-08-02 JP JP7197483A patent/JPH0938443A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6167349A (en) * | 1998-04-02 | 2000-12-26 | Btech, Inc. | Battery parameter measurement |
| JP2002130530A (en) * | 2000-05-23 | 2002-05-09 | Litton Syst Inc | Linear gas valve cycle control, cutoff valve and test thereof |
| JP4730682B2 (en) * | 2000-05-23 | 2011-07-20 | カールトン ライフ サポート システムズ インコーポレーテッド | Control system for controlling a gas generation system |
| JP2003093826A (en) * | 2001-09-21 | 2003-04-02 | Tokico Ltd | Gas separator |
| CN112628782A (en) * | 2021-01-12 | 2021-04-09 | 辽宁科技学院 | Industrial flue gas desulfurization and dust removal device and implementation method thereof |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
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