JPH0691924B2 - 圧力スイングガス分離装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧力スイングガス分離装置、特に酸素又は窒
素の連続分離に適した圧力スイングガス分離装置に関す
る。

〔従来の技術〕

加圧吸着真空脱着型圧力スイングガス分離装置として
は、従来、ガス吸着材が充填された吸着塔が１塔式のも
のと２塔式のものが用いられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

１塔式の圧力スイングガス分離装置は、システムはシン
プルであるが、ガスの連続吸脱着を行なうことは不可能
である。

また２塔式の圧力スイングガス分離装置では、ガスの連
続吸脱着を行うことは可能であるが、効率よく連続して
これを行なうためには原料空気ブロワ、真空ポンプ、及
び付設される最低６個の遠隔作動弁が必要で、システム
が複雑であり、またこの遠隔操作弁を制御するコントロ
ール装置も複雑となつている。本発明は、以上の問題点
を解決した圧力スイングガス分離装置を提供しようとす
るものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の圧力スイングガス分離装置は、ガス吸着材が充
填された２塔式の吸着塔及び１個のポンプを備えた圧力
スイングガス分離装置において、筒状チヤンバと同チヤ
ンバ内を移動しその両側の同チヤンバ内で真空・加圧を
行なうリニヤポンプと、同リニヤポンプの真空側と加圧
側とをそれぞれ２吸着塔のいづれか一方に切換え可能に
接続する４方口弁とを備えた。

〔作用〕

本発明では、リニヤポンプのピストンを筒状チヤンバ内
を一方向に移動させることによつて同チヤンバの一側部
が真空となり、他側部が加圧される。２塔式吸着塔の一
方は４方口弁によつてリニヤポンプの真空側に接続され
ているので同吸着塔内を減圧して吸着材に吸着されたガ
スの脱着が行なわれ脱着されたガスが取出される。

一方、他方の吸着塔には４方口弁を介してリニヤポンプ
の加圧側が接続され、リニヤポンプの加圧側から処理す
べき原料ガスが供給されて同他方の吸着塔内に入り、吸
着材によつてガス中の一部の成分ガスが吸着された上、
吸着されないガスは出口通路から取出される。

以上の行程が終了すると四方口弁の切換えが行なわれ
て、上記一方の吸着塔をリニヤポンプの加圧側に接続
し、上記他方の吸着塔をリニヤポンプの真空側に接続す
ることによつて、逆に一方の吸着塔内で吸着を行なわせ
た上吸着されないガス成分を取出し、他方の吸着塔から
は吸着したガスの脱着が行なわれてこれが取出される。

以上のようにして、本考案では四方口弁によつて２個の
吸着塔のいずれか一方をリニヤポンプの真空側に他方を
リニヤポンプの加圧側に接続し、また四方口弁の操作に
よつてこの接続関係を切換えることによつて、連続して
ガスの吸着及びガスの脱着が行なわれる。

〔実施例〕

空気より酸素ガスを分離する本発明の一実施例を第１図
及び第２図によつて説明する。

1,2は、それぞれCO₂，N₂,CO吸着材３及びこれを挟んで
配置された脱湿吸着材１を収容した吸着塔で、一方の端
部は、それぞれ配管14a,14bを介して四方口弁５の開口
c,dに接続されている。また吸着塔1,2の他端は、それぞ
れ出口管15a,15b,スイング式三方口逆止弁19を介して共
通の出口通路20に接続されている。

上記四方口弁５は、第２図に示すように環状のケーシン
グ17に等間隔に設けられた開口a,b,c,dを備え、同弁５
のケーシング17内には隣接する開口を連通する２個の通
路18a,18bをもつ弁体18が回動できるように収容され、
同弁体18は第２図に示すように開口ａとｃ及びｂとｄを
連通し、また同弁体18を回動することによつて開口ａと
ｄ及びｂとｃを連通するようになつている。

上記四方口弁５の開口a,bはリニヤポンプ６の円筒状チ
ヤンバ６′の第１図における左側部及び右側部にそれぞ
れ配管16a及び16bを介して接続されている。同筒状チヤ
ンバ６′内にはピストン８が滑動できるように挿入さ
れ、同ピストンはチヤンバ６′の周囲に設けられた２個
の電磁石７によつてチヤンバ６′内を第１図左右方向に
移動できるようになつている。チヤンバ６′の左側部は
空気吸入口10に接続され、同チヤンバ６′の右側部は排
出管11が接続され、同チヤンバ６′のピストン８の左側
は加圧側、右側は真空側となつている。上記配管16a,16
b,吸入口10,排出管11のチヤンバ６′への開口端にはリ
ード弁９が設けられている。

また、上記配管16aには、逆止弁13を介して大気に連通
できるエゼクタ12が設けられている。

本実施例の作用を以下説明する。

第２図に示すように、四方口弁５の開口a,cと開口b,dと
が連通しているときには、空気吸入口10よりチヤンバ
６′に入つた原料としての空気は、ピストン８が電磁石
７によつて左方に移動することにより加圧されて、配管
16a,四方口弁５の開口a,c,配管14aを通つて吸着塔１に
入り、吸着材3,4に空気中のCO₂，N₂CO及び水分が吸着さ
れた上、吸着されないO₂ガスが出口管15a,三方口逆止弁
19を経て出口通路20を第１図矢印方向に流れて、O₂ガス
が得られる。この時、三方口逆止弁19は出口管15aを流
れるO₂ガスの圧力によつて第１図実線の位置をとり、出
口管15bは閉鎖される。

この際、初期階段で吸着塔１及び配管16aの圧力が低い
間は、空気が逆止弁13、エゼクタ12より配管16aに吸入
され、ポンプ６の動力がセーブされる。

一方、ピストン８の移動によつて、チヤンバ６′のピス
トン８の右側は負圧となり、配管14b,四方口弁の開口d,
b,配管16bを経てチヤンバ６′のピストン８の右側の部
分に接続された吸着塔２内は負圧となり、同塔内の吸着
材3,4に吸着されているN₂等のガスは脱着され上記の接
続された通路を通つてチヤンバ６′のピストン８の右側
の部分に入り、排出管11から排出される。

以上の行程が終了すると電磁弁７の作動により、ピスト
ン８を右側に移動させると共に、四方口弁５の弁体18を
第２図において反時計方向に回動し、開口a,d及び開口
c,bをそれぞれ連通させる。この状態で、電磁弁７によ
つて再びピストン８を第１図左方に移動させると、前と
は逆に空気は配管16a,開口a,d,配管14bを通つて吸着塔
２に入つて同塔２内でN₂，CO₂,CO及び水分が吸着されて
O₂ガスが出口通路20より流出する。

一方吸着塔１で吸着されていたN₂等のガスは、配管14b,
開口c,b,配管16bを通つてリニヤポンプ６のチヤンバ
６′の右側に入り、排出管11に排出される。

このように、本実施例では、四方口弁５を操作してリニ
ヤポンプ６の加圧側及び真空側をそれぞれ吸着塔1,2の
いづれかに接続し、またこれを切換えることによつて、
連続して出口通路20からO₂ガスがえられ、排出管11から
N₂を主成分とするガスがえられる。

また、リニヤポンプ６の２個の電磁石７の位置を調節で
きるようにすれば、ピストン８のストロークを調節して
ポンプと原料空気の流量のバランスをとることができ
る。

上記実施例では電磁石をもつリニヤポンプを用いている
が、他の型式のリニヤポンプを用いてもよい。また、上
記実施例では両吸着塔の出口の配管をスイング式三方口
弁を介して共通の出口通路に連結しているが、各吸着塔
にそれぞれ出口通路を設けて、各出口管に逆止弁を設け
る等にしてもよい。また上記実施例では、四方口弁の弁
体は往復動して流路を切換えるようにしているが、一方
向に回動させて流路の切換えを行なうようにしてもよ
い。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明したように、リニヤポンプ及び吸着塔
への流路を切換える四方口弁を用いることにより、２吸
着塔における吸着脱着を交互に連続して行なうことによ
つて、原料ガスの分離を行い製品ガスを連続的に取出す
ことができる。

しかも、本発明は２塔式であるにも拘らず、作動される
四方口弁は１個のみで、よくかつ操作もシンプルで、タ
イマー等によつて作動時間を一度設定すれば自動的に運
転を行なうことができる。またポンプも１ポンプの構成
であつて、全体的にきわめてシンプルな構成とすること
ができ、かつ製品ガスの連続取出しが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図は同実施例
の四方口弁の説明図である。 1,2…吸着塔、3,4…吸着材、５…四方口弁、a,b,c,d…
四方口弁の開口、６…リニヤポンプ、６′…チヤンバ、
７…電磁石、８…ピストン、10…空気吸入口、11…排出
管、14a,14b,16a,16b…配管、15a,15b…出口管、18…四
方口弁の弁体、19…スイング式三方口逆止弁、20…出口
通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガス吸着材が充填された２塔式の吸着塔及
   び１個のポンプを備えた圧力スイングガス分離装置にお
   いて、筒状チヤンバと同チヤンバ内を移動しその両側の
   同チヤンバ内で真空・加圧を行なうピストンをもつリニ
   ヤポンプと、同リニヤポンプの真空側と加圧側とをそれ
   ぞれ２吸着塔のいづれか一方の１端部に切換え可能に接
   続する４方口弁と、２吸着塔の他端部に設けられた出口
   通路とを備えたことを特徴とする圧力スイングガス分離
   装置。