JP7176931B2 - Tip structure of muffler for PSA device and muffler for PSA device - Google Patents
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Description
本発明は、PSA装置(Pressure Swing Adsorption)の排気管に設けられて排気音を消音するPSA装置用消音器の先端部構造及び該先端部構造を有するPSA装置用消音器に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a tip structure of a PSA device muffler that is provided in an exhaust pipe of a PSA device (Pressure Swing Adsorption) to muffle exhaust noise, and a PSA device muffler having the tip structure.
空気中の酸素、窒素を分離する装置の一つに、吸着速度、吸着量の差を利用するPSA装置(Pressure Swing Adsorption)がある。PSA装置は、複数の塔を有し、各々の塔が(i)吸着→(ii)均圧→(iii)脱着→(ii)均圧→(i)吸着のサイクルの繰り返しで常に酸素ガス又は窒素ガスを発生させている。 One of devices for separating oxygen and nitrogen in the air is a PSA device (Pressure Swing Adsorption) that utilizes the difference in adsorption speed and adsorption amount. The PSA apparatus has a plurality of columns, and each column repeats the cycle of (i) adsorption → (ii) pressure equalization → (iii) desorption → (ii) pressure equalization → (i) adsorption, always oxygen gas or It produces nitrogen gas.
特に(iii)脱着サイクルにおいては、吸着塔に充圧された空気を一気に排気する為、非常に大きな排気音が発生する。このため吸着塔の排気ラインには消音器が取り付けられており、この消音器によって排気音を低減しているが、近年作業環境の快適化などの観点から、更なる騒音値の低減を要求されている。 Especially in (iii) the desorption cycle, the air charged in the adsorption tower is exhausted at once, so that a very loud exhaust noise is generated. For this reason, a muffler is installed in the exhaust line of the adsorption tower, and this muffler reduces the exhaust noise. ing.
ところで、一般的に、装置等からの排ガス放出時の騒音防止のための消音器(サイレンサ)には、その用途に応じて多種多様のものがある。例えば、換気ダクト用サイレンサの構造の例として、特許文献1に開示の「換気ダクト用サイレンサ」がある。
また、自動車の内燃機関の排気系に設置され、排気騒音を低減する消音器として、特許文献2に開示がある。この特許文献2に開示の消音器は、同公報の図1、図2に示される様に、排ガスが流れる内管に小孔を有し、その外部に外管を有する構造である。
By the way, in general, there are various kinds of silencers (silencers) for preventing noise when an exhaust gas is discharged from a device or the like, depending on their uses. For example, as an example of the structure of a ventilation duct silencer, there is a "ventilation duct silencer" disclosed in
Further, Patent Document 2 discloses a muffler installed in an exhaust system of an internal combustion engine of an automobile to reduce exhaust noise. As shown in FIGS. 1 and 2 of the publication, the muffler disclosed in Patent Document 2 has a structure in which an inner tube through which exhaust gas flows has a small hole and an outer tube is provided outside the inner tube.
このように、排気ガスの消音という点では共通するが、その用途によって種々のものがあり、上記の2例は、排ガスの流れ方向に直線的な筒体からなり、端部がそのまま開口するような形状であり、多量の排ガスを運転タイミングによって間欠的に勢いよく排気するPSA装置からの排ガスの消音には必ずしも適切なものではない。 Thus, although they are common in terms of silencing the exhaust gas, there are various types depending on the application. It is not necessarily suitable for silencing the exhaust gas from a PSA device that exhausts a large amount of exhaust gas intermittently and vigorously depending on the operation timing.
PSA装置の消音器として、例えば図7に示すように、消音部41の先端に曲がり管43を設けた吸音ダクト式消音器45が知られている。この曲がり管43は、消音部41の下流側の先端に接続されるものであり、略90°屈曲して、先端部が開口している。そして、先端部は、消音器内に雨水が入らない様に、下向きに開放されている。図7に示す従来の吸音ダクト式消音器45の先端部構造は、曲がり管43を有するものの、排ガスは、配管軸方向に放出されるため、排ガスの有する運動エネルギーによって生じる大きな騒音の発生は回避できなかった。
As a muffler for a PSA device, for example, as shown in FIG. 7, a sound absorbing
そこで、間欠的に勢いよく排出されるPSA装置の排ガスの消音対策に特化したものとして、特許文献3には「PSA法によるガス分離装置の排気消音器」が開示されている。この特許文献3に開示のものは、PSA装置本体が設置される架体を空洞行動とし、間欠的に発生する排ガスを、前記架体内に導入することで、運転時の騒音の低減を図るというものである。
Therefore,
確かに、特許文献3に開示のものは、PSA装置に特化したものであり、消音効果は期待できる。しかしながら、特許文献3のものは、大掛かりな構造であるため、新設時には設置可能であるが、既設装置の改造に適用するには困難が伴う。
また、架台の内部が排気路となっていることから、メンテナンスにも困難が伴う。
Certainly, the one disclosed in
In addition, since the inside of the gantry serves as an exhaust path, maintenance is also difficult.
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、PSA装置の排気のように間欠的に多量の排ガスが勢いよく排気されるものにおいて、既設の装置にも適用可能で、かつメンテナンスも容易でありながら、消音効果の高いPSA装置用消音器の先端部構造、及び該先端部構造を有するPSA装置用消音器を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve such problems, and can be applied to existing equipment in which a large amount of exhaust gas is vigorously exhausted intermittently, such as the exhaust of a PSA equipment, and maintenance is also easy. It is an object of the present invention to provide a tip structure of a silencer for a PSA device which is easy and has a high silencing effect, and a silencer for a PSA device having the tip structure.
(1)本発明に係るPSA装置用消音器の先端部構造は、PSA装置用消音器の先端部に設けられて、大気放出時の排気音を低減するためのものであって、
基端側が開口すると共に該基端側に前記消音器における上流側の消音部と着脱可能に接続できる接続部を有し、先端側が閉塞した有底筒体と、
該有底筒体内に充填された吸音材と、有底筒体における基端側の周面に形成された排気口とを有することを特徴とするものである。
(1) A tip portion structure of a silencer for a PSA device according to the present invention is provided at the tip portion of the silencer for a PSA device to reduce exhaust noise when released into the atmosphere,
a bottomed cylindrical body having an open proximal side and having a connecting portion on the proximal side that can be detachably connected to an upstream muffling portion of the muffler, and having a closed distal side;
It is characterized by having a sound absorbing material filled in the bottomed cylinder and an exhaust port formed on the peripheral surface of the bottomed cylinder on the base end side.
(2)また、上記(1)に記載のものにおいて、前記吸音材は、前記有底筒体に底部に向かって積層された積層吸音材を有することを特徴とするものである。 (2) Further, in the apparatus described in (1) above, the sound absorbing material has a laminated sound absorbing material laminated toward the bottom of the bottomed cylindrical body.
(3)また、上記(1)又は(2)に記載のものにおいて、前記排気口からの排気を水平方向又は上方にガイドするガイド部材を有することを特徴とするものである。 (3) Further, in the apparatus described in (1) or (2) above, it is characterized by having a guide member for guiding the exhaust from the exhaust port in the horizontal direction or upward.
(4)また、本発明に係るPSA装置用消音器は、上記(1)乃至(3)のいずれかに記載の先端部構造を有することを特徴とするものである。 (4) Further, a silencer for a PSA device according to the present invention is characterized by having the tip portion structure described in any one of (1) to (3) above.
本発明に係るPSA装置用消音器の先端部構造は、PSA装置用消音器の先端部に設けられて、大気放出時の排気音を低減するためのものであって、基端側が開口すると共に該基端側に前記消音器における上流側の消音部と着脱可能に接続できる接続部を有し、先端側が閉塞した有底筒体と、該有底筒体内に充填された吸音材と、有底筒体における基端側の周面に形成された排気口とを有することにより、間欠的に勢いよく排出される排気の運動エネルギーを吸音材によって効果的に減衰することで、排気音を効果的に低減することができる。また、上流側の消音部と着脱可能に接続できる接続部を有していることから、既設の消音器に適用する場合にも、簡易的な改造を行うだけで済むので好適である。 The tip structure of a silencer for a PSA device according to the present invention is provided at the tip of the silencer for a PSA device to reduce exhaust noise when discharged into the atmosphere, and has an opening on the base end side. a bottomed cylindrical body having a connection part detachably connectable to the upstream muffling part of the muffler on the base end side and closed at the tip end side; and a sound absorbing material filled in the bottomed cylindrical body; By having an exhaust port formed on the peripheral surface of the base end side of the bottom cylinder, the sound absorbing material effectively attenuates the kinetic energy of the exhaust that is intermittently and vigorously discharged, thereby reducing the exhaust sound. can be substantially reduced. In addition, since it has a connecting portion that can be detachably connected to the muffling portion on the upstream side, it is suitable for application to an existing muffler because only a simple modification is required.
本実施の形態に係るPSA装置用消音器1は、PSA装置からの排気ガスを排気する排気管3に設けられて、大気放出時の排気音を低減するためのものであって、図1に示すように、排気管3に接続されて第1の消音部となる第1消音部5(図中A部)と、第1消音部5の先端に接続されて第2の消音部となる先端部構造7(図中B部)とを有するものである。
以下、各構成部分について詳細に説明する。
A
Each component will be described in detail below.
<第1消音部>
第1消音部5は、図2に示すように、排気管3と下部フランジ9によって接続される筒状の内管11と、内管11を覆うように設けられた外筒管13とを備えている。
内管11は、周面に複数の小孔15を有すると共に先端部は開口している。なお、図2において小孔15は内管11の周面の一部に記載しているが、これは図面が煩雑になるのを防止するために記載を省略したものであり、実際には小孔15は内管11の全周面に設けられている。
<First silencer>
As shown in FIG. 2, the
The
内管11の上端は、図2、図3に示すように、上部フランジ17よりも上方に突出している。これは、後述するように、内管11の先端部を先端部構造7内に挿入するためである。
外筒管13の内周面には吸音材19が配設されており、吸音材19と内管11との間には隙間が設けられていない。
The upper end of the
A
<先端部構造>
先端部構造7は、図4、図5に示すように、基端側が開口すると共に該基端側に第1消音部5と着脱可能に接続できる接続部21を有し、先端側が閉塞した有底筒体23と、有底筒体23内に充填された吸音材29と、有底筒体23における基端側の周面に形成された排気口25とを有している。
<Tip structure>
As shown in FIGS. 4 and 5, the
接続部21は、外筒管13の上部フランジ17にボルト接合によって外筒管13と着脱可能になっている(図5参照)。
有底筒体23は、先端部が閉塞した円筒体であり、その基端側の周面には、排気口25が設けられている。排気口25には、図5に示すように、網体27が設けられている。
The connecting
The bottomed
有底筒体23内には、吸音材29が配設されている。この吸音材29は、有底筒体23の内周面(排気口25の部分を含む)を覆うように配設された円筒状の円筒吸音材29aと、円筒吸音材29aの内側に有底筒体23の底部(先端部)に向かって積層するように配設された積層吸音材29bを備えている。
積層吸音材29bは、図4に示すように、有底筒体23の基端から少し上方にずれた位置から上端に向かって積層されているので、基端側には、円形の凹陥部31が形成されている(図6参照)。
A
As shown in FIG. 4, the laminated
前述したように、第1消音部5の内管11の上端は上方に突出しており(図3参照)、先端部構造7を第1消音部5に接続した状態では、内管11の先端が先端部構造7側に突出するように配置される。このため、内管11の先端は、図4に示すように、円筒吸音材29aに囲まれた凹陥部31に挿入されることになる。内管11の先端を突出させた理由は、屋外の雨や雪が内部の排ガスの経路に入り込まないようにするためである。
As described above, the upper end of the
上記のように構成された本実施の形態のPSA装置用消音器1の作用効果について説明する。
排気管3から排出された排気が第1消音部5を通過して先端部構造7に至る。
先端部構造7の内部は、吸音材29が配設された有底筒体23によって、先端が行き止まりとなっているため、排気は先端側に向かって排出されるが、行き止まりになることでその向きを変えて、側方の排気口25から排気されることになる。
すなわち、排気は有底筒体23内において、積層吸音材29bに衝突し、この衝突によって、吸音材29が変形して排ガスの運動エネルギーが低減し、さらに向きを変えて排気口25から排気される。
排気が積層吸音材29bに衝突する際の音は、積層吸音材29bの周囲に配設されている円筒吸音材29aによって吸音される。
The effects of the
Exhaust gas discharged from the
The inside of the
That is, the exhaust gas collides with the laminated
The sound generated when the exhaust gas collides with the laminated
なお、吸音材29は、排ガスによって鉛直上部方向に押し上げられるため、経年によって、押し上げられた吸音材29が圧縮されて気体に対する抵抗が増加することが考えられるが、排気は側方の排気口25から排出されるので、吸音材29の圧縮によって排気抵抗が増すことはなく、長期間使用してもPSA装置の排気不良が発生しにくく性能低下は生じない。
Since the
以上のように、本実施の形態の先端部構造7を有するPSA装置用消音器1によれば、間欠的に勢いよく排出される排気の運動エネルギーを先端部構造7によって効果的に減衰することで、排気音を効果的に低減することができる。
また、本実施の形態の先端部構造7は、その上流側の第1消音部5に対して着脱可能に設けられているので、仮に第1消音部5の先端が図7に示すような曲がり管43のものであれば、曲がり管43に代えて先端部構造7を取り付けることが可能であり、既設のPSA装置の消音器の改造に簡単に適用することができる。
As described above, according to the
Further, since the
また、上記の例では、先端部構造7の内部に、積層吸音材29bと、この回りを囲むように設けられた円筒吸音材29aを有する例を示した。
しかし、放出される排ガス量に対して消音器出口構造の口径が比較的大きい場合、円筒吸音材29aを設置しなくても、騒音低減の効果を得ることが出来る。
Moreover, in the above example, an example in which the
However, if the diameter of the muffler outlet structure is relatively large with respect to the amount of discharged exhaust gas, a noise reduction effect can be obtained without installing the cylindrical
また、本実施の形態の先端部構造7において、吸音材29は、それ自身が変形することで、排ガスが有するエネルギーを低減することを目的として設置されているので、吸音材29は一般的な吸音材の他に断熱材等を本発明の吸音材29として利用することもできる。
In addition, in the
また、上記の例では、先端部構造7における有底筒体23は円筒形のものを示したが、本発明の有底筒体23は円筒形のものに限られず、例えば、断面が三角形、四角形、多角形等でもよい。
Further, in the above example, the bottomed
上述したように、実施の形態の先端部構造7においては、排気は行き止まりになった先端から向きを変えて側方の排気口25から排気される。このため、排気口25からの排気の向きは必ずしも水平方向ではなく、斜め下方に向かうものもある。しかし、排気口25の下方には上部フランジ17が張り出しているため、この上部フランジ17によって真下に向かう排気はその向きが水平方向に変えられるので、真下に排気されることはない。
As described above, in the
もっとも、排気口25の下方は作業者が作業するスペースにもなっていることから、より作業者に対する騒音低減の観点から、排気口25からの排気の向きを水平方向、あるいは上方(斜め上方、真上を含む)にガイドするようなガイド部材を設けるようにしてもよい。
このようなガイド部材としては、例えば上部フランジ17の上面に上部フランジ17よりもさらに外方に張り出すように配設した円形板や、排気口25の下端を囲んで斜め上方に張り出すように配設したメガホン状の部材等が考えられる。
また、上部フランジ17の外径を大きく設定することで、同様の効果を奏することもでき、この場合には、上部フランジがガイド部材として機能する。
However, since the space below the
Such a guide member may be, for example, a circular plate provided on the upper surface of the
A similar effect can be obtained by setting the outer diameter of the
ガイド部材を設けることで、排気口25からの排気の向きを水平方向あるいは上方にガイドすることができ、排気が装置周囲にいる作業者や他の装置等へ当ることを防止でき、地上における最大騒音値を低減することができる。
By providing a guide member, the direction of the exhaust air from the
消音器の先端部を、図7に示すような、曲がり管43にしたものと、本発明の先端部構造7にしたものとの消音効果の比較を行ったので、これについて以下説明する。
図7に示した従来の出口構造の場合、排気は1か所から1方向に一気に放出させ、圧力0.35MPaの排ガスを圧力0.1MPaまで約3秒放出させたとき、計測点(地上高さ:1.5m、消音器出口距離:1.5m)における最大騒音値は96dB(A)であった。
一方、同一条件で、本発明の先端部構造7を有する消音器の場合、計測点(地上高さ:1.5m、消音器出口距離:1.5m)における最大騒音値は91dB(A)であり、図7のものと比較して約5dBの騒音値低減を達成した。
以上から、本発明の先端部構造7には高い消音効果があることが実証された。
A comparison of the silencing effects of a muffler with a
In the case of the conventional outlet structure shown in FIG. 7, the exhaust gas is discharged from one place at once in one direction. height: 1.5 m, silencer exit distance: 1.5 m), the maximum noise value was 96 dB(A).
On the other hand, under the same conditions, in the case of the muffler having the
From the above, it was demonstrated that the
1 PSA装置用消音器
3 排気管
5 第1消音部
7 先端部構造
9 下部フランジ
11 内管
13 外筒管
15 小孔
17 上部フランジ
19 吸音材(外筒管)
21 接続部
23 有底筒体
25 排気口
27 網体
29 吸音材(有底筒体)
29a 円筒吸音材
29b 積層吸音材
31 凹陥部
<従来例>
41 消音部
43 曲がり管
45 吸音ダクト式消音器
1 Silencer for
21
29a Cylindrical
41
Claims (4)
基端側が開口すると共に該基端側に前記消音器における上流側の消音部と着脱可能に接続できる接続部を有し、先端側が閉塞した有底筒体と、
該有底筒体内に充填された吸音材と、有底筒体における基端側の周面に形成された排気口とを有することを特徴とするPSA装置用消音器の先端部構造。 A tip structure of a PSA silencer for reducing exhaust noise when released into the atmosphere, provided at the tip of the silencer for the PSA device,
a bottomed cylindrical body having an open proximal side and having a connecting portion on the proximal side that can be detachably connected to an upstream muffling portion of the muffler, and having a closed distal side;
A front end structure of a silencer for a PSA device, comprising: a sound absorbing material filled in the bottomed cylinder;
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