(57)【要約】【課題】  気体分離装置の故障時におけるユーザの利便性を向上する。【解決手段】  圧縮空気供給源と吸着槽との間の圧縮気体の圧力を検出する圧力検出手段と、検出圧力に応じて運転を制御する制御部を有する気体分離システムにおいて、  前記制御部は、前記検出圧力が第１規定値を下回った場合、吸着工程の時間を長くするか、または前記圧縮空気供給源を停止することを特徴とする気体分離装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気供給源と吸着槽との間の供給経路に圧縮気体の圧力を検出する圧力検出手段と、検出圧力に応じて運転を制御する制御部を有し、
前記制御部は、前記検出圧力が第１規定値を下回った場合、吸着工程の時間を長くするか、または前記圧縮空気供給源を停止することを特徴とする気体分離装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記圧縮気体の供給経路には圧縮気体を貯留する空気槽を備え、
前記圧力検出手段は、前記空気槽と前記吸着層槽との間の圧力を検出することを特徴とする気体分離装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記制御部は、前記第１規定よりも低い第２規定値を下回った場合、気体分離装置の運転を停止することを特徴とする気体分離装置。
【請求項４】
圧縮空気供給源と、吸着槽と、前記圧縮空気供給源と前記吸着槽との間の圧縮気体の圧力を検出する圧力検出手段と、前記検出圧力に応じて運転を制御する制御部を有する気体分離システムにおいて、
前記制御部は、前記圧縮空気供給源を停止することを特徴とする気体分離装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記圧縮気体の供給経路には圧縮気体を貯留する空気槽を備え、
前記圧力検出手段は、前記空気槽と前記吸着層槽との間の圧力を検出することを特徴とする気体分離装置。
【請求項６】
請求項４において、
前記制御部は、前記第１規定よりも低い第２規定値を下回った場合、気体分離装置の運転を停止することを特徴とする気体分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、PSA(Pressure Swing Adsorption)式気体分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のPSA(Pressure Swing Adsorption)式気体分離装置に、特許文献１がある。
【０００３】
特許文献１は、第1、第2吸着筒の導出側と外部使用側との間に、吸着後の気体の流通量を絞るメーンオリフィス１８を設けることで、吸着筒内の急激な圧力低下と、不用意な運転停止を阻止することができるとするものである。
【０００４】
ただし、メーンオリフィス１８が機能しない場合の安全装置として、圧縮機１、圧力調整器３、ドレンフィルタ４、ミストフィルタ５の順に供給する圧縮空気の経路中、ドレンフィルタ４とミストフィルタ５の間に圧力センサ６を設け、検知圧力が設定圧力以下になったときに、圧縮機１の運転を停止したものと判断して、再生運転を停止することが、段落番号００１７乃至００４２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2002-143631号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の気体分離装置では、メーンオリフィス１８が機能するしないにかかわらず、圧力センサ６により、圧縮機１または圧力調整器３からの圧縮気体圧力が低下すると、再生運転が停止するが、圧縮機へ停止指示をしていない。圧縮機の劣化や配管漏れのような異常の場合、圧縮機の運転は継続することになり、ユーザが異常に気が付けない可能性がある。
【０００７】
また、上記従来の気体分離装置では、再生運転がいきなり停止される点でも、ユーザの利便性が低い。
【０００８】
本発明の目的は、気体分離装置の異常発生時におけるユーザの利便性を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記課題を解決するものであるが、代表例を挙げると次のとおである。
【００１０】
圧縮空気を貯蔵する空気槽から吸着槽に供給される間の経路に圧力検出手段を設け、圧力が規定の圧力を下回った場合、吸着工程を長くするか、気体分離装置だけでなく、圧縮空気供給源の運転も停止する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、気体分離装置の異常発生時におけるユーザの利便性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１における気体分離装置を示す全体構成図である。
【図２】実施例１の各工程の吸着槽の状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本実施例を説明する。
【実施例１】
【００１４】
以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は本発明に係る第１実施形態の気体分離装置を示す構成図である。図１に示す実施例１の気体分離装置１はＰＳＡ式の気体分離装置である。気体分離装置１には、圧縮空気を供給する圧縮空気供給源２と圧縮空気を流す配管３と、配管３の途中に設けられて圧縮空気から塵埃等を除去するエアフィルタ４が接続されている。
【００１６】
気体分離装置には、配管３の端末に接続されエアフィルタ４で清浄処理された圧縮空気を貯留させる空気槽５と圧縮空気を流す配管６を有している。
【００１７】
圧力検知手段７は、吸着槽の一次側にあり、本実施例では配管６の途中に設けられている。圧力検知手段７の位置は、配管３にあってもよいが圧力変動を考慮し、空気槽５や配管６に設置することが好ましい。
【００１８】
配管６の端末位置には一対の配管８が接続されている。これら配管８には、それぞれ流路を開閉する供給弁９が途中に設けられており、端末には酸素分子を吸着して窒素ガスを製品ガスとして取り出すための吸着槽１０がそれぞれ接続されている。
【００１９】
また、一対の配管８には、それぞれ供給弁９と吸着槽１０との間位置に配管１１が接続されており、これら配管１１には、途中に流路を開閉する排気弁１２が、端末に消音用のフィルタ付きの排気サイレンサ１３が設けられている。また、一対の配管８には、互いの配管１１と吸着槽１０との間位置を結ぶように配管１４が接続されており、この配管１４には流路を開閉する一対の下均圧弁１５が設けられている。
【００２０】
一対の吸着槽１０には、酸素分子を吸着する吸着手段である吸着剤が充填されている。吸着剤は、具体的には分子ふるいカーボンやゼオライト等を用いている。
【００２１】
一対の吸着槽１０には、端末位置で互いに合流する配管１６がそれぞれ接続されている。これら配管１６には、互いの吸着槽１０側同士を結ぶように配管１７が接続されており、この配管１７には絞り１８が設けられている。また、一対の配管１６には、互いの配管１７よりも吸着槽１０とは反対側同士を結ぶように配管１９が接続されており、この配管１９には流路を開閉する一対の上均圧弁２０が設けられている。また、一対の配管１６には、それぞれの配管１９よりも吸着槽１０とは反対側に流路を開閉する取出弁２１がそれぞれ設けられている。
【００２２】
一対の配管１６の合流位置には配管２２が接続されており、この配管２２の端末位置には窒素ガスを貯留させる製品槽としての窒素槽２３が接続されている。この窒素槽２３には、端末位置が吐出口２４とされた配管２５が接続されており、この配管２５の途中位置には窒素槽２３側から順に、塵埃等を除去するとともにガスの流量を調整するフィルタレギュレータ２６、流路を開閉する吐出弁２７、ガスの流量を調整する流量調整弁２８が設けられている。
【００２３】
配管２５のフィルタレギュレータ２６と吐出弁２４との間位置には配管２９および配管３０が接続されており、配管２９には、配管２９側から順に、流路を開閉する開閉弁３１と、ガスの流量を調整する流量調整弁３２と、サイレンサ３３とが設けられている。配管３０には、配管３０側から順に、流路を開閉する開閉弁３４と、ガスの流量を調整する流量調整弁３５と、酸素濃度を検出する酸素センサ３６とが設けられている。
【００２４】
圧力検知手段７および酸素センサ３６は制御部３７に通信可能に接続されており、検出信号を制御部３７に出力する。
【００２５】
また、供給弁９、排気弁１２、下均圧弁１５、上均圧弁２０、取出弁２１、吐出弁２７、流量調整弁２８、開閉弁３１、流量調整弁３２、開閉弁３４および流量調整弁３５は、制御部３７に通信可能に接続されており、制御部３７からの指令で作動する。
【００２６】
気体分離装置１にあっては、以下の（ａ）〜（ｄ）の工程を順次行うように構成されている。図２に各工程の吸着槽の状態を示す。
【００２７】
（ａ）吸着工程：圧縮空気供給源２により圧縮され空気槽５に貯留された圧縮空気を、供給弁９を開くことで、吸着剤が充填された吸着槽Ａ１０-aに導入するとともに、窒素槽２３に残存する窒素ガスを、取出弁２１-aを開くことで吸着槽Ａ１０-aに還流して吸着槽１０-a内を昇圧させ、圧力を利用して吸着剤に酸素分子を吸着させる工程。
【００２８】
（ｂ）取出工程：吸着工程から引き続いて、空気槽５から圧縮空気を吸着槽Ａ１０-aに導入し続けると同時に、吸着剤により分離生成された窒素ガスを吸着槽Ａ１０-aより取り出して窒素槽２３に貯留させる工程。
【００２９】
（ｃ）均圧工程：上均圧弁２０および下均圧弁１５の開閉により取出工程終了後の均圧化を図り、次回の吸着工程の吸着効率を高めて、より高純度の窒素ガスを生成するための工程。
【００３０】
（ｄ）再生工程：均圧工程終了後の吸着槽Ａ１０-a内を排気弁１２-aを開くことにより配管１１を介して大気開放して吸着剤に吸着された酸素分子を脱着することにより吸着剤を再生する工程。なお、この再生工程において、排気弁１２-a以外の吸着槽Ａ１０-aに関連する供給弁９-a、下均圧弁１５、上均圧弁２０および取出弁２１-aは、閉状態とする。
【００３１】
制御部３７は、これらの各工程（ａ）〜（ｄ）の切り替えを、あらかじめ設定された時間、あるいは空気槽５、吸着槽Ａ１０-a, 吸着槽Ｂ１０- bおよび窒素槽２３等の圧力条件に基づいて、吸着槽Ａ１０-a, 吸着槽Ｂ１０- bに配置された供給弁９-a,b、排気弁１２-a,b、下均圧弁１５、上均圧弁２０および取出弁２１-a,bの開閉を制御することにより行う。しかも、各工程（ａ）〜（ｄ）の切り替えを、各吸着槽毎に繰り返し行い、各吸着槽における工程が連携して実行されるように、すなわち、一方の吸着槽で吸着工程および取出工程が完了し、他方の吸着槽で再生工程が完了した後、均圧工程を行うように、制御部３７は制御する。
【００３２】
先記のように (ａ)の吸着工程では、吸着槽Ａ１０-aの昇圧には、圧縮空気を導入するとともに、窒素槽２３から窒素ガスを還流している。圧縮空気の圧力が低下した場合は、窒素槽２３からの還流が増える。圧縮空気の導入が少ない分、窒素ガスの生成量が少なくなり、窒素槽２３の窒素ガスの圧力、純度が低下する。また均圧工程で、もう一方の吸着槽Ｂ１０-bと均圧したうえ、再生工程で排気されるため、還流が増えるほど、生成した窒素ガスの放気が増えることとなる。
【００３３】
そのため制御部３７は、圧力検知手段７で検出した吸着槽の一次側圧力が一定時間規定値より低下した場合に異常と判断し、気体分離装置１だけでなく、圧縮空気供給源２も停止させる。
【００３４】
従来の気体分離装置は窒素ガスの純度が悪化して仕様値を満足しなくなると窒素ガスの吐出を停止させる。その場合でも、気体分離装置の運転は継続し、圧縮空気の圧力が低い状態では、純度が改善せずに圧縮空気供給源２の無駄な運転も続いてしまう。本発明では、気体分離装置１だけでなく、圧縮空気供給源２も停止しているので無駄な運転の防止になる。また気体分離装置が停止することで、還流の増加による精製した窒素の圧力、純度の低下を防ぎ、省エネと修理後の窒素ガスの取出しまでの時間の短縮となる。
【００３５】
さらに、大きな音を発生する圧縮空気供給源２が停止することで、ユーザは早期に異常に気が付くことができる。
【００３６】
吸着工程に入った直後、圧縮空気の圧力は低下するが、吸着槽１０の圧力が上昇していくとともに、吸着工程前の程度まで戻る。停止するまでの時間は、例えば吸着工程の半分程度の時間で、圧縮空気の圧力が規定値以上にならない場合は、異常と判断し、圧縮空気供給源２を停止させても良い。
【実施例２】
【００３７】
本実施例については、圧縮空気の圧力の規定値に段階を設けて制御する気体分離装置について説明する。実施例１と異なる点は、制御部３７は圧縮空気の圧力が第１規定値以下になった場合、気体分離装置１及び圧縮空気供給源２は運転を継続するが、気体分離装置１が警報を出力する点及び圧縮空気の圧力が更に低下し、第２規定値（第１規定値未満）以下になった場合、実施例１と同様に気体分離装置１及び圧縮空気供給源２を停止させる点である。本実施例では２段階としたが、３段階以上の多段階であっても良い。
【００３８】
装置停止の前に警報を出力することで、圧縮空気供給源２の異常や、配管異常等に事前の対処ができ、顧客への影響を小さくすることができる。
【実施例３】
【００３９】
実施例１では、気体分離装置１及び圧縮空気供給源２をいきなり停止していたが、本実施例では、圧縮空気の圧力に規定値に複数の段階を設け、最終段階までの段階では、吸着工程の時間を徐々に長くなるように制御する。
【００４０】
機器構成は実施例１、２と同構成で、制御部３７は実施例２と同様に圧縮空気の圧力の規定値に段階を設けており、圧縮空気が低下し、第１規定値以下になったときに、吸着工程の時間を長くする。吸着工程を長くすることで、吸着槽１０の圧力が高くなり、窒素槽２３の窒素ガスの圧力と純度が向上する。
【００４１】
それでも、圧縮空気が低下し、第２規定値以下になった場合は、制御部２７は、気体分離装置１を停止する。本実施例では、圧縮空気供給源２の停止を付加してもよいが、必須構成ではない。
【実施例４】
【００４２】
本実施例については、実施例１〜３の構成の圧力検知手段７が流量検知手段の場合について説明する。
【００４３】
機器構成は実施例１〜３と異なる点は、圧力検知手段７が流量検知手段になっており、実施例１〜３の圧縮空気の圧力の規定値を圧縮空気の流量の規定値としている点である。規定値以下となった場合に同様の制御を行う。
【実施例５】
【００４４】
本実施例は、実施例１乃至４の気体分離装置１において、気体分離装置１の運転開始時、空気槽５の圧力が規定値を超えていない場合、気体分離装置１の運転を開始させないようしたものである。圧縮空気供給源２を駆動させて空気槽５に規定値の圧力が充填されるまで待つ必要があるからである。これにより、気体分離装置１の無駄な運転を防ぎ、精製した窒素槽の放気を防止する。また気体分離装置１が運転しないため、圧縮空気供給源２の異常や、先行運転の忘れを発見することが可能となる。
【符号の説明】
【００４５】
１…気体分離装置、２…圧縮空気供給源、３…配管、４…エアフィルタ、５…空気槽、６…配管、７…圧力検知手段、８…配管、９…供給弁、１０…吸着槽、１１…配管、１２…排気弁、１３…排気サイレンサ、１４…配管、１５…下均圧弁、１６…配管、１７…配管、１８…絞り、１９…配管、２０…上均圧弁、２１…取出弁、２２…配管、２３…窒素槽、２４…吐出口、２５…配管、２６…フィルタレギュレータ、２７…吐出弁、２８…流量調整弁、２９…配管、３０…配管、３１…開閉弁、３２…流量調整弁、３４…開閉弁、３５…流量調整弁、３７…制御部
【図１】
2019042613.tif 000003
【図２】
2019042613.tif 000004