JP2006281072A - 気体分離装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 供給弁、取出弁の不具合を初期段階で検出する。
【解決手段】 吸着槽1,2の上流側には、供給弁10,11を介して空気槽5を接続する。吸着槽1,2の下流側には、取出弁20,21を介して窒素槽22を接続する。また、空気槽5、窒素槽22には、圧力検出器39,40をそれぞれ設ける。そして、供給弁・取出弁動作確認回路103は、空気槽5、窒素槽22を昇圧し、吸着槽1,2を減圧した状態で、供給弁10,11、取出弁20,21の開閉動作を10回繰返し、圧力検出器39,40を用いて開閉動作の前と後の空気槽5、窒素槽22の圧力差を検出する。この圧力差がしきい値よりも小さいか否かによって、供給弁10等の不具合を検査することができる。
【選択図】 図1
【解決手段】 吸着槽1,2の上流側には、供給弁10,11を介して空気槽5を接続する。吸着槽1,2の下流側には、取出弁20,21を介して窒素槽22を接続する。また、空気槽5、窒素槽22には、圧力検出器39,40をそれぞれ設ける。そして、供給弁・取出弁動作確認回路103は、空気槽5、窒素槽22を昇圧し、吸着槽1,2を減圧した状態で、供給弁10,11、取出弁20,21の開閉動作を10回繰返し、圧力検出器39,40を用いて開閉動作の前と後の空気槽5、窒素槽22の圧力差を検出する。この圧力差がしきい値よりも小さいか否かによって、供給弁10等の不具合を検査することができる。
【選択図】 図1
Description
本発明は気体分離装置に係り、特にPSA式(Pressure Swing Absorption)の気体分離装置に関し、例えば窒素発生装置または酸素発生装置として用いて好適な気体分離装置に関する。
一般に、PSA式気体分離装置は、例えば分子ふるいカーボン、ゼオライト等からなる吸着剤を用いて空気を窒素ガスと酸素ガスに分離し、いずれか一方を製品ガスとして取り出し、使用するものである(例えば、特許文献1参照)。
このような従来技術による気体分離装置は、吸着剤が充填された一対の吸着槽を備えている。ここで、例えば窒素ガスを製品ガスとして生成する場合には、(1)吸着工程:吸着剤が充填された吸着槽に圧縮機により圧縮された圧縮空気を導入すると共に、製品タンク内に残存する窒素ガスを吸着槽に還流して吸着槽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、(2)取出工程:吸着工程から引続き、圧縮機から圧縮空気を吸着槽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より取出す工程、(3)均圧工程:取出工程終了後の吸着槽に残存する窒素濃度の高い残留ガスを吸着工程前の他の吸着槽に供給して各吸着槽間の圧力の均圧化を図り、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、(4)再生工程:均圧工程終了後の吸着槽内を大気解放または真空ポンプで減圧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、が順次行われる。そして、気体分離装置は、これらの各工程(1)〜(4)を各吸着槽毎に繰返し行い、窒素ガスを分離生成すると共に、各吸着槽から吐出された窒素ガスは貯留タンク内に貯留させる構成となっていた。
ところで、上述した従来技術の気体分離装置では、装置の運転時間を積算し、この積算運転時間が予め決められた所定時間に達すると、装置のメンテナンス時期を報知する構成となっていた。しかし、実際に装置のメンテナンスが必要となるのは、主に消耗部品である供給弁、取出弁に対して開弁の遅れ等の不具合が生じたときである。これに対し、従来技術では、積算運転時間が所定時間に達すると、例えば供給弁等に不具合が生じたか否かに拘わらず一律に消耗部品を交換していた。このため、十分に使用可能な部品まで交換してしまうことがあり、メンテナンスコストが上昇するという問題があった。
一方、積算時間等による定期的なメンテナンスを実施しない場合には、例えば供給弁、取出弁に開弁の遅れが生じて窒素ガスの濃度が低下してしまい、高濃度の窒素ガスが得られなくなる。この結果、気体分離装置を停止して消耗部品を修理、交換する必要があり、製品ガスの生産性が低下するという問題がある。
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、供給弁、取出弁等の消耗部品の不具合を初期段階で検出することができ、メンテナンスコストを低減することができる気体分離装置を提供することにある。
上述した課題を解決するために本発明は、空気を圧縮する圧縮機と、該圧縮機により生成された圧縮空気を貯留する空気タンクと、内部に吸着剤が充填され該空気タンクから吐出された圧縮空気のうち一の気体を分離して他の気体を製品ガスとして生成する吸着槽と、該吸着槽により生成された製品ガスを貯留する貯留タンクとを備えてなる気体分離装置に適用される。
そして、請求項1の発明が採用する構成の特徴は、前記空気タンクと吸着槽との間には、圧縮空気を該吸着槽に供給するための供給弁を設け、前記空気タンク内の圧力を検出する空気タンク圧検出器を設け、前記供給弁の開閉動作を複数回繰返して行い、該空気タンク圧検出器を用いて該開閉動作前の圧力と開閉動作後の圧力とを検出し、開閉動作の前と後の圧力差に基づいて前記供給弁の動作を確認する供給弁動作確認手段を設ける構成としたことにある。
また、請求項2の発明が採用する構成の特徴は、前記貯留タンクと吸着槽との間には、製品ガスを取出すための取出弁を設け、前記貯留タンク内の圧力を検出する貯留タンク圧検出器を設け、前記取出弁の開閉動作を複数回繰返して行い、該貯留タンク圧検出器を用いて該開閉動作前の圧力と開閉動作後の圧力とを検出し、開閉動作の前と後の圧力差に基づいて前記取出弁の動作を確認する取出弁動作確認手段を設ける構成としたことにある。
請求項1の発明によれば、空気タンク内の圧力を検出する空気タンク圧検出器を設けると共に、該空気タンク圧検出器を用いて供給弁の動作を確認する供給弁動作確認手段を設ける構成としている。ここで、例えば空気タンク内を昇圧し、吸着槽内を減圧した状態で供給弁の開閉動作を複数回繰返したときには、空気タンク内の圧縮空気が吸着槽内に供給され、空気タンク内の圧力が低下する。このとき、供給弁の開弁に遅れが生じた場合には、供給弁の開弁の応答性が正常な場合に比べて、供給弁が開弁しているときの合計時間が短くなり、空気タンクから吸着槽に供給される圧縮空気の量が減少する。
このため、供給弁動作確認手段は、空気タンク圧検出器を用いて、供給弁の開閉動作を複数回繰返す以前の圧力と以後の圧力とをそれぞれ検出する。そして、供給弁動作確認手段は、開閉動作の前と後の空気タンク内の圧力差が予め決められた所定のしきい値よりも小さいときには、供給弁の開弁に遅れが生じているから、供給弁のメンテナンス時期である旨を報知する。一方、供給弁動作確認手段は、開閉動作の前と後の空気タンク内の圧力差が予め決められた所定のしきい値よりも大きいときには、供給弁は正常な応答性をもって開,閉しているから、供給弁が正常であると判断することができる。
この結果、供給弁動作確認手段は供給弁の開弁の応答性が低下したことを早期に検出することができるから、メンテナンス時期の到来を報知し、初期段階の不具合が生じた供給弁を速やかに交換することができる。また、装置全体のうちメンテナンスが必要な供給弁を特定することができるから、メンテナンス時間を短縮することができる。また、不具合が生じた供給弁だけを交換することができるから、一定周期毎に全ての弁を交換した場合に比べて、メンテナンスコストを低減することができる。さらに、吸着槽が減圧状態となったときに供給弁動作確認手段を作動させることができるから、例えば気体の分離動作を行う前の暖気運転時に供給弁の動作確認を行うことができる。このため、気体の分離動作を行う前に予め供給弁の不具合を確認、検出することができるから、気体の分離動作中に行う場合に比べて、気体の分離動作を中断することがなく、製品ガスの生産性を高めることができる。
請求項2の発明によれば、貯留タンク内の圧力を検出する貯留タンク圧検出器を設けると共に、該貯留タンク圧検出器を用いて取出弁の動作を確認する取出弁動作確認手段を設ける構成としている。ここで、例えば貯留タンク内を昇圧し、吸着槽内を減圧した状態で取出弁の開閉動作を複数回繰返したときには、貯留タンク内の製品ガスが吸着槽内に供給され、貯留タンク内の圧力が低下する。このとき、取出弁の開弁に遅れが生じた場合には、取出弁の開弁の応答性が正常な場合に比べて、取出弁が開弁しているときの合計時間が短くなるから、貯留タンクから吸着槽に供給される製品ガスの量が減少する。
このため、取出弁動作確認手段は、貯留タンク圧検出器を用いて、供給弁の開閉動作を複数回繰返す以前の圧力と以後の圧力とをそれぞれ検出する。そして、取出弁動作確認手段は、開閉動作の前と後の貯留タンク内の圧力差が予め決められた所定のしきい値よりも小さいときには、取出弁の開弁に遅れが生じているから、取出弁のメンテナンス時期である旨を報知する。一方、取出弁動作確認手段は、開閉動作の前と後の貯留タンク内の圧力差が予め決められた所定のしきい値よりも大きいときには、取出弁は正常な応答性をもって開,閉しているから、取出弁が正常であると判断することができる。
この結果、取出弁動作確認手段は取出弁の開弁の応答性が低下したことを早期に検出することができるから、メンテナンス時期の到来を報知し、初期段階の不具合が生じた取出弁を速やかに交換することができる。また、装置全体のうちメンテナンスが必要な取出弁を特定することができるから、メンテナンス時間を短縮することができる。また、不具合が生じた取出弁だけを交換することができるから、一定周期毎に全ての弁を交換した場合に比べて、メンテナンスコストを低減することができる。さらに、吸着槽が減圧状態となったときに、取出弁動作確認手段を作動させることができるから、気体の分離動作を行う前の暖気運転時に取出弁の動作確認を行うことができる。このため、気体の分離動作を中断することがなく、製品ガスの生産性を高めることができる。
以下、本発明の実施の形態による気体分離装置をPSA式窒素発生装置に適用した場合を例に挙げて、添付図面を参照して詳細に説明する。
図において、1,2は第1,第2の吸着槽で、各吸着槽1,2内にはそれぞれ吸着剤としての分子ふるいカーボン1A,2Aが充填されている。
3は圧縮空気供給源となる圧縮機で、圧縮機3は例えば電動モータ4等によって駆動し、吸込口から吸込んだ空気を圧縮して圧縮空気を生成する。また、圧縮機3の吐出口には空気タンクとしての空気槽5が接続されている。
5は圧縮空気を貯留する空気槽(空気タンク)で、該空気槽5は、上流側が圧縮機3に接続されると共に、下流側がドライヤ6を介して吸着槽1,2に接続されている。ここで、ドライヤ6にはその内部に溜まった水分を排出するためのドレン排出弁6Aが設けられると共に、ドライヤ6の吐出側はエアフィルタ7を介して配管8,9に接続されると共に、配管8,9を介して吸着層1,2に接続されている。そして、ドライヤ6は、圧縮機3により生成された圧縮空気中の水分を除去して、乾燥した圧縮空気を吸着槽1,2に供給している。
10,11は配管8,9の途中に設けられた第1,第2の供給弁で、該各供給弁10,11は、例えば電磁弁によって構成され、後述の制御回路100によってその開弁、閉弁が制御されている。そして、供給弁10,11は、交互に開弁、閉弁し、空気槽5内の圧縮空気を吸着槽1,2に交互に供給している。
12,13は吸着剤から酸素分子を脱着させる時に吸着槽1,2からの気体(ガス)を排出する配管で、排気音を下げるサイレンサ14に接続されている。そして、配管12,13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(一方の吸着槽が吸着工程から均圧工程まで)毎に交互に排出する電磁弁からなる第1,第2の排気弁15,16が設けられている。
17,18は吸着槽1,2から製品ガスとしての窒素ガスをそれぞれ取り出す取出配管で、該取出配管17,18は他の取出配管19に連結されている。また、取出配管19は後述の窒素槽22に接続されている。これにより、取出配管17〜19は、吸着槽1,2と窒素槽22との間を接続し、吸着槽1,2内の窒素ガスを窒素槽22内に供給するものである。
20,21は取出配管17,18の途中に設けられた第1,第2の取出弁で、該各取出弁20,21は、例えば電磁弁によって構成され、後述の制御回路100によってその開弁、閉弁が制御されている。そして、取出弁20,21は、半サイクルの間だけ交互に開弁し、吸着槽1,2内の窒素ガスを窒素槽22に供給すると共に、窒素槽22内の窒素ガスを吸着槽1,2に還流させている。
22は取出配管19に接続された貯留タンク(バッファタンク)としての窒素槽で、該窒素槽22は、吸着槽1,2により生成された製品ガスとしての窒素ガスを貯留し、後述の製品ガス取出配管28を介して外部の被供給機器(図示せず)に向けて窒素ガスを供給する。
23,24は吸着槽1,2間を連通する配管で、各配管23,24に吸着槽1,2の上流側と下流側との両端にそれぞれ配置されている。また、配管23は、配管8,9間を接続すると共に、その途中には電磁弁からなる下均圧弁25が設けられている。一方、配管24は、取出配管17,18間を接続すると共に、その途中には電磁弁からなる上均圧弁26が設けられている。そして、これらの均圧弁25,26は吸着槽1,2による半サイクルの終了間際に所定の数秒だけ開弁し、吸着槽1,2間を均圧にする(均圧工程)。なお、配管24には、絞り27が並列接続されている。
28は窒素槽22に接続された製品ガス取出配管で、該製品ガス取出配管28は、その途中にフィルタレギュレータ29と後述の製品ガス取出弁34とが設けられると共に、外部の被供給機器(図示せず)に接続されている。
30は窒素槽22内の窒素ガスの濃度を検出するための濃度センサで、該濃度センサ30は、例えば酸素センサによって構成され、製品ガス取出配管23から分岐した分岐配管31に接続されると共に、分岐配管31の途中には電磁弁からなる濃度検出弁32と流量調整弁33とが設けられている。ここで、濃度検出弁32は、窒素槽22内の気体が濃度センサ30に供給可能となるように、装置の作動中は常時開弁している。そして、濃度センサ30は、窒素槽22内の酸素濃度に応じた酸素ガス濃度測定信号を出力する。
34は分岐配管31よりも下流側に位置して製品ガス取出配管28の途中に設けられた電磁弁からなる製品ガス取出弁で、該製品ガス取出弁34は、流量調整弁35を介して外部の被供給機器(図示せず)に接続されている。そして、製品ガス取出弁34は、後述の制御回路100を用いて開弁、閉弁が制御され、濃度センサ30等により検出した値(窒素ガス濃度)が例えば99.9%程度の設定値を超えた場合に開弁して窒素槽22内の窒素ガスを外部に取り出し可能とし、設定値を超えない場合には閉弁する。
36は製品ガス取出配管23より分岐した排気管で、該排気管36の途中には、電磁弁からなる排出弁37と窒素ガスの排出量を一定に保つ可変の流量調整弁38とが設けられている。そして、排出弁37は、後述の制御回路100を用いて開弁、閉弁が制御され、濃度センサ30により検出した値(窒素ガス濃度)が例えば99.9%程度の設定値を超えない場合に開弁して窒素槽22内の窒素ガスを外部に排出し、設定値を超えた場合には閉弁する。
39は空気槽5内の圧力を検出する空気タンク圧検出器としての第1の圧力検出器で、該圧力検出器39は、例えば空気槽5に取付けられると共に、その出力側が制御回路100に接続されている。そして、圧力検出器39は、空気槽5内の圧力の応じた第1の検出信号を制御回路100に向けて出力している。
40は窒素槽22内の圧力を検出する貯留タンク圧検出器としての第2の圧力検出器で、該圧力検出器40は、例えば窒素槽22に取付けられると共に、その出力側が制御回路100に接続されている。そして、圧力検出器40は、窒素槽22内の圧力の応じた第2の検出信号を制御回路100に向けて出力している。
次に、制御回路100について説明する。制御回路100は、供給弁10,11、排気弁15,16、取出弁20,21、均圧弁25,26を開閉制御して窒素ガスを生成するための弁制御回路101と、濃度センサ30から出力される酸素ガス濃度測定信号を用いて窒素層22内の窒素ガス濃度を検出し、窒素ガス濃度の検出値に基づいて製品ガス取出弁34、排出弁37を開閉制御して窒素ガスの排出を制御する排出制御回路102と、供給弁10,11、排気弁15,16、取出弁20,21の開閉制御して供給弁10,11、取出弁20,21の動作確認を行う供給弁・取出弁動作確認回路103とによって構成されている。
ここで、弁制御回路101の動作について図1ないし図3に基づいて説明すると、弁制御回路101は、窒素発生装置を起動することにより、各電磁弁の開閉を制御し、窒素ガス(製品ガス)の発生を行う。
ここで、例えば最初に、第1の吸着槽1では、吸着・還流工程、吸着・取出工程、均圧工程が実行されるのに対し、第2の吸着槽2では、第1の吸着槽1が吸着・還流工程、吸着・取出工程を行っている間に再生工程、昇圧工程が実行され、昇圧工程の終了後に第1の吸着槽1との均圧工程が実行される。
具体的には、図2中の工程(a)では、第1の吸着槽1に対して吸着・還流工程が実行され、第1の吸着槽1側の供給弁10、取出弁20を開弁する。これにより、第1の吸着槽1に原料気体としての圧縮空気が圧縮機3より供給されると共に、窒素槽22内の窒素ガスが取出配管17,19を逆流して上部(下流側)より吸着槽1内に還流する。これにより、第1の吸着槽1は圧縮機3からの圧縮空気と窒素槽22内の窒素ガスとの上・下方向から流入したガスにより昇圧状態にあり、分子ふるいカーボン1Aに酸素が吸着される。なお、窒素ガスの還流は、吸着しにくい窒素ガスで吸着槽1内の圧力を高め、分子ふるいカーボン1Aの吸着効率を向上させるために行うものである。
一方、第2の吸着槽2に対しては再生工程が実行され、排気弁16の開弁により減圧状態にあり、吸着していた酸素が脱着して排出されている。
この結果、工程(a)では、図3に示すように、第1の吸着槽1内の圧力が上昇すると共に窒素槽22内の圧力が低下し、第1の吸着槽1内の圧力と窒素槽22内の圧力とがほぼ同じ値になる。これに対し、第2の吸着槽2内の圧力は大気圧程度まで低下する。
次に、図2中の工程(b)では、第1の吸着槽1に対して吸着・取出工程が実行され、第1の吸着槽1側の供給弁10および取出弁20を吸着・還流工程に引続き開弁したままで、圧縮空気を第1の吸着槽1に供給し続けるため、第1の吸着槽1内の圧力が窒素槽22内の圧力より高くなり、第1の吸着槽1内の窒素ガスが取り出される状態となる。このとき、第2の吸着槽2は排気弁16が開弁した減圧状態の再生工程のままである。
このため、工程(b)では、図3に示すように、第1の吸着槽1内の圧力と窒素槽22内の圧力は圧縮空気によって徐々に上昇する。一方、第2の吸着槽2内の圧力は大気圧程度に保持される。
次に、図2中の工程(c)では、第1の吸着槽1に対して吸着・取出工程が実行された状態が維持される。これに対し、第2の吸着槽2に対しては昇圧工程が実行され、排気弁16が閉弁される。これにより、第2の吸着槽2には、絞り27を介して第1の吸着槽1から取り出された窒素ガスが供給される。
この結果、工程(c)では、図3に示すように、第1の吸着槽1内の圧力と窒素槽22内の圧力とが圧縮空気によって上昇するのに加え、第2の吸着槽2内の圧力も窒素ガスによって上昇する。
次に、図2中の工程(d)では、第1,第2の吸着槽1,2に対して均圧工程が実行され、均圧弁25,26を開弁すると共に供給弁10、取出弁20、排気弁16を閉弁する。これにより、吸着槽1,2と圧縮機3との間が遮断されると共に、吸着槽1,2と窒素槽22との間が遮断され、吸着槽1,2の間が連通する。この結果、第1の吸着槽1内に残存する窒素ガスは第2の吸着槽2に回収され、図3に示すように、各吸着槽1,2内の圧力は均圧となる。
以上により、1サイクルのうちの前半のサイクルが終了したことになり、供給弁11、取出弁21、排気弁15を開弁することによって、後半のサイクルに切替り、図2中の工程(a)〜(d)とほぼ同様の工程(e)〜(h)を実行する。そして、この後半のサイクルにおいて、第2の吸着槽2では吸着・還流工程、吸着・取出工程、均圧工程を行うのに対し、第1の吸着槽1では、第2の吸着槽2が吸着工程、取出工程を行っている間に再生工程、昇圧工程が実行され、再生工程の終了後に第2の吸着槽2との均圧工程が実行される。
以上のように、弁制御回路101は上記サイクルを繰り返すことにより、圧縮機3より供給される原料気体を吸着槽1,2内で窒素ガスとそれ以外のガス(酸素ガス)とに分離し、吸着槽1,2で分離された窒素ガスを窒素槽22内に貯留させる。
次に、排出制御回路102について説明すると、排出制御回路102は、窒素発生装置の起動時には製品ガス取出弁34には開弁信号を出力せず、製品ガス取出弁34を閉弁させた状態で排出弁37に開弁信号を出力する。このとき、排出制御回路102は濃度センサ30からの酸素ガス濃度測定信号を用いて窒素槽22内の製品ガスの窒素濃度を測定する。そして、排出制御回路102は、窒素槽22内の窒素濃度が予め決められた所定の設定値(例えば99.9%)を超えるまでの間は、排出弁37を開弁させて窒素槽22内の窒素濃度の低い窒素ガスを排気管36を通じて大気中に排出する。そして、窒素発生装置の起動後からしばらく経過すると、窒素槽22内の窒素濃度が徐々に高まるから、排出制御回路102は、窒素槽22内の窒素濃度が所定の設定値を超えると、排出弁37を閉弁すると共に、製品ガス取出弁34を開弁させる。この結果、製品ガス取出配管28に接続された外部の被供給機器(図示せず)には高濃度の窒素ガスが供給される。
然るに、工程(a)(第1の吸着槽1に対する吸着・還流工程)では、供給弁10と取出弁20が同時に開弁し、吸着槽1内に圧縮空気と窒素ガスとを供給する。このとき、供給弁10の開弁が取出弁20の開弁に比べて遅れると、空気槽5から吸着槽1に供給される圧縮空気の量が減少すると共に、圧縮空気の供給量が減る分だけ窒素槽22から吸着槽1に供給される窒素ガスの量が増加する。これにより、窒素槽22内の圧力が低下するから、工程(a)〜(c)で窒素槽22とほぼ同じ圧力となる吸着槽1内の圧力(図3参照)も低下することになる。この結果、吸着槽1内の分子ふるいカーボン1Aの能力が低下して酸素を十分に吸着することができず、窒素ガスの濃度が低下するという問題が生じる。
一方、工程(a)で、取出弁20の開弁が供給弁10の開弁に比べて遅れると、窒素槽22から吸着槽1に還流される窒素ガスの量が減少すると共に、窒素ガスの還流量が減少した分だけ空気槽5から吸着槽1に供給される圧縮空気の量が増加する。このとき、吸着槽1に過剰な量の圧縮空気が供給されると、分子ふるいカーボン1Aによって吸着可能な許容量を越えた酸素が供給されることになる。この結果、分子ふるいカーボン1Aによって酸素を十分に吸着することができず、窒素ガスの濃度が低下するという問題が生じる。
同様に、工程(e)(第2の吸着槽2に対する吸着・還流工程)では、供給弁11と取出弁21が同時に開弁し、吸着槽2内に圧縮空気と窒素ガスとを供給する構成となっている。このため、供給弁11と取出弁21との間で、開弁の時期がずれても、前述と同様に窒素ガスの濃度が低下するという問題が生じる。
このように、PSA式窒素発生装置では、高濃度の窒素ガスを生成するために、供給弁10,11、取出弁20,21の開弁応答性が重要である。そこで、本実施の形態では、供給弁・取出弁動作確認回路103を設け、供給弁10,11、取出弁20,21に開弁の遅れが生じているか否かを確認する構成となっている。
次に、供給弁・取出弁動作確認回路103について図4ないし図8に基づいて説明する。ここで、供給弁・取出弁動作確認回路103は、例えば窒素発生装置が高濃度の窒素ガスを吐出する前の暖気運転時に起動するものである。
そして、供給弁・取出弁動作確認回路103は、図4に示すように、ステップ1でPSA式窒素発生装置の電源がONが否かを確認し、電源がOFFのときはそのまま待機し、電源がONとなったときには、ステップ2に移行する。
次に、ステップ2では、後述する第1の供給弁の動作確認処理を行い、ステップ3では、第2の供給弁の動作確認処理を行い、ステップ4では、第1の取出弁の動作確認処理を行い、ステップ5では、第2の取出弁の動作確認処理を行う。そして、供給弁・取出弁動作確認回路103は、ステップ2〜5によって、第1,第2の供給弁10,11と第1,第2の取出弁20,21の動作確認が終了すると、ステップ6に移ってリターンする。これにより、制御回路100は、弁制御回路101と排出制御回路102とを駆動し、高濃度の窒素ガスを生成する。
次に、第1の供給弁の動作確認処理について図5に基づいて説明する。
まず、ステップ11では、供給弁10,11、排気弁15,16、取出弁20,21をいずれも閉弁した状態で、圧縮機3を駆動して空気槽5内の圧力を予め決めれた設定値(例えば0.93MPa)まで昇圧する。
次に、ステップ12では、排気弁15,16を開弁し、吸着槽1,2内の圧力を大気圧程度まで低下させる。
次に、ステップ13では、圧縮機3の駆動を停止した後に、圧力検出器39を用いて空気槽5内の初期圧力P1sを測定し、このときの初期圧力P1sを記憶する。
次に、ステップ14では、供給弁11、排気弁15,16、取出弁20,21を閉弁した状態で、予め決められた所定回数(例えば10回)だけ第1の供給弁10の開弁、閉弁を繰返す。このとき、1回当り供給弁10が開弁している時間は例えば100msに設定され、閉弁している時間は例えば500msに設定されている。そして、供給弁10の10回分の開閉動作が終了すると、供給弁10を閉弁する。
次に、ステップ15では、圧力検出器39を用いて空気槽5内の最終圧力P1eを測定し、このときの最終圧力P1eを記憶する。そして、ステップ16では、初期圧力P1sと最終圧力P1eとの圧力差Paを演算する(Pa=P1s−P1e)。
次に、ステップ17では、事前の実験等に基づいて予め決められたしきい値Pasと、ステップ16によって演算した圧力差Paとを比較し、圧力差Paがしきい値Pasよりも小さいか否かを判定する。
そして、ステップ17で「YES」と判定したときには、圧力差Paがしきい値Pasよりも小さいから(Pa<Pas)、第1の供給弁10の開弁に遅れて生じ、供給弁10が10回開弁したときの合計開弁時間が正常動作時に比べて短縮しているものと考えられる。このため、ステップ18に移って、表示器(図示せず)等に第1の供給弁10に不具合が生じたことを表示して使用者等に報知し、ステップ20に移ってリターンする。
一方、ステップ17で「NO」と判定したときには、圧力差Paがしきい値Pasよりも大きいから(Pa≧Pas)、ステップ19に移って、第1の供給弁10は正常に応答しているものと判断した後に、ステップ20に移ってリターンする。
次に、第2の供給弁の動作確認処理について図6に基づいて説明する。
まず、ステップ21では、供給弁10,11、排気弁15,16、取出弁20,21をいずれも閉弁した状態で、圧縮機3を駆動して空気槽5内の圧力を予め決めれた設定値(例えば0.93MPa)まで昇圧する。
次に、ステップ22では、圧縮機3の駆動を停止した後に、圧力検出器39を用いて空気槽5内の初期圧力P1sを測定し、このときの初期圧力P1sを記憶する。
次に、ステップ23では、供給弁10、排気弁15,16、取出弁20,21を閉弁した状態で、予め決められた所定回数(例えば10回)だけ第2の供給弁11の開弁、閉弁を繰返す。このとき、1回当り供給弁11が開弁している時間は例えば100msに設定され、閉弁している時間は例えば500msに設定されている。そして、供給弁11の10回分の開閉動作が終了すると、供給弁11を閉弁する。
次に、ステップ24では、圧力検出器39を用いて空気槽5内の最終圧力P1eを測定し、このときの最終圧力P1eを記憶する。そして、ステップ25では、初期圧力P1sと最終圧力P1eとの圧力差Pbを演算する(Pb=P1s−P1e)。
次に、ステップ26では、事前の実験等に基づいて予め決められたしきい値Pbsと、ステップ25によって演算した圧力差Pbとを比較し、圧力差Pbがしきい値Pbsよりも小さいか否かを判定する。
そして、ステップ26で「YES」と判定したときには、圧力差Pbがしきい値Pbsよりも小さいから(Pb<Pbs)、第2の供給弁11の開弁に遅れて生じ、供給弁11が10回開弁したときの合計開弁時間が正常動作時に比べて短縮しているものと考えられる。このため、ステップ27に移って、表示器(図示せず)等に第2の供給弁11に不具合が生じたことを表示して使用者等に報知し、ステップ29に移ってリターンする。
一方、ステップ26で「NO」と判定したときには、圧力差Pbがしきい値Pbsよりも大きいから(Pb≧Pbs)、ステップ28に移って、第2の供給弁11は正常に応答しているものと判断した後に、ステップ29に移ってリターンする。
次に、第1の取出弁の動作確認処理について図7に基づいて説明する。
まず、ステップ31では、例えば供給弁10,11、排気弁15,16を閉弁した状態で、取出弁20,21を開弁する。これにより、吸着槽1,2内の窒素ガスを窒素槽22に供給し、窒素槽22内の圧力を昇圧(例えば0.70MPa程度)する。
なお、例えば窒素槽22内の圧力が十分に昇圧できない場合を考慮して、排気弁15,16を閉弁した状態で、供給弁10,11、取出弁20,21を開弁し、圧縮機3を駆動することによって窒素槽22内の圧力を昇圧してもよい。この場合、圧力検出器40を用いて窒素槽22内の圧力をモニタすれば、窒素槽22内の圧力を一定の設定圧にすることができる。
次に、ステップ32では、取出弁20,21を閉弁した状態で、排気弁15,16を開弁し、吸着槽1,2内の圧力を大気圧程度まで低下させる。
次に、ステップ33では、圧力検出器40を用いて窒素槽22内の初期圧力P2sを測定し、このときの初期圧力P2sを記憶する。
次に、ステップ34では、供給弁10,11、排気弁15,16、取出弁21を閉弁した状態で、予め決められた所定回数(例えば10回)だけ第1の取出弁20の開弁、閉弁を繰返す。このとき、1回当り取出弁20が開弁している時間は例えば100msに設定され、閉弁している時間は例えば500msに設定されている。そして、取出弁20の10回分の開閉動作が終了すると、取出弁20を閉弁する。
次に、ステップ35では、圧力検出器40を用いて窒素槽22内の最終圧力P2eを測定し、このときの最終圧力P2eを記憶する。そして、ステップ36では、初期圧力P2sと最終圧力P2eとの圧力差Pcを演算する(Pc=P2s−P2e)。
次に、ステップ37では、事前の実験等に基づいて予め決められたしきい値Pcoと、ステップ36によって演算した圧力差Pcとを比較し、圧力差Pcがしきい値Pcoよりも小さいか否かを判定する。
そして、ステップ37で「YES」と判定したときには、圧力差Pcがしきい値Pcoよりも小さいから(Pc<Pco)、第1の取出弁20の開弁に遅れて生じ、取出弁20が10回開弁したときの合計開弁時間が正常動作時に比べて短縮しているものと考えられる。このため、ステップ38に移って、表示器(図示せず)等に第1の取出弁20に不具合が生じたことを表示して使用者等に報知し、ステップ40に移ってリターンする。
一方、ステップ37で「NO」と判定したときには、圧力差Pcがしきい値Pcoよりも大きいから(Pc≧Pco)、ステップ39に移って、第1の取出弁20は正常に応答しているものと判断した後に、ステップ40に移ってリターンする。
次に、第2の取出弁の動作確認処理について図8に基づいて説明する。
まず、ステップ41では、供給弁10,11、排気弁15,16、取出弁20,21をいずれも閉弁した状態で、圧力検出器40を用いて窒素槽22内の初期圧力P2sを測定し(例えば0.65MPa程度)、このときの初期圧力P2sを記憶する。
次に、ステップ42では、供給弁10,11、排気弁15,16、取出弁20を閉弁した状態で、予め決められた所定回数(例えば10回)だけ第2の取出弁21の開弁、閉弁を繰返す。このとき、1回当り取出弁21が開弁している時間は例えば100msに設定され、閉弁している時間は例えば500msに設定されている。そして、取出弁21の10回分の開閉動作が終了すると、取出弁21を閉弁する。
次に、ステップ43では、圧力検出器40を用いて窒素槽22内の最終圧力P2eを測定し、このときの最終圧力P2eを記憶する。そして、ステップ44では、初期圧力P2sと最終圧力P2eとの圧力差Pdを演算する(Pd=P2s−P2e)。
次に、ステップ45では、事前の実験等に基づいて予め決められたしきい値Pdoと、ステップ44によって演算した圧力差Pdとを比較し、圧力差Pdがしきい値Pdoよりも小さいか否かを判定する。
そして、ステップ45で「YES」と判定したときには、圧力差Pdがしきい値Pdoよりも小さいから(Pd<Pdo)、第2の取出弁21の開弁に遅れて生じ、取出弁21が10回開弁したときの合計開弁時間が正常動作時に比べて短縮しているものと考えられる。このため、ステップ46に移って、表示器(図示せず)等に第2の取出弁21に不具合が生じたことを表示して使用者等に報知し、ステップ48に移ってリターンする。
一方、ステップ45で「NO」と判定したときには、圧力差Pdがしきい値Pdoよりも大きいから(Pd≧Pdo)、ステップ47に移って、第2の取出弁21は正常に応答しているものと判断した後に、ステップ48に移ってリターンする。
かくして、本実施の形態では、空気槽5の圧力を検出する圧力検出器39を用いて供給弁10,11の動作を確認する構成としたから、空気槽5を昇圧し、吸着槽1,2を減圧した状態で、供給弁10,11を複数回に亘って開,閉させることによって、この複数回の開閉動作の前と後で空気槽5に圧力差を生じさせることができ、この圧力差に基づいて供給弁10,11の不具合を初期段階で検出することができる。
一方、窒素槽22の圧力を検出する圧力検出器40を用いて取出弁20,21の動作を確認する構成としたから、窒素槽22を昇圧し、吸着槽1,2を減圧した状態で、取出弁20,21を複数回に亘って開,閉させることによって、この複数回の開閉動作の前と後で窒素槽22に圧力差を生じさせることができ、この圧力差に基づいて取出弁20,21の不具合を初期段階で検出することができる。
この結果、供給弁10,11、取出弁20,21の開弁の応答性が低下したことを早期に検出することができるから、メンテナンス時期の到来を使用者等に報知することができ、初期段階の不具合が生じた供給弁10,11、取出弁20,21を速やかに交換することができる。また、装置全体のうちメンテナンスが必要な供給弁10,11、取出弁20,21を特定することができるから、メンテナンス時間を短縮することができる。また、不具合が生じた供給弁10,11、取出弁20,21だけを交換することができるから、一定周期毎に全ての弁を交換した場合に比べて、メンテナンスコストを低減することができる。さらに、吸着槽1,2が減圧状態となったときに供給弁10,11、取出弁20,21の動作確認を行うことができるから、例えば気体の分離動作(窒素ガスの生成動作)を行う前の暖気運転時に供給弁10,11、取出弁20,21の動作確認を行うことができる。このため、気体の分離動作を行う前に予め供給弁10,11等の不具合を確認、検出することができるから、気体の分離動作中に行う場合に比べて、気体の分離動作を中断することがなく、窒素ガスの生産性を高めることができる。
また、本実施の形態では、空気槽5、窒素槽22に設けられた圧力検出器39,40を用いて、供給弁10,11、取出弁20,21の動作確認を行うから、一般的に空気槽5、窒素槽22の圧力検出用に圧力検出器39,40が取付けられているのに対し、この圧力検出器39,40を供給弁10,11、取出弁20,21の動作確認に流用することができる。このため、供給弁10,11、取出弁20,21に動作確認用の装置、回路等を別途設ける必要がなく、制御回路100内にプログラム等からなる供給弁・取出弁動作確認回路103を付加することによって容易に供給弁10,11等の動作確認を行うことができる。このため、製造コストの上昇を抑制しつつ、供給弁・取出弁動作確認回路103を適用することができる。
なお、前記実施の形態では、ステップ11〜20,21〜29が供給弁動作確認手段の具体例を示し、ステップ31〜40,41〜48が取出弁動作確認手段の具体例を示している。
また、前記実施の形態では、供給弁10,11、取出弁20,21の動作確認には、供給弁10,11、取出弁20,21の開閉動作を10回繰返すものとした。しかし、本発明はこれに限らず、供給弁、取出弁の開閉動作は例えば2回〜9回繰返す構成としてもよく、11回以上繰返す構成としてもよい。この場合、繰返す回数を増加するに従って、弁が正常な場合と不具合が生じた場合との間で、圧力差が大きくなり、不具合の検出が容易になるものである。
また、前記実施の形態では、供給弁・取出弁動作確認回路103はPSA式窒素発生装置の起動時(暖気運転時)に常に動作するものとしたが、例えば制御回路100にメンテナンス用の確認モードを設け、使用者等によって該確認モードが選択されたときに限り供給弁・取出弁動作確認回路103が動作する構成としてもよい。
また、前記実施の形態では、供給弁10,11、排気弁15,16、取出弁20,21、均圧弁25,26、製品ガス取出弁34、排出弁37は電磁弁を用いて構成するものとした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば空気槽5内の空気圧を利用して開閉する空圧制御弁を用いて構成してもよい。
また、前記実施の形態では、一対の吸着槽1,2を有するPSA式窒素発生装置を用いて説明したが、これに限ることはなく、空気槽と吸着槽との間に供給弁が設けられると共に、吸着槽と窒素槽との間に取出弁が設けられていれば、単一および2つ以上の吸着槽を有していても良い。
さらに、前記実施の形態では、気体分離装置として窒素ガスを発生させる窒素発生装置を例に挙げて説明したが、例えば酸素ガスを発生させる酸素発生装置に適用してもよいものである。
1,2 吸着槽
3 圧縮機
5 空気槽(空気タンク)
10,11 供給弁
20,21 取出弁
22 窒素槽(貯留タンク)
39 圧力検出器(空気タンク圧検出器)
40 圧力検出器(貯留タンク圧検出器)
100 制御回路
103 供給弁・取出弁動作確認回路
3 圧縮機
5 空気槽(空気タンク)
10,11 供給弁
20,21 取出弁
22 窒素槽(貯留タンク)
39 圧力検出器(空気タンク圧検出器)
40 圧力検出器(貯留タンク圧検出器)
100 制御回路
103 供給弁・取出弁動作確認回路
Claims (2)
- 空気を圧縮する圧縮機と、該圧縮機により生成された圧縮空気を貯留する空気タンクと、内部に吸着剤が充填され該空気タンクから吐出された圧縮空気のうち一の気体を分離して他の気体を製品ガスとして生成する吸着槽と、該吸着槽により生成された製品ガスを貯留する貯留タンクとを備えてなる気体分離装置において、
前記空気タンクと吸着槽との間には、圧縮空気を該吸着槽に供給するための供給弁を設け、
前記空気タンク内の圧力を検出する空気タンク圧検出器を設け、
前記供給弁の開閉動作を複数回繰返して行い、該空気タンク圧検出器を用いて該開閉動作前の圧力と開閉動作後の圧力とを検出し、開閉動作の前と後の圧力差に基づいて前記供給弁の動作を確認する供給弁動作確認手段を設ける構成としたことを特徴とする気体分離装置。 - 空気を圧縮する圧縮機と、該圧縮機により生成された圧縮空気を貯留する空気タンクと、内部に吸着剤が充填され該空気タンクから吐出された圧縮空気のうち一の気体を分離して他の気体を製品ガスとして生成する吸着槽と、該吸着槽により生成された製品ガスを貯留する貯留タンクとを備えてなる気体分離装置において、
前記貯留タンクと吸着槽との間には、製品ガスを取出すための取出弁を設け、
前記貯留タンク内の圧力を検出する貯留タンク圧検出器を設け、
前記取出弁の開閉動作を複数回繰返して行い、該貯留タンク圧検出器を用いて該開閉動作前の圧力と開閉動作後の圧力とを検出し、開閉動作の前と後の圧力差に基づいて前記取出弁の動作を確認する取出弁動作確認手段を設ける構成としたことを特徴とする気体分離装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005103698A JP2006281072A (ja) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | 気体分離装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005103698A JP2006281072A (ja) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | 気体分離装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2006281072A true JP2006281072A (ja) | 2006-10-19 |
Family
ID=37403530
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2005103698A Pending JP2006281072A (ja) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | 気体分離装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2006281072A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4673440B1 (ja) * | 2010-06-09 | 2011-04-20 | 住友精化株式会社 | 目的ガスの分離回収方法 |
JP2019133454A (ja) * | 2018-01-31 | 2019-08-08 | 大陽日酸株式会社 | 装置の異常検出方法 |
-
2005
- 2005-03-31 JP JP2005103698A patent/JP2006281072A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP4673440B1 (ja) * | 2010-06-09 | 2011-04-20 | 住友精化株式会社 | 目的ガスの分離回収方法 |
JP2011255307A (ja) * | 2010-06-09 | 2011-12-22 | Sumitomo Seika Chem Co Ltd | 目的ガスの分離回収方法 |
JP2019133454A (ja) * | 2018-01-31 | 2019-08-08 | 大陽日酸株式会社 | 装置の異常検出方法 |
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