(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流量と圧力とが変動するオフガスを発生するＰＳＡ装置からのオフガスの供給装置において、
（ａ）負荷にオフガスを供給する第１タンクと、
（ｂ）第２タンクと、
（ｃ）第１タンクと第２タンクと負荷とに接続される弁装置であって、
（ｃ−１）ＰＳＡ装置からのオフガスが大流量または高圧力である第１期間（ｔ１〜ｔ２）に、
第２タンクの圧力Ｐ１が予め定める第１圧力Ｐ０１以下である第１条件（ｎ２）が成立するとき、
ＰＳＡ装置からのオフガスを、第１タンクに供給せず、第２タンクに受入れて充填し、その第２タンクからのオフガスを、負荷に供給されるオフガスの圧力が予め定める値となるように圧力制御しつつ、第１タンクに与える第１動作モード（ｎ３）を実行し、
（ｃ−２）その後、第２期間（ｔ２〜ｔ６）に、
（ｃ−２−１）第１動作モード（ｎ３）の実行中、
第１条件（ｎ２）が成立せず、負荷に供給されるオフガスの圧力Ｐ２が、第１圧力Ｐ０１未満の予め定める第２圧力Ｐ０３以上である第２条件（ｎ５）が成立するとき、
ＰＳＡ装置からのオフガスを、第１タンクに供給し、第２タンクに供給せず、第２タンクから第１タンクへのオフガスを遮断する第２動作モード（ｎ４）を実行し、
（ｃ−２−２）第２動作モード（ｎ４）の実行中、第２条件（ｎ５）が成立しなくなったとき、ＰＳＡ装置からのオフガスを、第１タンクに供給し、第２タンクに供給せず、第２タンクからのオフガスを、負荷に供給されるオフガスの圧力が予め定める値となるように圧力制御しつつ、第１タンクに与える第３動作モード（ｎ６）を実行し、
（ｃ−２−３）第３動作モード（ｎ６）の実行中、第２タンクの圧力Ｐ１が、第１圧力Ｐ０１未満で第２圧力Ｐ０３を超える予め定める第３圧力Ｐ０２（Ｐ０１＞Ｐ０２＞Ｐ０３）以上である第３条件（ｎ７）が成立するとき、第２動作モード（ｎ４）に戻り、
（ｃ−２−４）第３動作モード（ｎ６）の実行中、第３条件（ｎ７）が成立しなくなったとき、
ＰＳＡ装置からのオフガスを、第１タンクに供給し、第２タンクに供給せず、第２タンクからのオフガスを、負荷に供給されるオフガスの圧力が予め定める値となるように圧力制御しつつ、第１タンクに与える第４動作モード（ｎ８）を実行し、
負荷にオフガスをほぼ一定の流量で、圧力変動を抑制して供給する弁装置とを含むことを特徴とするＰＳＡ装置からのオフガスの供給装置。
【請求項２】
流量と圧力とが変動するオフガスを発生するＰＳＡ装置からのオフガスの供給装置において、
（ａ）負荷にオフガスを供給する第１タンクと、
（ｂ）第２タンクと、
（ｃ）第１タンクと第２タンクと負荷とに接続される弁装置であって、
（ｃ−１）ＰＳＡ装置からのオフガスが大流量または高圧力である第１期間（ｔ１〜ｔ２）に、
第２タンクの圧力Ｐ１が予め定める第１圧力Ｐ０１以下である第１条件（ｎ２）が成立するとき、
ＰＳＡ装置からのオフガスを、第１タンクに供給せず、第２タンクに受入れて充填し、その第２タンクからのオフガスを、負荷に供給されるオフガスの圧力が予め定める値となるように圧力制御しつつ、負荷に与える第１動作モード（ｎ３）を実行し、
（ｃ−２）その後、第２期間（ｔ２〜ｔ６）に、
（ｃ−２−１）第１動作モード（ｎ３）の実行中、
第１条件（ｎ２）が成立せず、負荷に供給されるオフガスの圧力Ｐ２が、第１圧力Ｐ０１未満の予め定める第２圧力Ｐ０３以上である第２条件（ｎ５）が成立するとき、
ＰＳＡ装置からのオフガスを、第１タンクに供給し、第２タンクに供給せず、第２タンクから負荷へのオフガスを遮断する第２動作モード（ｎ４）を実行し、
（ｃ−２−２）第２動作モード（ｎ４）の実行中、第２条件（ｎ５）が成立しなくなったとき、ＰＳＡ装置からのオフガスを、第１タンクに供給し、第２タンクに供給せず、第２タンクからのオフガスを、負荷に供給されるオフガスの圧力が予め定める値となるように圧力制御しつつ、負荷に与える第３動作モード（ｎ６）を実行し、
（ｃ−２−３）第３動作モード（ｎ６）の実行中、第２タンクの圧力Ｐ１が、第１圧力Ｐ０１未満で第２圧力Ｐ０３を超える予め定める第３圧力Ｐ０２（Ｐ０１＞Ｐ０２＞Ｐ０３）以上である第３条件（ｎ７）が成立するとき、第２動作モード（ｎ４）に戻り、
（ｃ−２−４）第３動作モード（ｎ６）の実行中、第３条件（ｎ７）が成立しなくなったとき、
ＰＳＡ装置からのオフガスを、第１タンクに供給し、第２タンクに供給せず、第２タンクからのオフガスを、負荷に供給されるオフガスの圧力が予め定める値となるように圧力制御しつつ、負荷に与える第４動作モード（ｎ８）を実行し、
負荷にオフガスをほぼ一定の流量で、圧力変動を抑制して供給する弁装置とを含むことを特徴とするＰＳＡ装置からのオフガスの供給装置。
【請求項３】
弁装置は、
ＰＳＡ装置からのオフガスを切換えて、第１および第２タンクに与える弁手段と、
第２タンクのオフガスを、負荷に供給するオフガスの圧力が予め定める値になるように圧力制御して、第１タンクに与える圧力制御弁と、
第１期間に、弁手段によって、ＰＳＡ装置からのオフガスを、第１タンクに与えることなく、第２タンクに貯留する弁制御手段とを含むことを特徴とする請求項１または２記載のＰＳＡ装置からのオフガスの供給装置。
【請求項４】
弁手段は、
ＰＳＡ装置と第１タンクとの間に介在される第１開閉弁と、
ＰＳＡ装置と第２タンクとの間に介在される第２開閉弁とを含み、
弁制御手段は、第１期間に、第１開閉弁を閉じ、かつ第２開閉弁を開き、第２期間に、第１開閉弁を開き、かつ第２開閉弁を閉じることを特徴とする請求項３記載のＰＳＡ装置からのオフガスの供給装置。
【請求項５】
弁手段は、
ＰＳＡ装置と第１タンクとの間に介在される開閉弁と、
ＰＳＡ装置と第２タンクとの間に介在され、ＰＳＡ装置からのオフガスを第２タンクに一方向に導く逆止弁とを含み、
弁制御手段は、第１期間に第１開閉弁を閉じ、第２期間に第１開閉弁を開くことを特徴とする請求項３記載のＰＳＡ装置からのオフガスの供給装置。
【請求項６】
流量と圧力とが変動するオフガスを発生するＰＳＡ装置からのオフガスの供給装置において、
（ａ）タンクと、
（ｂ）タンクと負荷とに接続される弁装置であって、
（ｂ−１）ＰＳＡ装置からのオフガスが大流量または高圧力である第１期間（ｔ１〜ｔ２）に、
タンクの圧力Ｐ１が予め定める第１圧力Ｐ０１以下である第１条件（ｎ２）が成立するとき、
ＰＳＡ装置からのオフガスを、タンクに受入れて充填し、そのタンクからのオフガスを、負荷に供給されるオフガスの圧力が予め定める値となるように圧力制御しつつ、負荷に与える第１動作モード（ｎ３）を実行し、
（ｂ−２）その後、第２期間（ｔ２〜ｔ６）に、
（ｂ−２−１）第１動作モード（ｎ３）の実行中、
第１条件（ｎ２）が成立せず、負荷に供給されるオフガスの圧力Ｐ２が、第１圧力Ｐ０１未満の予め定める第２圧力Ｐ０３以上である第２条件（ｎ５）が成立するとき、
ＰＳＡ装置からのオフガスを、負荷に供給し、タンクに供給せず、タンクから負荷へのオフガスを遮断する第２動作モード（ｎ４）を実行し、
（ｂ−２−２）第２動作モード（ｎ４）の実行中、第２条件（ｎ５）が成立しなくなったとき、ＰＳＡ装置からのオフガスを、負荷に供給し、タンクに供給せず、タンクからのオフガスを、負荷に供給されるオフガスの圧力が予め定める値となるように圧力制御しつつ、負荷に与える第３動作モード（ｎ６）を実行し、
（ｂ−２−３）第３動作モード（ｎ６）の実行中、タンクの圧力Ｐ１が、第１圧力Ｐ０１未満で第２圧力Ｐ０３を超える予め定める第３圧力Ｐ０２（Ｐ０１＞Ｐ０２＞Ｐ０３）以上である第３条件（ｎ７）が成立するとき、第２動作モード（ｎ４）に戻り、
（ｂ−２−４）第３動作モード（ｎ６）の実行中、第３条件（ｎ７）が成立しなくなったとき、
ＰＳＡ装置からのオフガスを、負荷に供給し、タンクに供給せず、タンクからのオフガスを、負荷に供給されるオフガスの圧力が予め定める値となるように圧力制御しつつ、負荷に与える第４動作モード（ｎ８）を実行し、
負荷にオフガスをほぼ一定の流量で、圧力変動を抑制して供給する弁装置とを含むことを特徴とするＰＳＡ装置からのオフガスの供給装置。
【請求項７】
弁手段は、
ＰＳＡ装置と負荷との間に介在される第１開閉弁と、
ＰＳＡ装置とタンクとの間に介在される第２開閉弁とを含み、
弁制御手段は、第１期間に、第１開閉弁を閉じ、かつ第２開閉弁を開き、第２期間に、第１開閉弁を開き、かつ第２開閉弁を閉じることを特徴とする請求項６記載のＰＳＡ装置からのオフガスの供給装置。
【請求項８】
弁手段は、
ＰＳＡ装置と負荷との間に介在される開閉弁と、
ＰＳＡ装置とタンクとの間に介在され、ＰＳＡ装置からのオフガスをタンクに一方向に導く逆止弁とを含み、
弁制御手段は、第１期間に第１開閉弁を閉じ、第２期間に第１開閉弁を開くことを特徴とする請求項６記載のＰＳＡ装置からのオフガスの供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＳＡ装置から発生されるオフガスを負荷に安定して供給するＰＳＡ装置からのオフガスの供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＳＡ装置は、圧力スイング吸着装置（Pressure Swing Adsorption)であり、吸着剤の圧力変動による吸着／脱着工程を繰返し、水素ガスまたは炭酸ガスなどの精製を行うために用いられる。精製したガスの残りのＣＯなどのオフガスは、たとえばガスバーナの燃料などとして工業的利用価値があり、使用にあたっては、そのオフガスの流量および圧力の周期的な変動が大きいので、オフガスの流量または圧力の変動を抑制する必要がある。
【０００３】
図１０は、先行技術の系統図である。ガス源１からのガスは、ＰＳＡ装置２に供給され、精製されたガス３が得られるとともに、その残りのオフガスは、大容量の蓄圧ドラム４に、一旦、受入れる。制御弁５を用いて、負荷へのオフガスの放出流量／圧力を平滑化しつつ、しかも受入れ量と放出量とを平衡させる。
【０００４】
図１１は、図１０に示される先行技術の特性を示す図である。ＰＳＡ装置２からは、自然状態ではオフガスが第２ラインＬ１で示される圧力を有して排出され、そのオフガスの流量は第２ラインＬ２で示されるとおりである。蓄圧ドラム４内の圧力は、第３ラインＬ３で示されるように変化する。
【０００５】
図１０および図１１に示される先行技術では、負荷に供給されるオフガスの流量および圧力の変動を抑制して平滑化するためには、蓄圧ドラム４が大形化するとともに、複数の制御弁５の複雑な制御動作を行わせる必要がある。
【０００６】
図１２は、他の先行技術の簡略化した系統図である。図１２に示される先行技術は、たとえば特開昭６０−４１５２３に開示される。ガス源７からのガスは、ＰＳＡ装置８に与えられ、精製ガス９が供給されるとともに、オフガス１０が第１槽１１に受入れられ、圧力制御弁１２から第２槽１３に供給される。圧力制御弁１２は、第２槽１３の圧力が一定値となるように圧力コントローラ１４によって制御される。
【０００７】
図１２に示される先行技術でもまた、第１槽１１を大容量とする必要があり、さもなければ第１槽１１の背圧によってＰＳＡ装置８の吸着剤の脱着のための圧力を充分に低下することができなくなってしまう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、構成を小形化してオフガスを安定に負荷に供給することができるようにしたＰＳＡ装置からのオフガスの供給装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、流量と圧力とが変動するオフガスを発生するＰＳＡ装置からのオフガスの供給装置において、
（ａ）負荷にオフガスを供給する第１タンクと、
（ｂ）第２タンクと、
（ｃ）第１タンクと第２タンクと負荷とに接続される弁装置であって、
（ｃ−１）ＰＳＡ装置からのオフガスが大流量または高圧力である第１期間（ｔ１〜ｔ２）に、
第２タンクの圧力Ｐ１が予め定める第１圧力Ｐ０１以下である第１条件（ｎ２）が成立するとき、
ＰＳＡ装置からのオフガスを、第１タンクに供給せず、第２タンクに受入れて充填し、その第２タンクからのオフガスを、負荷に供給されるオフガスの圧力が予め定める値となるように圧力制御しつつ、第１タンクに与える第１動作モード（ｎ３）を実行し、
（ｃ−２）その後、第２期間（ｔ２〜ｔ６）に、
（ｃ−２−１）第１動作モード（ｎ３）の実行中、
第１条件（ｎ２）が成立せず、負荷に供給されるオフガスの圧力Ｐ２が、第１圧力Ｐ０１未満の予め定める第２圧力Ｐ０３以上である第２条件（ｎ５）が成立するとき、
ＰＳＡ装置からのオフガスを、第１タンクに供給し、第２タンクに供給せず、第２タンクから第１タンクへのオフガスを遮断する第２動作モード（ｎ４）を実行し、
（ｃ−２−２）第２動作モード（ｎ４）の実行中、第２条件（ｎ５）が成立しなくなったとき、ＰＳＡ装置からのオフガスを、第１タンクに供給し、第２タンクに供給せず、第２タンクからのオフガスを、負荷に供給されるオフガスの圧力が予め定める値となるように圧力制御しつつ、第１タンクに与える第３動作モード（ｎ６）を実行し、
（ｃ−２−３）第３動作モード（ｎ６）の実行中、第２タンクの圧力Ｐ１が、第１圧力Ｐ０１未満で第２圧力Ｐ０３を超える予め定める第３圧力Ｐ０２（Ｐ０１＞Ｐ０２＞Ｐ０３）以上である第３条件（ｎ７）が成立するとき（ｔ３〜ｔ４）、第２動作モード（ｎ４）に戻り、
（ｃ−２−４）第３動作モード（ｎ６）の実行中、第３条件（ｎ７）が成立しなくなったとき、
ＰＳＡ装置からのオフガスを、第１タンクに供給し、第２タンクに供給せず、第２タンクからのオフガスを、負荷に供給されるオフガスの圧力が予め定める値となるように圧力制御しつつ、第１タンクに与える第４動作モード（ｎ８）を実行し、
負荷にオフガスをほぼ一定の流量で、圧力変動を抑制して供給する弁装置とを含むことを特徴とするＰＳＡ装置からのオフガスの供給装置である。
【００１０】
本発明は、流量と圧力とが変動するオフガスを発生するＰＳＡ装置からのオフガスの供給装置において、
（ａ）負荷にオフガスを供給する第１タンクと、
（ｂ）第２タンクと、
（ｃ）第１タンクと第２タンクと負荷とに接続される弁装置であって、
（ｃ−１）ＰＳＡ装置からのオフガスが大流量または高圧力である第１期間（ｔ１〜ｔ２）に、
第２タンクの圧力Ｐ１が予め定める第１圧力Ｐ０１以下である第１条件（ｎ２）が成立するとき、
ＰＳＡ装置からのオフガスを、第１タンクに供給せず、第２タンクに受入れて充填し、その第２タンクからのオフガスを、負荷に供給されるオフガスの圧力が予め定める値となるように圧力制御しつつ、負荷に与える第１動作モード（ｎ３）を実行し、
（ｃ−２）その後、第２期間（ｔ２〜ｔ６）に、
（ｃ−２−１）第１動作モード（ｎ３）の実行中、
第１条件（ｎ２）が成立せず、負荷に供給されるオフガスの圧力Ｐ２が、第１圧力Ｐ０１未満の予め定める第２圧力Ｐ０３以上である第２条件（ｎ５）が成立するとき、
ＰＳＡ装置からのオフガスを、第１タンクに供給し、第２タンクに供給せず、第２タンクから負荷へのオフガスを遮断する第２動作モード（ｎ４）を実行し、
（ｃ−２−２）第２動作モード（ｎ４）の実行中、第２条件（ｎ５）が成立しなくなったとき、ＰＳＡ装置からのオフガスを、第１タンクに供給し、第２タンクに供給せず、第２タンクからのオフガスを、負荷に供給されるオフガスの圧力が予め定める値となるように圧力制御しつつ、負荷に与える第３動作モード（ｎ６）を実行し、
（ｃ−２−３）第３動作モード（ｎ６）の実行中、第２タンクの圧力Ｐ１が、第１圧力Ｐ０１未満で第２圧力Ｐ０３を超える予め定める第３圧力Ｐ０２（Ｐ０１＞Ｐ０２＞Ｐ０３）以上である第３条件（ｎ７）が成立するとき、第２動作モード（ｎ４）に戻り、
（ｃ−２−４）第３動作モード（ｎ６）の実行中、第３条件（ｎ７）が成立しなくなったとき、
ＰＳＡ装置からのオフガスを、第１タンクに供給し、第２タンクに供給せず、第２タンクからのオフガスを、負荷に供給されるオフガスの圧力が予め定める値となるように圧力制御しつつ、負荷に与える第４動作モード（ｎ８）を実行し、
負荷にオフガスをほぼ一定の流量で、圧力変動を抑制して供給する弁装置とを含むことを特徴とするＰＳＡ装置からのオフガスの供給装置である。
【００１１】
本発明に従えば、ＰＳＡ装置から供給されるオフガスが大流量および／または高圧力で放出される第１期間ｔ１〜ｔ２では、そのオフガスを第２タンクに高圧力で充填して受入れ、貯留しておく。この第１期間では、第２タンクから、図１〜図５のように第１タンクを経て、または図６、図８および図９のように直接に、オフガスを消費するバーナなどの負荷に供給することができる。第１期間経過後の第２期間ｔ２〜ｔ６では、ＰＳＡ装置からのオフガスは第１タンクを経て負荷に供給される。このようなＰＳＡ装置からのオフガスが小流量および／または低圧力となって、負荷へのオフガスが不足する状態となった期間ｔ２〜ｔ６では、第２タンクに貯留されたオフガスを第１タンクに補給し、または第１タンクを経ることなく負荷に供給する。すなわち前述の第１期間は、後述の図４における時刻ｔ１〜ｔ２の期間であり、第２期間は時刻ｔ２〜ｔ６の期間であって、第２タンクに貯留されているオフガスが第１タンクに与えられ、または直接に負荷に供給される。こうして第１タンクから負荷には、常時、流量および圧力が平滑化されて安定化されたオフガスが、供給される。第１タンクには、第１期間における大流量または高圧力のオフガスが供給されることはなく、したがって第１タンクを、第２タンクと同様に小形化することができる。
【００１２】
ＰＳＡ装置からの高圧力のオフガスは、その高圧力のままで第２タンクに貯留されるので、負荷で使用される大量のガスを小形の第２タンクに貯留しておくことができる。ＰＳＡ装置からの第１期間に比べて小流量または低圧力となった第２期間のオフガスは、第１タンクを経て負荷に供給されるので、その第１タンクの背圧が高くなることが防がれ、これによってＰＳＡ装置における吸着剤からのオフガスの脱着、したがって吸着剤の再生を上首尾に行うことができる。
【００１３】
本発明は、弁装置は、
ＰＳＡ装置からのオフガスを切換えて、第１および第２タンクに与える弁手段と、
第２タンクのオフガスを、負荷に供給するオフガスの圧力が予め定める値になるように圧力制御して、第１タンクに与える圧力制御弁と、
第１期間に、弁手段によって、ＰＳＡ装置からのオフガスを、第１タンクに与えることなく、第２タンクに貯留する弁制御手段とを含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明に従えば、ＰＳＡ装置から大流量および／または高圧力のオフガスが供給される第１期間では、そのＰＳＡ装置からのオフガスは第１タンクには供給されず、先ず第２タンクに貯留され、この第２タンクからのオフガスは、第１タンクを経て、または第１タンクを経ることなく直接に、負荷に供給される。これによって負荷に供給されるオフガスの流量および圧力の変動が抑制される。
【００１５】
第２期間では、ＰＳＡ装置からのオフガスは第１タンクを経て負荷に供給され、そのＰＳＡ装置からのオフガスの供給が不足する状態では、第２タンクに貯留されているオフガスが第１タンクに補給される。こうして第２期間でもまた、負荷に供給されるオフガスの流量および圧力の変動が抑制される。第２タンクのオフガスが第１タンクに補給される構成では、第１タンクの働きによって、負荷に供給されるオフガスの流量、圧力の変動を緩和して抑制することができるようになる。第２タンクからのオフガスを、直接に負荷に供給することもできる。
【００１６】
負荷に供給するオフガスの圧力は、後述の実施の形態では、圧力センサ２５によって検出され、この圧力センサ２５は、図１〜図５では、第１タンクＴ１の下流側に配置され、図６、図８および図９では、第１タンクＴ１および圧力制御弁Ｖ３の合流点２７よりも下流側に配置されるけれども、本発明の実施の他の形態では、第１タンクＴ１内に設けられてもよく、あるいはまた第１タンクと前記合流点との間に設けられてもよく、さらにまた圧力制御弁Ｖ３と前記合流点との間に設けられてもよい。
【００１７】
本発明は、弁手段は、
ＰＳＡ装置と第１タンクとの間に介在される第１開閉弁と、
ＰＳＡ装置と第２タンクとの間に介在される第２開閉弁とを含み、
弁制御手段は、第１期間に、第１開閉弁を閉じ、かつ第２開閉弁を開き、第２期間に、第１開閉弁を開き、かつ第２開閉弁を閉じることを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、後述の図１に示されるように、ＰＳＡ装置からの第１期間における大流量および／または高圧力のオフガスは第２開閉弁を経て第２タンクに受入れられ、この第２タンク内のオフガスは圧力制御弁を経て第１タンクに与えられ、第１タンクからのオフガスが負荷に供給される。第２期間では、ＰＳＡ装置からのオフガスは第１開閉弁から第１タンクに受入れられ、この第１タンクからのオフガスが負荷に供給される。ＰＳＡ装置からのオフガスが不足する状態になると、第２タンクに貯留されている高圧力のオフガスは、圧力制御弁を経て第１タンクに補給される。こうして第１タンクから負荷に供給されるオフガスの流量および圧力の変動が抑制される。
【００１９】
本発明は、弁手段は、
ＰＳＡ装置と第１タンクとの間に介在される開閉弁と、
ＰＳＡ装置と第２タンクとの間に介在され、ＰＳＡ装置からのオフガスを第２タンクに一方向に導く逆止弁とを含み、
弁制御手段は、第１期間に第１開閉弁を閉じ、第２期間に第１開閉弁を開くことを特徴とする。
【００２０】
本発明に従えば、前述の第２開閉弁に代えて図６および図９に示されるように逆止弁Ｖ４が用いられ、これによって構成が簡略化されるとともに、弁制御手段による制御が簡素化される。
【００２１】
本発明は、流量と圧力とが変動するオフガスを発生するＰＳＡ装置からのオフガスの供給装置において、
（ａ）タンクと、
（ｂ）タンクと負荷とに接続される弁装置であって、
（ｂ−１）ＰＳＡ装置からのオフガスが大流量または高圧力である第１期間（ｔ１〜ｔ２）に、
タンクの圧力Ｐ１が予め定める第１圧力Ｐ０１以下である第１条件（ｎ２）が成立するとき、
ＰＳＡ装置からのオフガスを、タンクに受入れて充填し、そのタンクからのオフガスを、負荷に供給されるオフガスの圧力が予め定める値となるように圧力制御しつつ、負荷に与える第１動作モード（ｎ３）を実行し、
（ｂ−２）その後、第２期間（ｔ２〜ｔ６）に、
（ｂ−２−１）第１動作モード（ｎ３）の実行中、
第１条件（ｎ２）が成立せず、負荷に供給されるオフガスの圧力Ｐ２が、第１圧力Ｐ０１未満の予め定める第２圧力Ｐ０３以上である第２条件（ｎ５）が成立するとき、
ＰＳＡ装置からのオフガスを、負荷に供給し、タンクに供給せず、タンクから負荷へのオフガスを遮断する第２動作モード（ｎ４）を実行し、
（ｂ−２−２）第２動作モード（ｎ４）の実行中、第２条件（ｎ５）が成立しなくなったとき、ＰＳＡ装置からのオフガスを、負荷に供給し、タンクに供給せず、タンクからのオフガスを、負荷に供給されるオフガスの圧力が予め定める値となるように圧力制御しつつ、負荷に与える第３動作モード（ｎ６）を実行し、
（ｂ−２−３）第３動作モード（ｎ６）の実行中、タンクの圧力Ｐ１が、第１圧力Ｐ０１未満で第２圧力Ｐ０３を超える予め定める第３圧力Ｐ０２（Ｐ０１＞Ｐ０２＞Ｐ０３）以上である第３条件（ｎ７）が成立するとき、第２動作モード（ｎ４）に戻り、
（ｂ−２−４）第３動作モード（ｎ６）の実行中、第３条件（ｎ７）が成立しなくなったとき、
ＰＳＡ装置からのオフガスを、負荷に供給し、タンクに供給せず、タンクからのオフガスを、負荷に供給されるオフガスの圧力が予め定める値となるように圧力制御しつつ、負荷に与える第４動作モード（ｎ８）を実行し、
負荷にオフガスをほぼ一定の流量で、圧力変動を抑制して供給する弁装置とを含むことを特徴とするＰＳＡ装置からのオフガスの供給装置である。
【００２３】
本発明に従えば、図８および図９に示されるように、ＰＳＡ装置からの大流量または高圧力であるオフガスは、タンクＴ２に受入れられて貯留され、タンクＴ２からのオフガスが弁装置の圧力制御弁を介して負荷に供給され、またＰＳＡ装置からのオフガスが弁手段を介して負荷に供給される。
【００２４】
本発明は、弁手段は、
ＰＳＡ装置と負荷との間に介在される第１開閉弁と、
ＰＳＡ装置とタンクとの間に介在される第２開閉弁とを含み、
弁制御手段は、第１期間に、第１開閉弁を閉じ、かつ第２開閉弁を開き、第２期間に、第１開閉弁を開き、かつ第２開閉弁を閉じることを特徴とする。
【００２５】
本発明に従えば、図８に示されるように、第１および第２開閉弁Ｖ１，Ｖ２が用いられ、これらの第１および第２開閉弁と圧力制御弁とによって負荷に供給されるオフガスの流量および圧力の変動が抑制される。
【００２６】
本発明は、弁手段は、
ＰＳＡ装置と負荷との間に介在される開閉弁と、
ＰＳＡ装置とタンクとの間に介在され、ＰＳＡ装置からのオフガスをタンクに一方向に導く逆止弁とを含み、
弁制御手段は、第１期間に第１開閉弁を閉じ、第２期間に第１開閉弁を開くことを特徴とする。
【００２７】
本発明に従えば、図９に示されるように、開閉弁Ｖ１と逆止弁Ｖ４とが用いられ、これらの開閉弁Ｖ１と逆止弁Ｖ４と圧力制御弁Ｖ３とによって、負荷に供給されるオフガスの流量および圧力の変動が抑制される。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態の系統図である。ガス源１８からのガスは、ＰＳＡ装置１９で精製され、その精製されたガスは、管路２０から外部に供給され、残りのオフガスは、管路２１に供給される。ＰＳＡ装置１９は、切換えて使用することができる複数の吸着剤層を有し、各吸着剤層に、ガス源からのガスを加圧して接触することによって、ガス源からの精製すべき水素などのガスに含まれているＣＯなどのオフガスを選択的に吸着させ、その吸着後、吸着剤層を低圧力にしてオフガスを放出して吸着剤層を再生し、新たな吸着のために、ガス源からのガスを受入れて均圧化し、このような工程を周期的に繰返し、複数の吸着剤層の加圧、減圧の位相がずれて運転される。
【００２９】
ＰＳＡ装置１９から管路２１を経て第１タンクＴ１にオフガスが供給されるとともに、第２タンクＴ２にオフガスが供給されてそれぞれ受入れられる。第２タンクＴ２からのオフガスは、管路２２から第１タンクＴ１に供給される。オフガスは、第１タンクＴ１から管路２３を経て、たとえばガスバーナなどのオフガスを消費する負荷に、供給される。ＰＳＡ装置１９と第１タンクＴ１との間には、第１開閉弁Ｖ１が介在される。ＰＳＡ装置１９と第２タンクＴ２との間には、第２開閉弁Ｖ２が介在される。管路２２には、圧力制御弁Ｖ３が介在され、第２タンクＴ２からのオフガスを減圧し、希望する圧力を有するオフガスを第１タンクＴ１に補給する。第２タンクＴ２には第１圧力センサ２４が設けられ、第２タンクＴ２内のガス圧力を検出する。管路２３には第２圧力センサ２５が設けられ、負荷に供給されるオフガスの圧力を検出する。
【００３０】
図２は、図１に示される本発明の実施の一形態の電気的構成を示すブロック図である。第１および第２圧力センサ２４，２５からの出力は、処理回路２６に与えられる。この処理回路２６によって第１および第２開閉弁Ｖ１，Ｖ２ならびに圧力制御弁Ｖ３が制御される。
【００３１】
図３は、図１および図２に示される実施の形態の動作を説明するためのタイムチャートである。図３（１）はＰＳＡ装置１９から管路２１に自然状態で放出されるオフガスの流量の時間経過を示し、図３（２）は、図１の動作中における流量の時間経過を示し、図３（３）は図１の動作中における圧力の時間経過を示す。図３のラインＬ１１は、ＰＳＡ装置１９からのオフガスの流量を示す。このオフガスの流量は、時刻ｔ１〜ｔ６で示されるＰＳＡ装置１９の吸着動作の１周期において、大きく変動する。図３のラインＬ１２は、ＰＳＡ装置１９からライン２１に自然状態で放出されるオフガスの圧力の時間経過を示す。周期ｔ１〜ｔ６において、第１期間ｔ１〜ｔ２では、ＰＳＡ装置１９からのオフガスは、大流量であり、しかも高圧力である。第２期間ｔ２〜ｔ６では、ＰＳＡ装置から放出されるオフガスの流量と圧力は、第１期間ｔ１〜ｔ２に比べて小さい値である。この第２期間ｔ２〜ｔ６のうち、期間ｔ４〜ｔ５では吸着剤層の洗浄ガスが放出される期間であり、期間ｔ５〜ｔ６では吸着剤層の均圧化される期間であり、期間ｔ５〜ｔ６ではＰＳＡ装置１９からはオフガスが供給されない。本発明では、管路２３を経て負荷には、図３（２）のラインＬ１３で示されるように、１周期ｔ１〜ｔ６にわたり、ほぼ一定の流量で、オフガスを供給することができ、その管路２３のガス圧力、したがって第１タンクＴ１のタンク圧力はラインＬ１４で示されるように、その圧力変動が負荷に悪影響を及ぼさない程度に充分抑制される。
【００３２】
図４は、図１〜図３に示される本発明の実施の一形態の処理回路２６の動作を説明するためのフローチャートである。図５は、図１における動作を説明する簡略化した系統図である。第１および第２開閉弁Ｖ１，Ｖ２および圧力制御弁Ｖ３は、表１に示されるように動作制御される。
【００３３】
【表１】
0004260311.tif 000002
【００３４】
ＰＳＡ装置１９の１周期ｔ１〜ｔ６における第１期間ｔ１〜ｔ２では、図４のステップｎ１からステップｎ２に移り、第１圧力センサ２４によって検出されるオフガスの圧力Ｐ１が、予め定める圧力Ｐ０１以下であるとき（Ｐ１≦Ｐ０１）、ステップｎ３に移り、第１開閉弁Ｖ１を閉じ、第２開閉弁Ｖ２を開き、ＰＳＡ装置１９からの大流量、高圧力のオフガスを第２タンクＴ２に受入れて充填する（第１動作モード）。この第２タンクＴ２のオフガスは、圧力制御弁Ｖ３を経て第１タンクＴ１から管路２３を経て負荷に供給される。圧力制御弁Ｖ３は、第１圧力センサ２５によって検出される検出圧力Ｐ２が予め定める圧力となるように圧力制御され、この予め定める圧力は一定値であってもよいけれども、時間経過に伴って変化する値であってもよい。この第１期間の状態は、図５（１）に示される。
【００３５】
第２タンクＴ２に流入するオフガスの流量は図３のラインＬ１５に示され、その第２タンクＴ２の圧力はラインＬ１６で示される。第１タンクＴ１、したがって管路２３から供給されるオフガスの圧力は、前述のようにラインＬ１４に示される。第２タンクＴ２から圧力制御弁Ｖ３を経て管路２２に供給されるオフガスの流量は、ラインＬ１７で示される。ラインＬ１８は、第１タンクＴ１に供給されるオフガスの流量を示す。
【００３６】
第１圧力センサ２４によって検出される圧力Ｐ１が、予め定める圧力Ｐ０１を超えると（Ｐ１＞Ｐ０１）、ステップｎ２からステップｎ４に移り、第１開閉弁Ｖ１が開かれ、第２開閉弁Ｖ２が閉じられ、圧力制御弁Ｖ３は圧力制御動作を休止して閉弁状態に遮断される（第２動作モード）。こうして期間ｔ２〜ｔ３の運転動作が行われることになる。この動作状態は、図５（２）に示される。ステップｎ５では、第２センサ２５によって検出される圧力Ｐ２が、前記値Ｐ０１未満である予め定める値Ｐ０３以上であるか（Ｐ２≧Ｐ０３）が判断され、そうであれば、ステップｎ４の動作が繰返される。図３において第２期間ｔ２〜ｔ６中で、期間ｔ２〜ｔ３では、ステップｎ４，ｎ５の動作が実行される。
【００３７】
ステップｎ５において、第２圧力センサ２５によって検出される圧力Ｐ２が、前記予め定める値Ｐ０３未満になると（Ｐ２＜Ｐ０３）、次のステップｎ６では、第１開閉弁Ｖ１を開き、第２開閉弁Ｖ２を閉じたままの状態で、圧力制御弁Ｖ３の圧力制御動作が行われる（第３動作モード）。したがってＰＳＡ装置１９から放出される流量および圧力が低下し、負荷に不充分の状態となったとき、タンクＴ２に高圧力で充填されて貯留されているオフガスが、圧力制御弁Ｖ３によって減圧されて第１タンクＴ１に補給されることになる。こうして期間ｔ３〜ｔ４の運転動作が行われ、この動作状態は、図５（３）に示される。
【００３８】
ステップｎ７では、第１圧力センサ２４によって検出される圧力Ｐ１が、予め定める値Ｐ０２以上であるか（Ｐ１≧Ｐ０２）が判断され、そうであればステップｎ４に移る。ここで、Ｐ０１＞Ｐ０２＞Ｐ０３である。こうして図３の期間ｔ３〜ｔ４では、図４のステップｎ４〜ｎ７が繰返されて実行される。
【００３９】
期間ｔ４〜ｔ５では、ＰＳＡ装置１９から管路２１に放出されるオフガスの流量が増加し、第２圧力センサ２５によって検出される圧力が予め定める値Ｐ０３以上になることによって、ステップｎ４，ｎ５が繰返されて実行される。
【００４０】
その後、期間ｔ５〜ｔ６ではＰＳＡ装置１９からのオフガスの供給が途絶える。このとき図４のステップｎ７からステップｎ８に移り、第１開閉弁Ｖ１が開かれ、第２開閉弁Ｖ２が遮断されたままの状態で、圧力制御弁Ｖ３の圧力制御動作が行われる（第４動作モード）。
【００４１】
こうして第１期間ｔ１〜ｔ２および第２期間ｔ２〜ｔ６にわたって、ほぼ一定の流量で管路２３から負荷にオフガスを供給することができる。しかもその負荷に供給されるオフガスの圧力変動を、ラインＬ１４に示されるように抑制することができる。
【００４２】
図６は、本発明の実施の他の形態の系統図である。この実施の形態は、前述の図１〜図５に示される実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。注目すべきはこの実施の形態では、圧力制御弁Ｖ３からのオフガスは、管路２３に直接に導かれて負荷に供給される。第１タンクＴ１と圧力制御弁Ｖ３とは、合流点２７で接続され、この合流点２７の下流側で管路２３には圧力センサ２５が設けられる。この実施の形態におけるもう一つの注目すべきは、ＰＳＡ装置１９と第２タンクＴ２との間に、このＰＳＡ装置１９から第２タンクＴ２にオフガスを一方向に供給する逆止弁Ｖ４が介在される。この逆止弁Ｖ４は、前述の実施の形態における図１の第２開閉弁Ｖ２に代えて用いられる。したがってこの図６の実施の形態では、処理回路２６は、前述の第２開閉弁Ｖ２を制御する必要がなく、構成と動作制御の簡素化が図られる。その他の構成と動作は、前述の実施の形態と同様である。
【００４３】
図７は、本件発明者の実験結果を示すグラフである。図１〜図５の実施の形態において、タンクＴ１，Ｔ２を同一容積とし、しかもそれらのタンクＴ１，Ｔ２の容積を、図１０の蓄積ドラム４および図１２の第１槽１１の容積の１５％としたとき、管路２３から負荷に供給されるオフガスの流量および圧力の変動を充分に小さく抑制することができることが確認された。この図７においてラインＬ２１は、ＰＳＡ装置１９から管路２１を経て第２開閉弁Ｖ２から第２タンクＴ２に流入するオフガスの流量を示す。ラインＬ２２は、ＰＳＡ装置１９から管路２１に放出されるオフガスの圧力を示す。ラインＬ２３は、管路２３から負荷に供給されるオフガスの流量を示し、時間経過にかかわらずほぼ一定に保たれることがわかる。ラインＬ２４は、第１タンクＴ１、したがって管路２３から負荷に供給されるオフガスの圧力を示す。したがってこの負荷に供給されるオフガスの圧力は、その変動が充分抑制され、負荷に悪影響を及ぼすものではないことが理解される。ラインＬ２７は、第１タンクＴ２内の圧力を示す。
【００４４】
ラインＬ２５は、第２タンクＴ２から管路２２に圧力制御弁Ｖ３を経て供給されるオフガスの流量を示す。ラインＬ２６は、第１タンクＴ１にＰＳＡ装置１９および第１開閉弁Ｖ１を経て供給されるオフガスの流量を示す。
【００４５】
図８は、本発明の実施のさらに他の形態の系統図である。この実施の形態は、前述の図１〜図５の実施の形態に類似するけれども、注目すべきは、この実施の形態では、前述の第１タンクＴ１が省略され、第１開閉弁Ｖ１と圧力制御弁Ｖ３とが、合流点２７で接続されて、管路２３からオフガスが負荷に供給される。そのほかの構成と動作は、前述の図１〜図５の実施の形態と同様である。
【００４６】
図９は、本発明の実施のさらに他の形態の系統図である。この実施の形態は、前述の図６の実施の形態に類似するけれども、その第１タンクＴ１が省略され、第１開閉弁Ｖ１と圧力制御弁Ｖ３とが合流点２７で接続される。前述の第２開閉弁Ｖ２に代えて逆止弁Ｖ４が用いられる。そのほかの構成と動作は、前述の図６の実施の形態と同様である。
【００４７】
図１〜図６の実施の形態においては、第１および第２タンクＴ１，Ｔ２が用いられており、これらの第１および第２タンクＴ１，Ｔ２は、個別的に設けられてもよいけれども、単一の槽を、仕切板によって気密に仕切って２つの空間を形成し、各空間を、第１および第２タンクＴ１，Ｔ２として用いてもよく、このような構成は、本発明の精神に含まれる。さらに第１タンクＴ１は複数のタンクから成ってもよく、第２タンクＴ２もまた複数のタンクから成ってもよく、このことは図８および図９のタンクＴ２に関しても同様である。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１，２の本発明によれば、ＰＳＡ装置からの大流量または高圧力のオフガスは、第２タンクに高圧力で充填して受入れ、第２タンクから第１タンクを経てオフガスを負荷に供給し、その後、第２期間中、ＰＳＡ装置からのオフガスが小流量および／または低圧力となった状態で、第２タンクからオフガスを第１タンクに補給する。こうして第１タンクから負荷には、常時、流量および圧力が平滑化されて安定化されたオフガスが供給される。しかも第２タンクには高圧力でオフガスが充填され、第１タンクには第１期間の大流量または高圧力のオフガスが供給されることはなく、したがって第１および第２タンクをいずれも小形化することができ、たとえば前述の先行技術における蓄圧ドラム４（図１０参照）および第１槽１１（図１２参照）のたとえば約１５％のみの容積に低減することが可能になる。
【００４９】
さらに本発明によれば、第１および第２タンクに接続される弁装置の構成と動作の制御を簡素化することができるようになる。
【００５０】
しかも本発明によれば、第１タンクの圧力が高くなることが防がれ、したがってその背圧によってＰＳＡ装置における吸着剤の再生を上首尾に行うことができる。
【００５１】
本発明によれば、図６のように第２タンクからのオフガスを第１タンクを介することなく、直接に負荷に供給することができる。
【００５２】
請求項３の本発明によれば、ＰＳＡ装置と第１および第２タンクとの間に弁手段を介在するとともに第２タンクのオフガスを、図１〜図５のように第１タンクを介して、または図６のように直接に、負荷に供給する圧力制御弁とを用い、構成とその制御を簡略化して、負荷へのオフガスの流量および圧力の変動を容易に抑制することができるようになる。
【００５３】
請求項４の本発明によれば、ＰＳＡ装置と第１および第２タンクとの間には、図１〜図５のように第１および第２開閉弁がそれぞれ介在され、弁制御手段による第１および第２開閉弁の開閉制御を簡単な動作制御で行うことができる。
【００５４】
請求項５の本発明によれば、ＰＳＡ装置の第２タンクとの間には、図６のように逆止弁を介在することによって、弁制御手段はＰＳＡ装置と第１タンクとの間に介在された開閉弁を制御すればよく、その構成と動作制御とをさらに簡素化することができるようになる。
【００５５】
請求項６の本発明によれば、上述の第１タンクを省略し、図８および図９のように上述の第２タンクのみを用い、これによって構成の簡略化を図り、設置スペースを小さくすることができる。
【００５６】
請求項７の本発明によれば、図８のようにタンクＴ２と第１および第２開閉弁Ｖ１，Ｖ２とを用いて、負荷に供給されるオフガスの流量および圧力の変動を抑制することができる。
【００５７】
請求項８の本発明によれば、図９のようにタンクＴ２と開閉弁Ｖ１と逆止弁Ｖ４とによって、負荷に供給されるオフガスの流量および圧力の変動を抑制することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の系統図である。
【図２】図１に示される本発明の実施の一形態の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】図１〜図３に示される実施の形態の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図４】図１〜図３に示される本発明の実施の一形態の処理回路２６の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】図１における動作を説明する簡略化した系統図である。
【図６】本発明の実施の他の形態の系統図である。
【図７】本件発明者の実験結果を示すグラフである。
【図８】本発明の実施の他の形態の系統図である。
【図９】本発明の実施のさらに他の形態の系統図である。
【図１０】先行技術の系統図である。
【図１１】図１０に示される先行技術の特性を示す図である。
【図１２】他の先行技術の簡略化した系統図である。
【符号の説明】
１８  ガス源
１９  ＰＳＡ装置
２４  第１圧力センサ
２５  第２圧力センサ
Ｔ１  第１タンク
Ｔ２  第２タンク
Ｖ１  第１開閉弁
Ｖ２  第２開閉弁
Ｖ３  圧力制御弁
Ｖ４  逆止弁
【図１】
0004260311.tif 000003
【図２】
0004260311.tif 000004
【図３】
0004260311.tif 000005
【図４】
0004260311.tif 000006
【図５】
0004260311.tif 000007
【図６】
0004260311.tif 000008
【図７】
0004260311.tif 000009
【図８】
0004260311.tif 000010
【図９】
0004260311.tif 000011
【図１０】
0004260311.tif 000012
【図１１】
0004260311.tif 000013
【図１２】
0004260311.tif 000014