圧縮気体のＣＯ２除去方法及びＣＯ２除去装置
【課題】目的に応じたＣＯ２除去の運転・制御ができ、小さな初期コストによってランニングコストを大幅に低減できる圧縮気体のＣＯ２除去の方法及び装置を提供すること。
【解決手段】吸着剤が充填された二つの吸着筒１０、２０に、圧縮気体を交互に供給して吸着剤の吸着効果を利用すると共に交互にパージを行って吸着剤の再生を行い、ＣＯ２濃度が調整された製品気体を連続的に得るＣＯ２除去装置であって、二つの吸着筒１０、２０に設置された露点計測センサー装置７１と、計測された露点に対して相関関係にあるＣＯ２の濃度を算出する演算装置８１と、その算出結果に基づいて吸着工程とパージ工程の時間的な調整及び／又は圧縮気体の処理量に対するパージ率の調整を行うように気体を導く通気路の一又は複数の開閉手段５０、３２、３９と、その制御を行う制御装置８２を具備する。
【解決手段】吸着剤が充填された二つの吸着筒１０、２０に、圧縮気体を交互に供給して吸着剤の吸着効果を利用すると共に交互にパージを行って吸着剤の再生を行い、ＣＯ２濃度が調整された製品気体を連続的に得るＣＯ２除去装置であって、二つの吸着筒１０、２０に設置された露点計測センサー装置７１と、計測された露点に対して相関関係にあるＣＯ２の濃度を算出する演算装置８１と、その算出結果に基づいて吸着工程とパージ工程の時間的な調整及び／又は圧縮気体の処理量に対するパージ率の調整を行うように気体を導く通気路の一又は複数の開閉手段５０、３２、３９と、その制御を行う制御装置８２を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
吸着剤が充填された二つの吸着筒に圧縮気体を交互に供給して吸着剤の吸着効果を利用すると共に交互にパージを行って吸着剤の再生を行う圧力スイング吸着法（ＰＳＡ法）を用い、二酸化炭素（ＣＯ２）濃度を低減させた製品気体を連続的に得る圧縮気体の二酸化炭素（ＣＯ２）除去方法及び二酸化炭素（ＣＯ２）除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮気体中のＣＯ２を除去する装置は、空気分離の前処理又は半導体製造用ガスの精製などの目的で広く使用されている。
圧縮気体中のＣＯ２を除去する方法は、多種あるが、イニシャルコスト及び処理能力から吸着剤を用いた物理吸着法である上述の圧力スイング吸着法（ＰＳＡ法）が広く用いられている。
しかし、このＰＳＡ法では、吸着剤を乾燥させるために消費する空気量（再生空気）が多く必要であり、ランニングコストが高くなっている。吸着作用は、極性や不飽和度の違いによる吸着剤の選択性によって異なることになるが、例えば合成ゼオライトを用いてＣＯ２を除去する場合など一般に、ＣＯ２より吸着力が高い水分の吸・脱着を予め行う必要があり、除湿目的のＰＳＡ法に比べると多くの再生エネルギー（再生空気）が必要になる。通常の運転仕様は、最大必要量を得るように設定されており、過剰品質の製品空気を吐出することが多くなっている。
また、ＣＯ２を測定する装置は多種あるが、一般に高価であり、安価で精度よくＣＯ２を測定する手段はない。
【０００３】
従来、圧力スイング吸着装置としては、吸着剤が充填された二つの吸着筒１０、２０のうち一方へ圧縮気体を導いて乾燥気体を吐出させる乾燥工程と、その乾燥工程によって乾燥された圧縮気体の一部を前工程で圧縮気体の湿分を吸着除湿した他方の吸着筒へ導いて吸着能力が低下した吸着剤から湿分を脱着させると共に排気させてその吸着剤を再生させる再生工程とを並行して行い、これらの乾燥工程と再生工程とを二つの吸着筒１０、２０の間で実質的に交互に行うことで乾燥気体を連続的に吐出させ、その乾燥気体の一部を排気することで、乾燥工程で湿分以外の気体が吸着剤に吸着されることによって変化される乾燥気体の成分濃度を調整するもの（特許文献１参照）が本出願人によって提案されている。
【０００４】
また、従来、製品気体の成分濃度を調整する制御方法としては、［発酵プロセスやタバコプロセス等の排ガスのような］原料ガス中の［ＣＯ２のような］特定回収成分濃度が大きく変動する原料ガスから特定成分を回収する圧力スイング吸着方法であって、吸着筒へ流入させる特定回収成分の濃度と原料ガス流量に応じて圧力スイング吸着装置のタイムサイクルを変化させ追従させる圧力スイング吸着方法（特許文献１参照）が開示されている。このタイムサイクルの中で吸着工程と洗浄工程の時間の比率を変えることで、吸着装置の吸着能を最大限に発揮できる条件での操業が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１１６５００号公報（第１頁）
【特許文献２】特開平６−９９０１５号公報（第１頁、請求項１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
圧縮気体のＣＯ２除去方法及びＣＯ２除去装置に関して解決しようとする問題点は、従来は、ＣＯ２除去装置を効率的に運転すべく制御するためのＣＯ２濃度の計測を、安価な装置構成で且つ適切に行うことができる方法及び装置構成が提案されていないことにある。
そこで本発明の目的は、ＣＯ２濃度の計測・監視を安価な装置構成で且つ適切に行うことで、目的に応じたＣＯ２除去の運転ができるように制御でき、小さな初期コストによってランニングコストを大幅に低減できる圧縮気体のＣＯ２除去方法及びＣＯ２除去装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明に係る圧縮気体のＣＯ２除去方法の一形態によれば、吸着剤が充填された二つの吸着筒のうち一方へ圧縮気体を導いて該圧縮気体のＣＯ２を含む気体成分の一部が吸着除去された気体を吐出させる吸着工程と、該吸着工程によって気体成分が調整された圧縮気体の一部を、前工程で前記気体成分の一部を吸着した他方の吸着筒へ導いて、吸着能力が低下した吸着剤から吸着された前記気体成分を脱着させると共に排気させて該吸着剤を再生させるようにパージをするパージ工程とを並行して行い、これらの吸着工程とパージ工程とを二つの吸着筒の間で実質的に交互に行うことでＣＯ２濃度が低減された製品気体を連続的に吐出させる圧縮気体のＣＯ２除去方法であって、前記二つの吸着筒内における露点を計測・監視することで、該露点に対して相関関係にあるＣＯ２の濃度を算出し、該算出結果に基づいて前記吸着工程と前記パージ工程の時間的な調整及び／又は前記圧縮気体の処理量に対するパージ工程のパージ率の調整を行うことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る圧縮気体のＣＯ２除去方法の一形態によれば、前記パージ工程のパージ率の調整は、前記二つの吸着筒の間を連通してパージができるように設けられた二つの吸着筒間接続路のどちらか一方を開閉することで、パージ量を二段階に調整することで行われることを特徴とすることができる。
【０００９】
本発明に係る圧縮気体のＣＯ２除去装置の一形態によれば、吸着剤が充填された二つの吸着筒のうち一方へ圧縮気体を導いて該圧縮気体のＣＯ２を含む気体成分の一部が吸着除去された気体を吐出させる吸着工程と、該吸着工程によって気体成分が調整された圧縮気体の一部を、前工程で前記気体成分の一部を吸着した他方の吸着筒へ導いて、吸着能力が低下した吸着剤から吸着された前記気体成分を脱着させると共に排気させて該吸着剤を再生させるようにパージをするパージ工程とを並行して行い、これらの吸着工程とパージ工程とを二つの吸着筒の間で実質的に交互に行うことでＣＯ２濃度が低減された製品気体を連続的に吐出させる圧縮気体のＣＯ２除去装置であって、前記二つの吸着筒内における露点を計測・監視するように各吸着筒にサンプリング部が設置された露点計測センサー装置と、該露点計測センサー装置によって計測された露点に対して相関関係にあるＣＯ２の濃度を算出する演算装置と、該演算装置の算出結果に基づいて前記吸着工程と前記パージ工程の時間的な調整及び／又は前記圧縮気体の処理量に対するパージ率の調整を行うように気体を導く通気路の一又は複数の開閉手段と、該開閉手段の開閉に関する制御を行う制御装置とを具備する。
【００１０】
また、本発明に係る圧縮気体のＣＯ２除去装置の一形態によれば、露点計測センサー装置は、湿度センサーと温度センサーによって構成されていることを特徴とすることができる。
また、本発明に係る圧縮気体のＣＯ２除去装置の一形態によれば、前記気体を導く通気路の開閉手段が、前記吸着工程と前記パージ工程の時間的な調整ができるように、圧縮空気を二つの吸着筒へ交互に導くと共にパージによって二つの吸着筒から交互に排気される気体を排気路へ導くように通気路を切り換える切換バルブ及び／又はパージによる気体を排気するように導く排気バルブによって構成され、前記切換バルブ及び／又は前記排気バルブを前記制御装置が制御することを特徴とすることができる。
【００１１】
また、本発明に係る圧縮気体のＣＯ２除去装置の一形態によれば、前記気体を導く通気路の開閉手段が、前記パージ工程のパージ量を二段階に調整できるように、前記二つの吸着筒を連通するように設けられた二つの吸着筒間接続路の少なくとも一方を開閉する吸着筒間接続路の開閉弁によって構成され、該吸着筒間接続路の開閉弁を前記制御装置が制御することを特徴とすることができる。
また、本発明に係る圧縮気体のＣＯ２除去装置の一形態によれば、前記二つの吸着筒間接続路のうち一方の吸着筒間接続路が、オリフィスによって通気量が設定されて常に連通している通路であり、前記二つの吸着筒間接続路のうち他方の吸着筒間接続路が、該他方の吸着筒間接続路の通路途中に配されて同一通気量に開口が設定された一対のオリフィスと、該一対のオリフィスの間に配された前記吸着筒間接続路の開閉弁とで構成されている開閉可能な通路であることを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る圧縮気体のＣＯ２除去方法及びＣＯ２除去装置によれば、ＣＯ２濃度の計測・監視を安価な装置構成で且つ適切に行うことで、目的に応じたＣＯ２除去の運転ができるように制御でき、小さな初期コストによってランニングコストを大幅に低減できるという特別有利な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る圧縮気体のＣＯ２除去装置の形態例を示す模式図である。
【図２】本発明に係る圧縮気体のＣＯ２除去装置の制御例を示すフローチャート図である。
【図３】本発明に係る圧縮気体のＣＯ２除去装置の他の形態例を示す模式図である。
【図４】本発明に係る圧縮気体のＣＯ２除去装置の他の形態例を示す主要部の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る圧縮気体のＣＯ２除去装置及びそのパージ方法の形態例を添付図面（図１〜４）に基づいて詳細に説明する。
先ず、吸着剤が充填された二つの吸着筒１０、２０に、圧縮気体を交互に供給して吸着剤の吸着効果を利用すると共に交互にパージを行って吸着剤の再生を行い、ＣＯ２を含む気体成分が調整された製品気体を連続的に得るように構成された圧縮気体のＣＯ２除去装置の基本形態について、図１に基づいて説明する。
【００１５】
１０は第１吸着筒であり、２０は第２吸着筒である。以下、記載を簡略化するため、第１吸着筒１０を「Ａ筒」と、第２吸着筒２０を「Ｂ筒」と記載することがある。これらの第１吸着筒１０（Ａ筒）及び第２吸着筒２０（Ｂ筒）には、導入された圧縮気体の気体成分の一部を吸着して気体成分の濃度を調整する吸着剤が充填されている。
この各吸着筒１０、２０へは、圧縮気体導入路４０から切換バルブ５０を介して圧縮空気が導入される。
【００１６】
１１は第１吸入通路であり、Ａ筒に圧縮気体を導く通路となっている。また、２１は第２吸入通路であり、Ｂ筒に圧縮気体を導く通路となっている。
１２は第１排出通路であり、Ａ筒から製品気体を吐出させる通路となっている。また、２２は第２排出通路であり、Ｂ筒から製品気体を吐出させる通路となっている。
【００１７】
３０は一方の吸着筒間接続路であり、Ａ筒とＢ筒を連通する通路となっている。この吸着筒間接続路３０は、各吸着筒１０、２０の排出通路１２、２２が連通されている側に接続されている。これは、吸着筒１０、２０に導入されたばかりの気体成分の濃度が調整されていない圧縮気体でなく、その濃度が調整された圧縮気体を一方の吸着筒から他方の吸着筒へ導くためである。
また、この一方の吸着筒間接続路３０には、気体流量を調整する手段としてパージ用オリフィス３１が設けられている。これにより、一定流量の圧縮気体が通過するようになっている。
【００１８】
１３は第１パージ用排気通路であり、Ｂ筒で調整された一部が吸着筒間接続路３０を介してＡ筒に導かれ吸着剤から吸着された気体成分を脱着してその吸着剤を再生させたパージ気体を排気させる通路となっている。２３は第２パージ用排気通路であり、Ａ筒で調整された一部が吸着筒間接続路３０を介してＢ筒に導かれ吸着剤から吸着された気体成分を脱着してその吸着剤を再生させたパージ気体を排気させる通路となっている。
【００１９】
３２は排気バルブであり、第１パージ用排気通路１３及び第２パージ用排気通路２３に接続され、パージ用の排気を管理するように制御装置８２によって制御されて開閉作動する電磁弁である。
３４はパージ排気用集合路であり、第１パージ用排気通路１３と第２パージ用排気通路２３を集合させた通路である。すなわち、このパージ排気用集合路３４は、第１パージ用排気通路１３及び第２パージ用排気通路２３のそれぞれの一部を構成している。
３３はパージ用サイレンサであり、排気バルブ３２の排気側に接続されている。パージの際の排気音を消音するために設けられている。
【００２０】
４０は圧縮気体導入路であり、圧縮気体の発生源側に接続されて圧縮気体を導く気体通路である。この圧縮気体導入路４０は、分岐されて第１吸入通路１１、第２吸入通路２１が構成されている。
１７、２７は逆止弁であり、第１排出通路１２及び第２排出通路２２のそれぞれの中途部に設けられている。この逆止弁１７、２７は、製品気体が好適に排出されるように逆流することを防止するチェックバルブである。
４２は製品気体吐出用集合路であり、第１排出通路１２と第２排出通路２２を集合させた通路である。この製品気体吐出用集合路４２を通って所定の供給先に製品気体が供給される。
【００２１】
次に、本発明の係る圧縮気体のＣＯ２除去装置の特徴となる構成について、図１及び２に基づいて説明する。
７０は露点計測センサー装置であり、二つの吸着筒１０、２０内における露点を計測・監視するように各吸着筒１０、２０にサンプリング部１５、２５が設置されている。６９はサンプリング用の導管であり、サンプリング部１５、２５と露点計測センサー装置７０のセンサー部との間を連通している。また、１５ａ及び２５ａは逆止弁であり、二つの吸着筒１０、２０内でサンプリングされた気体が露点計測センサー装置７０のセンサー部へ一方向に流れるように設けられている。この露点計測センサー装置７０は、湿度センサーと温度センサーによって構成することができる。また、この露点計測センサー装置７０の露点測定方法としては、抵抗式、容量式などを感湿部に用いた汎用的な露点センサーを用いることができる。
【００２２】
この露点計測センサー装置７０によれば、露点を計測・検出することで、その露点に対して相関関係にあるＣＯ２の濃度を好適に検出するできることになる。そして、これによれば、ＣＯ２の濃度を計測するセンサー装置による場合に比較して大幅に安価に構成でき、製造コストを低減できる。
また、各吸着筒１０、２０に設けられるサンプリング部１５、２５の位置は、水分がＣＯ２よりも優先的に吸着されるという吸着剤の特性から、各吸着筒１０、２０の長手方向である圧縮気体の流れ方向の中途部に設置するとよい。本形態例では、サンプリング部１５、２５が、各吸着筒１０、２０の長手方向の真中部に配置されている。これによれば、ＣＯ２の濃度について適切な安全率を確保することができる。なお、吸着剤としては、合成ゼオライトや活性アルミナを用いることができる。
【００２３】
８１は演算装置であり、露点計測センサー装置７０によって計測された露点のデータが入力されるように露点計測センサー装置７０に接続され、その露点に対して相関関係にあるＣＯ２の濃度を算出するように、電子基板８０に設けられている（図１参照）。
この演算装置８１の算出結果に基づいて、吸着工程とパージ工程の時間的な調整及び／又は圧縮気体の処理量に対するパージ率の調整を行うように、気体を導く通気路の一又は複数の開閉手段としては、切換バルブ５０、排気バルブ３２（図１参照）や後述する開閉弁３９（図４参照）が設けられている。
【００２４】
８２は制御装置であり、演算装置８１の算出結果に基づいて各開閉手段（切換バルブ５０、排気バルブ３２、開閉弁３９）の開閉に関する制御を行うように、各開閉手段に接続されており、電子基板８０に設けられている。この制御装置８２は、演算装置８１の算出結果のデータの入力し、吸着工程とパージ工程の時間的な調整及び／又は圧縮気体の処理量に対するパージ率の調整を行うことができるように、各開閉手段を制御する信号を出力するように設けられている。
【００２５】
以上の構成を備える装置によれば、二つの吸着筒１０、２０内における露点を計測・監視することで、その露点に対して相関関係にあるＣＯ２の濃度を算出し、その算出結果に基づいて吸着工程とパージ工程の時間的な調整及び／又は圧縮気体の処理量に対するパージ工程のパージ率の調整を行うができる。つまり、ＣＯ２の濃度を監視して再生空気を制御することで必要以上の再生空気の消費を抑制でき、目的に応じた最適な運転・操作を行うことができる。従って、過剰品質の製品空気を供給することを好適に防止でき、省エネ運転を実現することができる。また、露点センサーのみで、露点とＣＯ２の濃度の両方を測定・監視することができ、装置の複雑化を防止して初期コストを低減できる。
このように、露点のみを計測・監視することで、ＣＯ２濃度を監視できることは、特定の吸着剤の吸着特性について、露点とＣＯ２濃度が、ある一定の安定的な相関関係にあることを見出したことによる。
【００２６】
図1に示す形態例によれば、気体を導く通気路の開閉手段が、吸着工程とパージ工程の時間的な調整ができるように、圧縮空気を二つの吸着筒１０、２０へ交互に導くと共にパージによって二つの吸着筒１０、２０から交互に排気される気体を排気路へ導くように通気路を切り換える切換バルブ５０及び／又はパージによる気体を排気するように導く排気バルブ３２によって構成されている。そして、その切換バルブ５０及び／又は排気バルブ３２を制御装置８２が制御をする構成になっている。
【００２７】
これによれば、圧縮気体のＣＯ２除去装置の基本的な構成である切換バルブ５０及び／又は排気バルブ３２を適切に利用してＣＯ２除去にかかる効率的な装置の運転を行うことができる。基本的な構成を利用できるため、初期コストを抑制できる。また、パージ量が小さくなるように運転を制御することで、省エネ運転を実現することができ、ランニングコストを好適に低減できる。
【００２８】
すなわち、図２のフローチャートに示すように、運転をスタートさせて、先ずは標準運転を行う。この標準運転中において、露点計測センサー装置７０によって、乾燥空気の露点検出を連続的或いは断続的に行う。この露点計測センサー装置７０による検出データに基づいて演算装置８１によって、その露点に対して相関関係にあるＣＯ２の濃度を算出する。そして、この算出されたＣＯ２濃度を、設定されたＣＯ２濃度と比較する。算出されたＣＯ２濃度が設定値よりも低ければ、省エネ運転に移行する。算出されたＣＯ２濃度が設定値よりも高ければ、標準運転を維持する。これにより、効率的な運転が可能になる。
【００２９】
次に、本発明に係る圧縮気体のＣＯ２除去装置の他の形態例（圧縮気体の処理量に対するパージ率の調整を行う構成）を、図３及び図４に基づいて説明する。
図３及び図４に示した形態例の圧縮気体のＣＯ２除去装置は、パージ量を二段階に調整できるように、二つの吸着筒１０、２０を連通するように設けられた二つの吸着筒間接続路３０、３５（一方の吸着筒間接続路３０、他方の吸着筒間接続路３５）と、その二つの吸着筒間接続路３０、３５の少なくとも一方を開閉する開閉弁３９とを具備する。他方の吸着筒間接続路３５も、一方の吸着筒間接続路３０と同様に、各吸着筒１０、２０の排出通路１２、２２が連通されている側に接続されている。なお、図３では、二つの吸着筒間接続路３０、３５が二つの吸着筒１０、２０それぞれに接続された配管から分岐して並列に設けてある形態例を示してある。また、図４では、二つの吸着筒間接続路３０、３５が全く別々の系統の配管になっている形態例を示してあると共に、他方の吸着筒間接続路３５の具体的構成を示してある。
【００３０】
これによれば、例えば、ＣＯ２の濃度が高いため高いパージ率を必要とする際には、開閉弁３９を開いて二つの吸着筒間接続路３０、３５によって二つの吸着筒１０、２０を連通することで、パージ量を大きくすることができる。図４に示す形態例では、他方の吸着筒間接続路３５の開閉弁３９が閉じた状態（図４に示した状態）から、ＰとＡを連通させて開いた状態に、その開閉弁３９を制御装置８２（図１参照）によって作動させることでパージ量を大きくすることができる。
そして、ＣＯ２の濃度が低くなって高いパージ率の必要がなくなった時点においては、制御装置８２によって開閉弁３９を閉じることで、パージ量を小さくして省エネモードにすることができる。
【００３１】
開閉弁３９を自動的に開閉するように制御するには、図４に示すように、開閉弁３９を電磁開閉弁とし、その電磁開閉弁（開閉弁３９）の開閉を前述したように制御装置８２（図１参照）によって制御すればよい。これによれば、吸着サイクルにおいてパージ量を適切に管理でき、省エネを適切に実現できる。つまり、過剰な品質の製品気体を吐出することなく、エネルギーの消費を削減でき、ランニングコストを低減して高い経済性を実現できる。
【００３２】
また、本形態例では、二つの吸着筒間接続路３０、３５のうち一方の吸着筒間接続路３０が、オリフィス３１によって通気量が設定されて常に連通している通路になっている。
また、二つの吸着筒間接続路３０、３５のうち他方の吸着筒間接続路３５が、その他方の吸着筒間接続路３５の通路途中に配されて同一通気量に開口が設定された一対のオリフィス３６ａ、３６ｂと、その一対のオリフィス３６ａ、３６ｂの間に配された開閉弁３９とで構成されている開閉可能な通路になっている。
【００３３】
これによれば、開閉弁３９によって開閉が可能な他方の吸着筒間接続路３５について、一対の同等のオリフィス３６ａ、３６ｂを配することで、パージのための気体の流れ方向が交互に逆向きになってもパージ量が同等となる。つまり、開閉弁３９を通過する気体の方向性による影響を排除することができ、Ａ筒とＢ筒からバランスよく安定的に製品空気を吐出することができる。
【００３４】
さらに、３７ａ、３７ｂはバイパス通路であり、オリフィス３６ａ、３６ｂをバイパスしてパージ用の気体を通過させることができる。また、３８ａ、３８ｂは逆止弁である。逆止弁３８ａはＡ筒からＢ筒への流れをバイパスし、逆止弁３８ｂはＢ筒からＡ筒への流れをバイパスする。これらの構成によれば、パージ用の気体がＡ筒からＢ筒に流れる際には、そのパージ量がオリフィス３６ｂによって規制されることになる。そして、パージ用の気体が逆にＢ筒からＡ筒に流れる際には、そのパージ量がオリフィス３６ａによって規制されることになる。このため、一対のオリフィス３６ａ、３６ｂが、同等のものであれば、開閉弁３９の影響と流れの方向の影響を受けることなく、パージ用の気体を流通させることができる。
【００３５】
ところで、開閉弁３９に替えて無段階バルブを利用することが考えられるが、複雑でコスト高になり易い。また、無段階バルブの場合、その無段階バルブの前後に本形態例のような同等のオリフィスを配する構成にはならない。このため、無段階バルブを利用する場合は、二つの吸着筒１０、２０を交互に用いてパージのための気体の流れ方向が交互に逆向きになるとき、その方向性による変化を受けてパージ量が不安定になってバランスのよい運転が難しくなる。
【００３６】
また、本形態例では、他方の吸着筒間接続路３５の方が、一方の吸着筒間接続路３０よりも通気量が小さくなるように設定されている。例えば、一方の吸着筒間接続路３０によるパージ率を１とすれば、他方の吸着筒間接続路３５によって加算されるパージ率を０．５とすることができる。つまり、他方の吸着筒間接続路３５の開閉弁３９を開いて連通させた場合であってそのパージ量を大きくしたときは、通常のパージ率の１．５倍となる。このようにパージ量を調整するには、例えば、一方の吸着筒間接続路３０のオリフィス３１、他方の吸着筒間接続路３５のオリフィス３６ａ、３６ｂの各開口のサイズを適宜に調整すればよい。
【００３７】
以上に説明した本発明の圧縮気体のＣＯ２除去装置によれば、パージ工程において、二つの吸着筒１０、２０の間を連通してパージができるように設けられた二つの吸着筒間接続路３０、３５のどちらか一方を開閉することで、パージ量を好適に二段階に調整することができる。
例えば、上述したようなＣＯ２の濃度が高い場合の他に、圧縮気体のＣＯ２除去装置を起動する際及び／又は前記パージ工程においてパージによる排気を止めて二つの吸着筒１０、２０の昇圧をする際に、二つの吸着筒間接続路３０、３５の両方が二つの吸着筒１０、２０の間を連通するようにしてパージ率を高めることができる。つまり、オリフィスを有する二系統の通路の両方を開いた状態として、起動時や昇圧時などの必要なときに、パージ率を高める制御を行うことができる。
【００３８】
圧縮気体のＣＯ２除去装置の起動をする際にパージ率を高めることで、起動時間を短縮することができる。また、二つの吸着筒１０、２０の昇圧をする際にパージ率を高めることで、その昇圧工程を所要の時間でスムースに行うことが可能となり、パージ効率を高いレベルに維持できる。このため、吸着性能を高いレベルに維持できる。つまり、再生用気体（パージ用の気体）を流すときに吸着側は高圧で再生側は大気圧になり、昇圧が十分になされないと吸着効率が充分に安定化しなくなるという課題を適切に解消できる。
【００３９】
以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。
【符号の説明】
【００４０】
１０ 第１吸着筒
１１ 第１吸入通路
１２ 第１排出通路
１３ 第１パージ用排気通路
１５ サンプリング部
１７ 逆止弁
２０ 第２吸着筒
２１ 第２吸入通路
２２ 第２排出通路
２３ 第２パージ用排気通路
２５ サンプリング部
２７ 逆止弁
３０ 一方の吸着筒間接続路
３１ オリフィス
３２ 排気バルブ
３３ パージ用サイレンサ
３４ パージ排気用集合路
３５ 他方の吸着筒間接続路
３６ａ オリフィス
３６ｂ オリフィス
３７ａ バイパス通路
３７ｂ バイパス通路
３８ａ 逆止弁
３８ｂ 逆止弁
３９ 開閉弁（オリフィス電磁弁）
４０ 圧縮気体導入路
４２ 製品気体吐出用集合路
５０ 切換バルブ
７０ 露点計測センサー装置
８１ 演算装置
８２ 制御装置
【技術分野】
【０００１】
吸着剤が充填された二つの吸着筒に圧縮気体を交互に供給して吸着剤の吸着効果を利用すると共に交互にパージを行って吸着剤の再生を行う圧力スイング吸着法（ＰＳＡ法）を用い、二酸化炭素（ＣＯ２）濃度を低減させた製品気体を連続的に得る圧縮気体の二酸化炭素（ＣＯ２）除去方法及び二酸化炭素（ＣＯ２）除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮気体中のＣＯ２を除去する装置は、空気分離の前処理又は半導体製造用ガスの精製などの目的で広く使用されている。
圧縮気体中のＣＯ２を除去する方法は、多種あるが、イニシャルコスト及び処理能力から吸着剤を用いた物理吸着法である上述の圧力スイング吸着法（ＰＳＡ法）が広く用いられている。
しかし、このＰＳＡ法では、吸着剤を乾燥させるために消費する空気量（再生空気）が多く必要であり、ランニングコストが高くなっている。吸着作用は、極性や不飽和度の違いによる吸着剤の選択性によって異なることになるが、例えば合成ゼオライトを用いてＣＯ２を除去する場合など一般に、ＣＯ２より吸着力が高い水分の吸・脱着を予め行う必要があり、除湿目的のＰＳＡ法に比べると多くの再生エネルギー（再生空気）が必要になる。通常の運転仕様は、最大必要量を得るように設定されており、過剰品質の製品空気を吐出することが多くなっている。
また、ＣＯ２を測定する装置は多種あるが、一般に高価であり、安価で精度よくＣＯ２を測定する手段はない。
【０００３】
従来、圧力スイング吸着装置としては、吸着剤が充填された二つの吸着筒１０、２０のうち一方へ圧縮気体を導いて乾燥気体を吐出させる乾燥工程と、その乾燥工程によって乾燥された圧縮気体の一部を前工程で圧縮気体の湿分を吸着除湿した他方の吸着筒へ導いて吸着能力が低下した吸着剤から湿分を脱着させると共に排気させてその吸着剤を再生させる再生工程とを並行して行い、これらの乾燥工程と再生工程とを二つの吸着筒１０、２０の間で実質的に交互に行うことで乾燥気体を連続的に吐出させ、その乾燥気体の一部を排気することで、乾燥工程で湿分以外の気体が吸着剤に吸着されることによって変化される乾燥気体の成分濃度を調整するもの（特許文献１参照）が本出願人によって提案されている。
【０００４】
また、従来、製品気体の成分濃度を調整する制御方法としては、［発酵プロセスやタバコプロセス等の排ガスのような］原料ガス中の［ＣＯ２のような］特定回収成分濃度が大きく変動する原料ガスから特定成分を回収する圧力スイング吸着方法であって、吸着筒へ流入させる特定回収成分の濃度と原料ガス流量に応じて圧力スイング吸着装置のタイムサイクルを変化させ追従させる圧力スイング吸着方法（特許文献１参照）が開示されている。このタイムサイクルの中で吸着工程と洗浄工程の時間の比率を変えることで、吸着装置の吸着能を最大限に発揮できる条件での操業が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１１６５００号公報（第１頁）
【特許文献２】特開平６−９９０１５号公報（第１頁、請求項１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
圧縮気体のＣＯ２除去方法及びＣＯ２除去装置に関して解決しようとする問題点は、従来は、ＣＯ２除去装置を効率的に運転すべく制御するためのＣＯ２濃度の計測を、安価な装置構成で且つ適切に行うことができる方法及び装置構成が提案されていないことにある。
そこで本発明の目的は、ＣＯ２濃度の計測・監視を安価な装置構成で且つ適切に行うことで、目的に応じたＣＯ２除去の運転ができるように制御でき、小さな初期コストによってランニングコストを大幅に低減できる圧縮気体のＣＯ２除去方法及びＣＯ２除去装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明に係る圧縮気体のＣＯ２除去方法の一形態によれば、吸着剤が充填された二つの吸着筒のうち一方へ圧縮気体を導いて該圧縮気体のＣＯ２を含む気体成分の一部が吸着除去された気体を吐出させる吸着工程と、該吸着工程によって気体成分が調整された圧縮気体の一部を、前工程で前記気体成分の一部を吸着した他方の吸着筒へ導いて、吸着能力が低下した吸着剤から吸着された前記気体成分を脱着させると共に排気させて該吸着剤を再生させるようにパージをするパージ工程とを並行して行い、これらの吸着工程とパージ工程とを二つの吸着筒の間で実質的に交互に行うことでＣＯ２濃度が低減された製品気体を連続的に吐出させる圧縮気体のＣＯ２除去方法であって、前記二つの吸着筒内における露点を計測・監視することで、該露点に対して相関関係にあるＣＯ２の濃度を算出し、該算出結果に基づいて前記吸着工程と前記パージ工程の時間的な調整及び／又は前記圧縮気体の処理量に対するパージ工程のパージ率の調整を行うことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る圧縮気体のＣＯ２除去方法の一形態によれば、前記パージ工程のパージ率の調整は、前記二つの吸着筒の間を連通してパージができるように設けられた二つの吸着筒間接続路のどちらか一方を開閉することで、パージ量を二段階に調整することで行われることを特徴とすることができる。
【０００９】
本発明に係る圧縮気体のＣＯ２除去装置の一形態によれば、吸着剤が充填された二つの吸着筒のうち一方へ圧縮気体を導いて該圧縮気体のＣＯ２を含む気体成分の一部が吸着除去された気体を吐出させる吸着工程と、該吸着工程によって気体成分が調整された圧縮気体の一部を、前工程で前記気体成分の一部を吸着した他方の吸着筒へ導いて、吸着能力が低下した吸着剤から吸着された前記気体成分を脱着させると共に排気させて該吸着剤を再生させるようにパージをするパージ工程とを並行して行い、これらの吸着工程とパージ工程とを二つの吸着筒の間で実質的に交互に行うことでＣＯ２濃度が低減された製品気体を連続的に吐出させる圧縮気体のＣＯ２除去装置であって、前記二つの吸着筒内における露点を計測・監視するように各吸着筒にサンプリング部が設置された露点計測センサー装置と、該露点計測センサー装置によって計測された露点に対して相関関係にあるＣＯ２の濃度を算出する演算装置と、該演算装置の算出結果に基づいて前記吸着工程と前記パージ工程の時間的な調整及び／又は前記圧縮気体の処理量に対するパージ率の調整を行うように気体を導く通気路の一又は複数の開閉手段と、該開閉手段の開閉に関する制御を行う制御装置とを具備する。
【００１０】
また、本発明に係る圧縮気体のＣＯ２除去装置の一形態によれば、露点計測センサー装置は、湿度センサーと温度センサーによって構成されていることを特徴とすることができる。
また、本発明に係る圧縮気体のＣＯ２除去装置の一形態によれば、前記気体を導く通気路の開閉手段が、前記吸着工程と前記パージ工程の時間的な調整ができるように、圧縮空気を二つの吸着筒へ交互に導くと共にパージによって二つの吸着筒から交互に排気される気体を排気路へ導くように通気路を切り換える切換バルブ及び／又はパージによる気体を排気するように導く排気バルブによって構成され、前記切換バルブ及び／又は前記排気バルブを前記制御装置が制御することを特徴とすることができる。
【００１１】
また、本発明に係る圧縮気体のＣＯ２除去装置の一形態によれば、前記気体を導く通気路の開閉手段が、前記パージ工程のパージ量を二段階に調整できるように、前記二つの吸着筒を連通するように設けられた二つの吸着筒間接続路の少なくとも一方を開閉する吸着筒間接続路の開閉弁によって構成され、該吸着筒間接続路の開閉弁を前記制御装置が制御することを特徴とすることができる。
また、本発明に係る圧縮気体のＣＯ２除去装置の一形態によれば、前記二つの吸着筒間接続路のうち一方の吸着筒間接続路が、オリフィスによって通気量が設定されて常に連通している通路であり、前記二つの吸着筒間接続路のうち他方の吸着筒間接続路が、該他方の吸着筒間接続路の通路途中に配されて同一通気量に開口が設定された一対のオリフィスと、該一対のオリフィスの間に配された前記吸着筒間接続路の開閉弁とで構成されている開閉可能な通路であることを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る圧縮気体のＣＯ２除去方法及びＣＯ２除去装置によれば、ＣＯ２濃度の計測・監視を安価な装置構成で且つ適切に行うことで、目的に応じたＣＯ２除去の運転ができるように制御でき、小さな初期コストによってランニングコストを大幅に低減できるという特別有利な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る圧縮気体のＣＯ２除去装置の形態例を示す模式図である。
【図２】本発明に係る圧縮気体のＣＯ２除去装置の制御例を示すフローチャート図である。
【図３】本発明に係る圧縮気体のＣＯ２除去装置の他の形態例を示す模式図である。
【図４】本発明に係る圧縮気体のＣＯ２除去装置の他の形態例を示す主要部の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る圧縮気体のＣＯ２除去装置及びそのパージ方法の形態例を添付図面（図１〜４）に基づいて詳細に説明する。
先ず、吸着剤が充填された二つの吸着筒１０、２０に、圧縮気体を交互に供給して吸着剤の吸着効果を利用すると共に交互にパージを行って吸着剤の再生を行い、ＣＯ２を含む気体成分が調整された製品気体を連続的に得るように構成された圧縮気体のＣＯ２除去装置の基本形態について、図１に基づいて説明する。
【００１５】
１０は第１吸着筒であり、２０は第２吸着筒である。以下、記載を簡略化するため、第１吸着筒１０を「Ａ筒」と、第２吸着筒２０を「Ｂ筒」と記載することがある。これらの第１吸着筒１０（Ａ筒）及び第２吸着筒２０（Ｂ筒）には、導入された圧縮気体の気体成分の一部を吸着して気体成分の濃度を調整する吸着剤が充填されている。
この各吸着筒１０、２０へは、圧縮気体導入路４０から切換バルブ５０を介して圧縮空気が導入される。
【００１６】
１１は第１吸入通路であり、Ａ筒に圧縮気体を導く通路となっている。また、２１は第２吸入通路であり、Ｂ筒に圧縮気体を導く通路となっている。
１２は第１排出通路であり、Ａ筒から製品気体を吐出させる通路となっている。また、２２は第２排出通路であり、Ｂ筒から製品気体を吐出させる通路となっている。
【００１７】
３０は一方の吸着筒間接続路であり、Ａ筒とＢ筒を連通する通路となっている。この吸着筒間接続路３０は、各吸着筒１０、２０の排出通路１２、２２が連通されている側に接続されている。これは、吸着筒１０、２０に導入されたばかりの気体成分の濃度が調整されていない圧縮気体でなく、その濃度が調整された圧縮気体を一方の吸着筒から他方の吸着筒へ導くためである。
また、この一方の吸着筒間接続路３０には、気体流量を調整する手段としてパージ用オリフィス３１が設けられている。これにより、一定流量の圧縮気体が通過するようになっている。
【００１８】
１３は第１パージ用排気通路であり、Ｂ筒で調整された一部が吸着筒間接続路３０を介してＡ筒に導かれ吸着剤から吸着された気体成分を脱着してその吸着剤を再生させたパージ気体を排気させる通路となっている。２３は第２パージ用排気通路であり、Ａ筒で調整された一部が吸着筒間接続路３０を介してＢ筒に導かれ吸着剤から吸着された気体成分を脱着してその吸着剤を再生させたパージ気体を排気させる通路となっている。
【００１９】
３２は排気バルブであり、第１パージ用排気通路１３及び第２パージ用排気通路２３に接続され、パージ用の排気を管理するように制御装置８２によって制御されて開閉作動する電磁弁である。
３４はパージ排気用集合路であり、第１パージ用排気通路１３と第２パージ用排気通路２３を集合させた通路である。すなわち、このパージ排気用集合路３４は、第１パージ用排気通路１３及び第２パージ用排気通路２３のそれぞれの一部を構成している。
３３はパージ用サイレンサであり、排気バルブ３２の排気側に接続されている。パージの際の排気音を消音するために設けられている。
【００２０】
４０は圧縮気体導入路であり、圧縮気体の発生源側に接続されて圧縮気体を導く気体通路である。この圧縮気体導入路４０は、分岐されて第１吸入通路１１、第２吸入通路２１が構成されている。
１７、２７は逆止弁であり、第１排出通路１２及び第２排出通路２２のそれぞれの中途部に設けられている。この逆止弁１７、２７は、製品気体が好適に排出されるように逆流することを防止するチェックバルブである。
４２は製品気体吐出用集合路であり、第１排出通路１２と第２排出通路２２を集合させた通路である。この製品気体吐出用集合路４２を通って所定の供給先に製品気体が供給される。
【００２１】
次に、本発明の係る圧縮気体のＣＯ２除去装置の特徴となる構成について、図１及び２に基づいて説明する。
７０は露点計測センサー装置であり、二つの吸着筒１０、２０内における露点を計測・監視するように各吸着筒１０、２０にサンプリング部１５、２５が設置されている。６９はサンプリング用の導管であり、サンプリング部１５、２５と露点計測センサー装置７０のセンサー部との間を連通している。また、１５ａ及び２５ａは逆止弁であり、二つの吸着筒１０、２０内でサンプリングされた気体が露点計測センサー装置７０のセンサー部へ一方向に流れるように設けられている。この露点計測センサー装置７０は、湿度センサーと温度センサーによって構成することができる。また、この露点計測センサー装置７０の露点測定方法としては、抵抗式、容量式などを感湿部に用いた汎用的な露点センサーを用いることができる。
【００２２】
この露点計測センサー装置７０によれば、露点を計測・検出することで、その露点に対して相関関係にあるＣＯ２の濃度を好適に検出するできることになる。そして、これによれば、ＣＯ２の濃度を計測するセンサー装置による場合に比較して大幅に安価に構成でき、製造コストを低減できる。
また、各吸着筒１０、２０に設けられるサンプリング部１５、２５の位置は、水分がＣＯ２よりも優先的に吸着されるという吸着剤の特性から、各吸着筒１０、２０の長手方向である圧縮気体の流れ方向の中途部に設置するとよい。本形態例では、サンプリング部１５、２５が、各吸着筒１０、２０の長手方向の真中部に配置されている。これによれば、ＣＯ２の濃度について適切な安全率を確保することができる。なお、吸着剤としては、合成ゼオライトや活性アルミナを用いることができる。
【００２３】
８１は演算装置であり、露点計測センサー装置７０によって計測された露点のデータが入力されるように露点計測センサー装置７０に接続され、その露点に対して相関関係にあるＣＯ２の濃度を算出するように、電子基板８０に設けられている（図１参照）。
この演算装置８１の算出結果に基づいて、吸着工程とパージ工程の時間的な調整及び／又は圧縮気体の処理量に対するパージ率の調整を行うように、気体を導く通気路の一又は複数の開閉手段としては、切換バルブ５０、排気バルブ３２（図１参照）や後述する開閉弁３９（図４参照）が設けられている。
【００２４】
８２は制御装置であり、演算装置８１の算出結果に基づいて各開閉手段（切換バルブ５０、排気バルブ３２、開閉弁３９）の開閉に関する制御を行うように、各開閉手段に接続されており、電子基板８０に設けられている。この制御装置８２は、演算装置８１の算出結果のデータの入力し、吸着工程とパージ工程の時間的な調整及び／又は圧縮気体の処理量に対するパージ率の調整を行うことができるように、各開閉手段を制御する信号を出力するように設けられている。
【００２５】
以上の構成を備える装置によれば、二つの吸着筒１０、２０内における露点を計測・監視することで、その露点に対して相関関係にあるＣＯ２の濃度を算出し、その算出結果に基づいて吸着工程とパージ工程の時間的な調整及び／又は圧縮気体の処理量に対するパージ工程のパージ率の調整を行うができる。つまり、ＣＯ２の濃度を監視して再生空気を制御することで必要以上の再生空気の消費を抑制でき、目的に応じた最適な運転・操作を行うことができる。従って、過剰品質の製品空気を供給することを好適に防止でき、省エネ運転を実現することができる。また、露点センサーのみで、露点とＣＯ２の濃度の両方を測定・監視することができ、装置の複雑化を防止して初期コストを低減できる。
このように、露点のみを計測・監視することで、ＣＯ２濃度を監視できることは、特定の吸着剤の吸着特性について、露点とＣＯ２濃度が、ある一定の安定的な相関関係にあることを見出したことによる。
【００２６】
図1に示す形態例によれば、気体を導く通気路の開閉手段が、吸着工程とパージ工程の時間的な調整ができるように、圧縮空気を二つの吸着筒１０、２０へ交互に導くと共にパージによって二つの吸着筒１０、２０から交互に排気される気体を排気路へ導くように通気路を切り換える切換バルブ５０及び／又はパージによる気体を排気するように導く排気バルブ３２によって構成されている。そして、その切換バルブ５０及び／又は排気バルブ３２を制御装置８２が制御をする構成になっている。
【００２７】
これによれば、圧縮気体のＣＯ２除去装置の基本的な構成である切換バルブ５０及び／又は排気バルブ３２を適切に利用してＣＯ２除去にかかる効率的な装置の運転を行うことができる。基本的な構成を利用できるため、初期コストを抑制できる。また、パージ量が小さくなるように運転を制御することで、省エネ運転を実現することができ、ランニングコストを好適に低減できる。
【００２８】
すなわち、図２のフローチャートに示すように、運転をスタートさせて、先ずは標準運転を行う。この標準運転中において、露点計測センサー装置７０によって、乾燥空気の露点検出を連続的或いは断続的に行う。この露点計測センサー装置７０による検出データに基づいて演算装置８１によって、その露点に対して相関関係にあるＣＯ２の濃度を算出する。そして、この算出されたＣＯ２濃度を、設定されたＣＯ２濃度と比較する。算出されたＣＯ２濃度が設定値よりも低ければ、省エネ運転に移行する。算出されたＣＯ２濃度が設定値よりも高ければ、標準運転を維持する。これにより、効率的な運転が可能になる。
【００２９】
次に、本発明に係る圧縮気体のＣＯ２除去装置の他の形態例（圧縮気体の処理量に対するパージ率の調整を行う構成）を、図３及び図４に基づいて説明する。
図３及び図４に示した形態例の圧縮気体のＣＯ２除去装置は、パージ量を二段階に調整できるように、二つの吸着筒１０、２０を連通するように設けられた二つの吸着筒間接続路３０、３５（一方の吸着筒間接続路３０、他方の吸着筒間接続路３５）と、その二つの吸着筒間接続路３０、３５の少なくとも一方を開閉する開閉弁３９とを具備する。他方の吸着筒間接続路３５も、一方の吸着筒間接続路３０と同様に、各吸着筒１０、２０の排出通路１２、２２が連通されている側に接続されている。なお、図３では、二つの吸着筒間接続路３０、３５が二つの吸着筒１０、２０それぞれに接続された配管から分岐して並列に設けてある形態例を示してある。また、図４では、二つの吸着筒間接続路３０、３５が全く別々の系統の配管になっている形態例を示してあると共に、他方の吸着筒間接続路３５の具体的構成を示してある。
【００３０】
これによれば、例えば、ＣＯ２の濃度が高いため高いパージ率を必要とする際には、開閉弁３９を開いて二つの吸着筒間接続路３０、３５によって二つの吸着筒１０、２０を連通することで、パージ量を大きくすることができる。図４に示す形態例では、他方の吸着筒間接続路３５の開閉弁３９が閉じた状態（図４に示した状態）から、ＰとＡを連通させて開いた状態に、その開閉弁３９を制御装置８２（図１参照）によって作動させることでパージ量を大きくすることができる。
そして、ＣＯ２の濃度が低くなって高いパージ率の必要がなくなった時点においては、制御装置８２によって開閉弁３９を閉じることで、パージ量を小さくして省エネモードにすることができる。
【００３１】
開閉弁３９を自動的に開閉するように制御するには、図４に示すように、開閉弁３９を電磁開閉弁とし、その電磁開閉弁（開閉弁３９）の開閉を前述したように制御装置８２（図１参照）によって制御すればよい。これによれば、吸着サイクルにおいてパージ量を適切に管理でき、省エネを適切に実現できる。つまり、過剰な品質の製品気体を吐出することなく、エネルギーの消費を削減でき、ランニングコストを低減して高い経済性を実現できる。
【００３２】
また、本形態例では、二つの吸着筒間接続路３０、３５のうち一方の吸着筒間接続路３０が、オリフィス３１によって通気量が設定されて常に連通している通路になっている。
また、二つの吸着筒間接続路３０、３５のうち他方の吸着筒間接続路３５が、その他方の吸着筒間接続路３５の通路途中に配されて同一通気量に開口が設定された一対のオリフィス３６ａ、３６ｂと、その一対のオリフィス３６ａ、３６ｂの間に配された開閉弁３９とで構成されている開閉可能な通路になっている。
【００３３】
これによれば、開閉弁３９によって開閉が可能な他方の吸着筒間接続路３５について、一対の同等のオリフィス３６ａ、３６ｂを配することで、パージのための気体の流れ方向が交互に逆向きになってもパージ量が同等となる。つまり、開閉弁３９を通過する気体の方向性による影響を排除することができ、Ａ筒とＢ筒からバランスよく安定的に製品空気を吐出することができる。
【００３４】
さらに、３７ａ、３７ｂはバイパス通路であり、オリフィス３６ａ、３６ｂをバイパスしてパージ用の気体を通過させることができる。また、３８ａ、３８ｂは逆止弁である。逆止弁３８ａはＡ筒からＢ筒への流れをバイパスし、逆止弁３８ｂはＢ筒からＡ筒への流れをバイパスする。これらの構成によれば、パージ用の気体がＡ筒からＢ筒に流れる際には、そのパージ量がオリフィス３６ｂによって規制されることになる。そして、パージ用の気体が逆にＢ筒からＡ筒に流れる際には、そのパージ量がオリフィス３６ａによって規制されることになる。このため、一対のオリフィス３６ａ、３６ｂが、同等のものであれば、開閉弁３９の影響と流れの方向の影響を受けることなく、パージ用の気体を流通させることができる。
【００３５】
ところで、開閉弁３９に替えて無段階バルブを利用することが考えられるが、複雑でコスト高になり易い。また、無段階バルブの場合、その無段階バルブの前後に本形態例のような同等のオリフィスを配する構成にはならない。このため、無段階バルブを利用する場合は、二つの吸着筒１０、２０を交互に用いてパージのための気体の流れ方向が交互に逆向きになるとき、その方向性による変化を受けてパージ量が不安定になってバランスのよい運転が難しくなる。
【００３６】
また、本形態例では、他方の吸着筒間接続路３５の方が、一方の吸着筒間接続路３０よりも通気量が小さくなるように設定されている。例えば、一方の吸着筒間接続路３０によるパージ率を１とすれば、他方の吸着筒間接続路３５によって加算されるパージ率を０．５とすることができる。つまり、他方の吸着筒間接続路３５の開閉弁３９を開いて連通させた場合であってそのパージ量を大きくしたときは、通常のパージ率の１．５倍となる。このようにパージ量を調整するには、例えば、一方の吸着筒間接続路３０のオリフィス３１、他方の吸着筒間接続路３５のオリフィス３６ａ、３６ｂの各開口のサイズを適宜に調整すればよい。
【００３７】
以上に説明した本発明の圧縮気体のＣＯ２除去装置によれば、パージ工程において、二つの吸着筒１０、２０の間を連通してパージができるように設けられた二つの吸着筒間接続路３０、３５のどちらか一方を開閉することで、パージ量を好適に二段階に調整することができる。
例えば、上述したようなＣＯ２の濃度が高い場合の他に、圧縮気体のＣＯ２除去装置を起動する際及び／又は前記パージ工程においてパージによる排気を止めて二つの吸着筒１０、２０の昇圧をする際に、二つの吸着筒間接続路３０、３５の両方が二つの吸着筒１０、２０の間を連通するようにしてパージ率を高めることができる。つまり、オリフィスを有する二系統の通路の両方を開いた状態として、起動時や昇圧時などの必要なときに、パージ率を高める制御を行うことができる。
【００３８】
圧縮気体のＣＯ２除去装置の起動をする際にパージ率を高めることで、起動時間を短縮することができる。また、二つの吸着筒１０、２０の昇圧をする際にパージ率を高めることで、その昇圧工程を所要の時間でスムースに行うことが可能となり、パージ効率を高いレベルに維持できる。このため、吸着性能を高いレベルに維持できる。つまり、再生用気体（パージ用の気体）を流すときに吸着側は高圧で再生側は大気圧になり、昇圧が十分になされないと吸着効率が充分に安定化しなくなるという課題を適切に解消できる。
【００３９】
以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。
【符号の説明】
【００４０】
１０ 第１吸着筒
１１ 第１吸入通路
１２ 第１排出通路
１３ 第１パージ用排気通路
１５ サンプリング部
１７ 逆止弁
２０ 第２吸着筒
２１ 第２吸入通路
２２ 第２排出通路
２３ 第２パージ用排気通路
２５ サンプリング部
２７ 逆止弁
３０ 一方の吸着筒間接続路
３１ オリフィス
３２ 排気バルブ
３３ パージ用サイレンサ
３４ パージ排気用集合路
３５ 他方の吸着筒間接続路
３６ａ オリフィス
３６ｂ オリフィス
３７ａ バイパス通路
３７ｂ バイパス通路
３８ａ 逆止弁
３８ｂ 逆止弁
３９ 開閉弁（オリフィス電磁弁）
４０ 圧縮気体導入路
４２ 製品気体吐出用集合路
５０ 切換バルブ
７０ 露点計測センサー装置
８１ 演算装置
８２ 制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着剤が充填された二つの吸着筒のうち一方へ圧縮気体を導いて該圧縮気体のＣＯ２を含む気体成分の一部が吸着除去された気体を吐出させる吸着工程と、該吸着工程によって気体成分が調整された圧縮気体の一部を、前工程で前記気体成分の一部を吸着した他方の吸着筒へ導いて、吸着能力が低下した吸着剤から吸着された前記気体成分を脱着させると共に排気させて該吸着剤を再生させるようにパージをするパージ工程とを並行して行い、これらの吸着工程とパージ工程とを二つの吸着筒の間で実質的に交互に行うことでＣＯ２濃度が低減された製品気体を連続的に吐出させる圧縮気体のＣＯ２除去方法であって、
前記二つの吸着筒内における露点を計測・監視することで、該露点に対して相関関係にあるＣＯ２の濃度を算出し、該算出結果に基づいて前記吸着工程と前記パージ工程の時間的な調整及び／又は前記圧縮気体の処理量に対するパージ工程のパージ率の調整を行うことを特徴とする圧縮気体のＣＯ２除去方法。
【請求項２】
前記パージ工程のパージ率の調整は、前記二つの吸着筒の間を連通してパージができるように設けられた二つの吸着筒間接続路のどちらか一方を開閉することで、パージ量を二段階に調整することで行われることを特徴とする請求項１記載の圧縮気体のＣＯ２除去方法。
【請求項３】
吸着剤が充填された二つの吸着筒のうち一方へ圧縮気体を導いて該圧縮気体のＣＯ２を含む気体成分の一部が吸着除去された気体を吐出させる吸着工程と、該吸着工程によって気体成分が調整された圧縮気体の一部を、前工程で前記気体成分の一部を吸着した他方の吸着筒へ導いて、吸着能力が低下した吸着剤から吸着された前記気体成分を脱着させると共に排気させて該吸着剤を再生させるようにパージをするパージ工程とを並行して行い、これらの吸着工程とパージ工程とを二つの吸着筒の間で実質的に交互に行うことでＣＯ２濃度が低減された製品気体を連続的に吐出させる圧縮気体のＣＯ２除去装置であって、
前記二つの吸着筒内における露点を計測・監視するように各吸着筒にサンプリング部が設置された露点計測センサー装置と、該露点計測センサー装置によって計測された露点に対して相関関係にあるＣＯ２の濃度を算出する演算装置と、該演算装置の算出結果に基づいて前記吸着工程と前記パージ工程の時間的な調整及び／又は前記圧縮気体の処理量に対するパージ率の調整を行うように気体を導く通気路の一又は複数の開閉手段と、該開閉手段の開閉に関する制御を行う制御装置とを具備することを特徴とする圧縮気体のＣＯ２除去装置。
【請求項４】
露点計測センサー装置は、湿度センサーと温度センサーによって構成されていることを特徴とする請求項３記載の圧縮気体のＣＯ２除去装置。
【請求項５】
前記気体を導く通気路の開閉手段が、前記吸着工程と前記パージ工程の時間的な調整ができるように、圧縮空気を二つの吸着筒へ交互に導くと共にパージによって二つの吸着筒から交互に排気される気体を排気路へ導くように通気路を切り換える切換バルブ及び／又はパージによる気体を排気するように導く排気バルブによって構成され、前記切換バルブ及び／又は前記排気バルブを前記制御装置が制御することを特徴とする請求項３又は４記載の圧縮気体のＣＯ２除去装置。
【請求項６】
前記気体を導く通気路の開閉手段が、前記パージ工程のパージ量を二段階に調整できるように、前記二つの吸着筒を連通するように設けられた二つの吸着筒間接続路の少なくとも一方を開閉する吸着筒間接続路の開閉弁によって構成され、該吸着筒間接続路の開閉弁を前記制御装置が制御することを特徴とする請求項３又は４記載の圧縮気体のＣＯ２除去装置。
【請求項７】
前記二つの吸着筒間接続路のうち一方の吸着筒間接続路が、オリフィスによって通気量が設定されて常に連通している通路であり、前記二つの吸着筒間接続路のうち他方の吸着筒間接続路が、該他方の吸着筒間接続路の通路途中に配されて同一通気量に開口が設定された一対のオリフィスと、該一対のオリフィスの間に配された前記吸着筒間接続路の開閉弁とで構成されている開閉可能な通路であることを特徴とする請求項６記載の圧縮気体のＣＯ２除去装置。
【請求項１】
吸着剤が充填された二つの吸着筒のうち一方へ圧縮気体を導いて該圧縮気体のＣＯ２を含む気体成分の一部が吸着除去された気体を吐出させる吸着工程と、該吸着工程によって気体成分が調整された圧縮気体の一部を、前工程で前記気体成分の一部を吸着した他方の吸着筒へ導いて、吸着能力が低下した吸着剤から吸着された前記気体成分を脱着させると共に排気させて該吸着剤を再生させるようにパージをするパージ工程とを並行して行い、これらの吸着工程とパージ工程とを二つの吸着筒の間で実質的に交互に行うことでＣＯ２濃度が低減された製品気体を連続的に吐出させる圧縮気体のＣＯ２除去方法であって、
前記二つの吸着筒内における露点を計測・監視することで、該露点に対して相関関係にあるＣＯ２の濃度を算出し、該算出結果に基づいて前記吸着工程と前記パージ工程の時間的な調整及び／又は前記圧縮気体の処理量に対するパージ工程のパージ率の調整を行うことを特徴とする圧縮気体のＣＯ２除去方法。
【請求項２】
前記パージ工程のパージ率の調整は、前記二つの吸着筒の間を連通してパージができるように設けられた二つの吸着筒間接続路のどちらか一方を開閉することで、パージ量を二段階に調整することで行われることを特徴とする請求項１記載の圧縮気体のＣＯ２除去方法。
【請求項３】
吸着剤が充填された二つの吸着筒のうち一方へ圧縮気体を導いて該圧縮気体のＣＯ２を含む気体成分の一部が吸着除去された気体を吐出させる吸着工程と、該吸着工程によって気体成分が調整された圧縮気体の一部を、前工程で前記気体成分の一部を吸着した他方の吸着筒へ導いて、吸着能力が低下した吸着剤から吸着された前記気体成分を脱着させると共に排気させて該吸着剤を再生させるようにパージをするパージ工程とを並行して行い、これらの吸着工程とパージ工程とを二つの吸着筒の間で実質的に交互に行うことでＣＯ２濃度が低減された製品気体を連続的に吐出させる圧縮気体のＣＯ２除去装置であって、
前記二つの吸着筒内における露点を計測・監視するように各吸着筒にサンプリング部が設置された露点計測センサー装置と、該露点計測センサー装置によって計測された露点に対して相関関係にあるＣＯ２の濃度を算出する演算装置と、該演算装置の算出結果に基づいて前記吸着工程と前記パージ工程の時間的な調整及び／又は前記圧縮気体の処理量に対するパージ率の調整を行うように気体を導く通気路の一又は複数の開閉手段と、該開閉手段の開閉に関する制御を行う制御装置とを具備することを特徴とする圧縮気体のＣＯ２除去装置。
【請求項４】
露点計測センサー装置は、湿度センサーと温度センサーによって構成されていることを特徴とする請求項３記載の圧縮気体のＣＯ２除去装置。
【請求項５】
前記気体を導く通気路の開閉手段が、前記吸着工程と前記パージ工程の時間的な調整ができるように、圧縮空気を二つの吸着筒へ交互に導くと共にパージによって二つの吸着筒から交互に排気される気体を排気路へ導くように通気路を切り換える切換バルブ及び／又はパージによる気体を排気するように導く排気バルブによって構成され、前記切換バルブ及び／又は前記排気バルブを前記制御装置が制御することを特徴とする請求項３又は４記載の圧縮気体のＣＯ２除去装置。
【請求項６】
前記気体を導く通気路の開閉手段が、前記パージ工程のパージ量を二段階に調整できるように、前記二つの吸着筒を連通するように設けられた二つの吸着筒間接続路の少なくとも一方を開閉する吸着筒間接続路の開閉弁によって構成され、該吸着筒間接続路の開閉弁を前記制御装置が制御することを特徴とする請求項３又は４記載の圧縮気体のＣＯ２除去装置。
【請求項７】
前記二つの吸着筒間接続路のうち一方の吸着筒間接続路が、オリフィスによって通気量が設定されて常に連通している通路であり、前記二つの吸着筒間接続路のうち他方の吸着筒間接続路が、該他方の吸着筒間接続路の通路途中に配されて同一通気量に開口が設定された一対のオリフィスと、該一対のオリフィスの間に配された前記吸着筒間接続路の開閉弁とで構成されている開閉可能な通路であることを特徴とする請求項６記載の圧縮気体のＣＯ２除去装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１１１４９１（Ｐ２０１３−１１１４９１Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５７２０５（Ｐ２０１１−２５７２０５）
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００１０３９２１）オリオン機械株式会社 (450)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００１０３９２１）オリオン機械株式会社 (450)
【Ｆターム（参考）】
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