深冷空気分離装置およびその制御方法
【課題】粗アルゴン塔のコンデンサの凝縮能力が高い場合にも，精留塔および粗アルゴン塔内部の精留状態を安定化させ，粗アルゴン塔を安定的に短時間で起動することが可能な深冷空気分離装置およびその制御方法を提供すること。
【解決手段】原料空気から窒素および酸素を精留分離する上塔１１２および下塔１１４からなる精留塔と，上記上塔から酸素およびアルゴンを含むアルゴン原料ガスが供給され，上記アルゴン原料ガスから粗アルゴンを精留分離する粗アルゴン塔１１８と，を備えた深冷空気分離装置１１０において：上記上塔から上記粗アルゴン塔に上記アルゴン原料ガスを供給する供給配管１５４に，上記アルゴン原料ガスの供給量を制御する第１供給配管１０２，第２供給配管１０３および流量調整弁１０４を設ける。
【解決手段】原料空気から窒素および酸素を精留分離する上塔１１２および下塔１１４からなる精留塔と，上記上塔から酸素およびアルゴンを含むアルゴン原料ガスが供給され，上記アルゴン原料ガスから粗アルゴンを精留分離する粗アルゴン塔１１８と，を備えた深冷空気分離装置１１０において：上記上塔から上記粗アルゴン塔に上記アルゴン原料ガスを供給する供給配管１５４に，上記アルゴン原料ガスの供給量を制御する第１供給配管１０２，第２供給配管１０３および流量調整弁１０４を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，深冷空気分離装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
深冷空気分離装置は，低温状態にした空気から，窒素，酸素およびアルゴンをそれぞれの沸点の差を利用して精留分離する装置である。それぞれの沸点は大気圧下において，酸素が約−１８３℃，アルゴンが約−１８６℃，空気が約−１９４℃，窒素が約−１９６℃である。図７は，従来の深冷空気分離装置の概略図である。深冷空気分離装置１０は，例えば，上塔１２および下塔１４からなる精留塔，粗アルゴン塔１８などから構成されている。
【０００３】
まず，原料空気は，圧縮機で圧縮され，その後水洗塔で水冷される。次に，吸着器で水および二酸化炭素が除去される。この過程を経て精製された原料空気は，主熱交換器で冷却され，配管４０を経て下塔１４の下部に導入される。
【０００４】
下塔１４では，原料空気が粗精留されて，下部には液体空気が溜まり，上部には窒素ガスが溜まる。この窒素ガスは，主凝縮器１６で凝縮され液体窒素となり，上塔１２の上部に還流液として，配管５８を経て導入される。また，下部に溜まった液体空気は，上塔１２の中間部に配管４６，４８を経て気液混合状態で導入される。
【０００５】
上塔１２では，精留が行われ，窒素，酸素およびアルゴンにそれぞれ分離される。上塔１２の下部には，液体酸素が溜まり，上部には窒素ガスが溜まる。これらの窒素と酸素は，それぞれ配管６４，６６を経て製品ガスとして外部に取り出される。また，上塔１２の中間部には，アルゴンガスの濃度が比較的高い部分が生じる。かかる部分から取り出された酸素およびアルゴンを含むアルゴン原料ガスは，配管５４を経て粗アルゴン塔１８に供給される。
【０００６】
粗アルゴン塔１８では，アルゴン原料ガスが精留されて，下部には液体酸素が溜まり，上部には，粗アルゴンガスが溜まる。液体酸素は，配管５６を経て上塔の中間部に戻され，粗アルゴンガスは，さらに精製されるため配管６０を経て精製アルゴン設備（図示せず）に供給される。粗アルゴン塔１８の上部には，コンデンサ２０が設けられており，コンデンサ２０が作用すると，アルゴン原料ガスのアルゴンが凝縮され，還流液として粗アルゴン塔１８の上部から降下される。
【０００７】
精留塔で安定した精留状態となった後に，さらに粗アルゴン塔の動作を開始するに際し，精留塔を安定した状態に維持する技術が提案されている（例えば，特許文献１を参照）。具体的には，特許文献１では，精留塔の上塔の中間部から粗アルゴン塔に取り出されるアルゴン原料ガスの供給量が変動したときに，アルゴン原料ガスの一部を上塔に戻すためのバイパス配管が設けられる。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−１８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし，粗アルゴン塔１８を起動する際に粗アルゴン塔１８のコンデンサ２０の凝縮作用が高い場合，例えば，コンデンサ２０の能力が大きい場合などには，粗アルゴン塔１８内部の圧力は，精留塔の上塔１２の圧力より大幅に低下する（なお，通常時の圧力は，粗アルゴン塔１８内部のほうが，精留塔の上塔１２に比べて０．０１ＭＰａ程度僅かに低い）。その結果，上塔１２のほぼ中間部に存在するアルゴン濃度が比較的高いガスだけでなく，その上下に存在するガスも同時に粗アルゴン塔へ引き込まれる。そのため，上塔１２と下塔１４および粗アルゴン塔１８の精留状態が不安定となる問題があった。
【００１０】
また，粗アルゴン塔の圧力が上塔より低下するので，上記特許文献１のようにバイパス配管を設けた場合，バイパス配管におけるアルゴン原料ガスの流れ方向は上塔に戻る方向ではなく，反対に上塔から粗アルゴン塔へ流れる。そのため，上塔１１２と下塔１１４および粗アルゴン塔の精留状態が不安定となる問題があった。
【００１１】
そこで，本発明は，上記問題に鑑みてなされたものであり，本発明の目的とするところは，粗アルゴン塔を起動する際に粗アルゴン塔のコンデンサの凝縮作用が高い場合などにも，精留塔および粗アルゴン塔内部の精留状態を安定化させることが可能な，新規かつ改良された深冷空気分離装置およびその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，原料空気から窒素および酸素を精留分離する上塔および下塔からなる精留塔と，前記上塔から酸素およびアルゴンを含むアルゴン原料ガスが供給され，前記アルゴン原料ガスから粗アルゴンを精留分離する粗アルゴン塔と，を備えた深冷空気分離装置において：前記上塔から前記粗アルゴン塔に前記アルゴン原料ガスを供給する供給配管に，前記アルゴン原料ガスの供給量を制御する供給量制御手段を設けたことを特徴とする，深冷空気分離装置が提供される。かかる構成により，アルゴン原料ガスの供給量を制御することができるため，粗アルゴン塔を起動する際に粗アルゴン塔のコンデンサの凝縮作用が高い場合などにも，精留塔や粗アルゴン塔内部の精留状態を安定化させることができる。
【００１３】
前記供給量制御手段は，前記供給配管の一部を分岐させた第１供給配管および第２供給配管と；第２供給配管に設けられた流量調整弁と；を有しており，前記第１供給配管の径は，前記供給配管の分岐していない部分の径よりも細くてもよい。かかる構成により，供給配管を１本としたときよりも，供給配管の配管径を細くすることができるので，設備費用を安価にすることができ，また配管施工が容易となる。
【００１４】
前記粗アルゴン塔の上部には，前記アルゴンを凝縮するコンデンサが設けられ，前記供給量制御手段は，前記コンデンサ内の液体空気の液面高さ及び／又は前記コンデンサ内の気化された液体空気のガス圧に基づいて，前記供給量を制御してもよい。かかる構成において，供給量制限手段は，粗アルゴン塔を起動する際に粗アルゴン塔のコンデンサの凝縮作用が高い場合などに，アルゴン原料ガスの供給量の増減に応じて，供給量を制御することができる。
【００１５】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，原料空気から窒素および酸素を精留分離する上塔および下塔からなる精留塔と，前記上塔から酸素およびアルゴンを含むアルゴン原料ガスが供給され，前記アルゴン原料ガスから粗アルゴンを精留分離する粗アルゴン塔と，を備えた深冷空気分離装置の制御方法において：前記粗アルゴン塔の上部に設けられたコンデンサ内の液体空気の液面高さ及び／又は前記コンデンサ内のガス圧を検知し，前記検知した液面高さ及び／又は前記検知したガス圧に基づいて，前記上塔から前記粗アルゴン塔に前記アルゴン原料ガスを供給する供給配管に流れる前記アルゴン原料ガスの供給量を制御することを特徴とする，深冷空気分離装置の制御方法が提供される。かかる構成により，アルゴン原料ガスの供給量を制御することができるため，粗アルゴン塔を起動する際に粗アルゴン塔のコンデンサの凝縮作用が高い場合などにも，精留塔や粗アルゴン塔内部の精留状態を安定化させることができる。
【００１６】
前記検知した液面高さが所定の第１の高さ以下となった場合，或いは，前記検知したガス圧が所定の第１のガス圧以上となった場合，前記供給量を制限してもよい。かかる構成により，粗アルゴン塔を起動する際に粗アルゴン塔のコンデンサの凝縮作用が高い場合などに，アルゴン原料ガスの供給量を低減させることができる。
【００１７】
前記供給量を制限した後に，前記検知した液面高さが所定の第２の高さ以上となった場合，或いは，前記検知したガス圧が所定の第２のガス圧以下となった場合，前記供給量の制限を解除してもよい。かかる構成により，アルゴン原料ガスの供給量を通常時の供給量に復帰することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明によれば，粗アルゴン塔を起動する際に粗アルゴン塔のコンデンサの凝縮作用が高い場合などにも，精留塔および粗アルゴン塔内部の精留状態を安定化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書および図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２０】
まず，本発明の第１の実施形態にかかる深冷空気分離装置について説明する。図１は，本発明の第１の実施形態にかかる深冷空気分離装置および原料空気前処理装置を示す概略図である。図２は，図１の点線円内を拡大した同実施形態にかかる粗アルゴン塔のコンデンサを示す概略図である。
【００２１】
深冷空気分離装置１１０は，低温状態にした空気を原料として，窒素，酸素およびアルゴンを精留分離する装置である。
【００２２】
深冷空気分離装置１１０に導入される原料空気は，まず，原料空気前処理装置１９０によって前処理される。原料空気前処理装置１９０は，例えば，空気ろ過器１９２，圧縮機１９４，水洗塔１９６，ＭＳ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｓｉｅｖｅ）吸着器１９８ａ，１９８ｂなどから構成される。
【００２３】
空気ろ過器１９２は，原料空気前処理装置１９０の空気取り入れ側である上流側に設置され，空気ろ過器の下流側には，圧縮機１９４が接続される。圧縮機１９４の下流側には，水洗塔１９６が接続され，水洗塔１９６の下流側には，ＭＳ吸着器１９８ａ，１９８ｂが接続される。ＭＳ吸着器１９８ａ，１９８ｂは，同じ構成のものが２系統並行して設置される。
【００２４】
空気ろ過器１９２は，大気から取り入れられた空気中に含まれる粉塵を除去する。圧縮機１９４は，空気ろ過器１９２を通過した空気を，例えば０．５ＭＰａ（ゲージ圧，以下同じ）に圧縮する。水洗塔１９６は，圧縮されたことにより温度が上昇している温度の高い圧縮空気を冷却する。圧縮空気は，水洗塔１９６の下部から導入される。水洗塔１９６は，水洗塔１９６の上部から水を降らすことによって，空気を冷却する。また，水洗塔１９６は，通過する空気から空気ろ過器１９２では除去されなかった粉塵を除去できる。
【００２５】
ＭＳ吸着器１９８ａ，１９８ｂは，水洗塔１９６から排出された空気に含まれる水蒸気，二酸化炭素を除去する。なお，ＭＳ吸着器１９８ａ，１９８ｂには，深冷空気分離装置１１０から配管１４２を介して廃窒素が供給され，ＭＳ吸着器１９８ａ，１９８ｂをパージすることができる。また，原料空気前処理装置１９０において，ＭＳ吸着器１９８ａ，１９８ｂを２系統並列して設けている場合，通常はいずれか一方のみを開放して使用する。かかる構成により，例えば，一方のＭＳ吸着器１９８ａが飽和したときに，他方のＭＳ吸着器１９８ｂを使用し始めることができるので，深冷空気分離装置１１０を連続して作動させることができる。以上の過程を経ることで，水および二酸化炭素を含まない乾燥した空気が得られ，この空気が原料として，深冷空気分離装置１１０に導入される。
【００２６】
次に，深冷空気分離装置１１０について説明する。深冷空気分離装置１１０は，例えば，上塔１１２および下塔１１４からなる精留塔，粗アルゴン塔１１８などから構成されている。上塔１１２は，下塔１１４の上部に配置され，上塔１１２と下塔１１４は主凝縮器１１６を介して接続される。
【００２７】
上塔１１２と下塔１１４からなる精留塔，粗アルゴン塔１１８は，例えば棚段塔や充填塔で構成することができる。本発明の実施形態では，いずれも適用することができる。棚段塔は，塔の内部に水平な棚を複数の段にわたって配置した精留塔である。それぞれの棚によって仕切られた段ごとに気液平衡が成立している。充填塔は，塔の内部に充填物を収容した精留塔であり，充填物の表面で気液接触が行われる。精留塔の内部では，低温の液体を精留塔上部から下降させ，高温の気体を精留塔下部から上昇させることで，気体と液体の熱交換を生じさせる。
【００２８】
下塔１１４は，原料空気を粗精留し，液体空気と窒素に分離する。下塔１１４の下部には，原料空気前処理装置１９０から原料空気を導入する配管１４０が下部に接続される。下塔１１４の上部には，窒素を取り出す配管１５８，液体空気を取り出す配管１４６が接続される。また，下塔１１４の上部には主凝縮器１１６が設置される。
【００２９】
下塔１１４の下部には，窒素を約７９％含有した原料空気が配管１４０を介して下部に導入される。原料空気は粗精留されて，下塔１１４の下部には，例えば−１７４℃の酸素を約４０％含有した液体空気が溜まり，上部には窒素ガスが溜まる。精留が安定した下塔１１４の内部では，下部では酸素濃度が高く，上部になるにつれて窒素濃度が高くなるように空気が分布している。下塔１１４の上部に溜まった窒素は，主凝縮器１１６で凝縮され液化窒素となり，膨張弁１７６を経て上塔１１２の上部に還流液として導入される。また，下塔１１４の下部に溜まった液体空気は，過冷却器１２８，膨張弁１７２を経て，上塔１１２の中間部に気液混合状態で導入される。液体空気は，膨張弁によってゲージ圧０．５ＭＰａから０．０５ＭＰａに膨張されるので，上塔１１２は断熱膨張した液体空気によって冷却される。
【００３０】
上塔１１２は，原料空気をさらに精留し，窒素，酸素およびアルゴンにそれぞれ分離する。上塔１１２の上部には，還流液としての窒素を導入する配管１５８が接続される。上塔１１２の下部には，純度の高い製品酸素ガスを取り出す配管１６６が接続される。上塔１１２の塔頂部には，純度の高い製品窒素を取り出す配管１６２が接続される。上塔１１２の中間部には，粗アルゴン塔１１８のコンデンサ１２０内で気化した空気を導入する配管１５０，コンデンサ１２０内の液体空気を導入する配管１５２が接続される。また，上塔１１２の中間部には，下塔１１４で液化した液体空気を取り出す配管１４６を途中で分岐して，当該液体空気を導入する配管１４８が接続される。さらに上塔１１２の中間部には，酸素およびアルゴンを含有するアルゴン原料ガスを取り出す配管１５４，粗アルゴン塔１１８の下部に溜まった液体酸素を導入する配管１５６が接続される。また，上塔１１２には，圧縮機１３０から膨張した原料空気を導入する配管１４７も接続される。上塔１１２の下部には主凝縮器１１６が設置される。
【００３１】
上塔１１２の下部には液体酸素が溜まり，上部には窒素ガスが溜まる。このとき，例えば，上部の温度は−１９２℃，下部の温度は−１８０℃であり，上部に行くほど低温である。窒素ガスは，上塔１１２塔頂部から配管１６２を介して取り出された後，過冷却器１２８と主熱交換器１２６を通過して，常温で製品窒素ガスとして取り出される。酸素ガスは，上塔１１２下部から取り出された後，主熱交換器１２６を通過して，常温で製品酸素ガスとして取り出される。例えば，窒素の純度は９９．９９９％であり，酸素の純度は９９．６％である。また，上塔１１２の中間部には，アルゴン濃度が容積比率で例えば９〜１３％程度と比較的高い部分が生じる。この部分のガスは，アルゴン原料ガスとして取り出され，配管１５４を経由して粗アルゴン塔１１８に導入される。
【００３２】
主凝縮器１１６には，下塔１１４上部に溜まった高温高圧の窒素ガスが導入され，窒素ガスは，上塔１１２下部に溜まった低温の液体酸素との熱交換が行われる。その結果，下塔１１４上部の窒素ガスが液化され，下塔１１４下部へ降下し，上塔１１２下部の液体酸素が気化され，上塔１１２上部へ上昇することとなる。
【００３３】
粗アルゴン塔１１８の下部には，アルゴン原料ガスを導入する配管１５４，粗アルゴン塔１１８の下部に溜まった液体酸素を取り出す配管１５６が接続される。また，粗アルゴン塔１１８の上部には，コンデンサ１２０が設置される。コンデンサ１２０には，下塔１１４から液体空気を導入する配管１４６が接続される。コンデンサ１２０の上部には，気化した空気を取り出す配管１５０が接続される。コンデンサ１２０の下部には，液体空気を取り出す配管１５２が接続される。さらに，コンデンサ１２０の内部には，熱交換器１２２，気液分離機１２３が設置される。熱交換器１２２は，粗アルゴン塔１１８上部に溜まった粗アルゴンを導入する配管１６８が接続さる。熱交換器１２２の下流側には，気液分離器１２３が接続される。気液分離器１２３は，粗アルゴン塔１１８の上部にアルゴンを還流液として降下させる配管１７０と，気化したアルゴンを排出する配管１６０が接続される。
【００３４】
粗アルゴン塔１１８では，塔の下部に導入されたアルゴン原料ガスが精留される。粗アルゴン塔１１８の下部には液体酸素が溜まり，上部には，アルゴンを約９８％含有した粗アルゴンガスが溜まる。液体酸素は，上塔１１２の中間部に戻され，粗アルゴンガスは，さらに精製されるため，配管１６０，弁１８４を経て精製アルゴン塔（図示せず）に供給される。なお，精製アルゴン装置では，粗アルゴンガスに含有した酸素を水素と反応させ水として除去し，約９９．９９９％のアルゴンガスが精製される。
【００３５】
粗アルゴン塔１１８の上部に設けられたコンデンサ１２０には，下塔１１４から供給された約−１７４℃の液体空気が溜められる。コンデンサ１２０内には，液体空気の液面が一定に保たれるように，下塔１１４から液体空気が供給されている。この液体空気の供給は，弁１７８によって制御されている。コンデンサ１２０内の熱交換器１２２で，粗アルゴン塔１１８上部に溜まった粗アルゴンガスが一部凝縮される。凝縮されたアルゴンは，粗アルゴン塔１１８上部から還流液として，配管１７０，弁１８２を経て降下される。また凝縮されないアルゴンは，粗アルゴンガスとして精製アルゴン塔に供給される。コンデンサ１２０に溜まっている液体空気は，一部が下部から取り出され，配管１５２と弁１８０を経て，上塔１１２に導入される。弁１８０は，開度一定である。コンデンサ１２０内の気化した液体空気は，配管１５０と弁１７４を経て上塔１１２に導入される。弁１７４は，コンデンサ１２０の圧力制御を行う。
【００３６】
主熱交換器１２６は，深冷空気分離装置１１０の上流側に設置される。主熱交換器１２６を通過する配管は，原料空気前処理装置１９０によって前処理された原料空気が下塔１１４に供給される配管１４０，上塔１１２上部から窒素を取り出した配管１６２，１６４，上塔１１２下部から酸素を取り出した配管１６６，圧縮機１３０によって圧縮された空気が流れる配管１４５である。
【００３７】
主熱交換器１２６は，配管１４０を通過する精製された原料空気を常温から約−１７０℃ほどの低温に冷却する。また，主熱交換器１２６は，上塔１１２から取り出された酸素および窒素を製品として供給できるように常温まで加熱する。
【００３８】
過冷却器１２８は，上塔１１２から製品ガスとして取り出された窒素を加熱し，下塔１１４に溜まった高温高圧の窒素ガスを冷却する。過冷却器１２８を通過する配管は，上塔１１２上部から窒素を取り出した配管１６２，１６４，下塔１１４下部から液体空気を取り出した配管１４６，下塔１１４上部から窒素を取り出した配管１５８である。
【００３９】
圧縮機１３０は，原料空気が供給される配管１４０から分岐した配管１４４，熱交換器１３２と主熱交換器１２６を経由して再び圧縮機１３０に戻る配管１４５，上塔１１２に原料空気を供給する配管１４７と接続する。
【００４０】
圧縮機１３０は，常温で供給された原料空気を例えば０．８ＭＰａから１．１ＭＰａに圧縮する。その圧縮空気は，熱交換器１３２で水と熱交換されて冷却され，さらに，主熱交換器１２６において約−１１０℃まで冷却される。その結果，冷却された圧縮空気は，圧縮機１３０において例えば０．０５ＭＰａまで膨張され，約−１７０℃まで冷却される。そして，この過程を経た冷却空気が上塔１１２に供給される。
【００４１】
次に，深冷空気分離装置１１０の動作について，図１および図２を参照して説明する。起動時，主熱交換器１２６，上塔１１２，下塔１１４は，常温状態である。深冷空気分離装置１１０に導入された水と二酸化炭素が除去された原料空気は，配管１４０を経て，下塔１１４に供給される。また，原料空気は，配管１４０の途中で分岐された配管１４４から取り出され，圧縮機１３０に導入される。
【００４２】
下塔１１４を通過した原料空気は，配管１５８と膨張弁１７６，配管１４６，１４８と膨張弁１７２を経て，上塔１１２に供給される。また，圧縮機１３０に導入された空気も上塔１１２に供給される。下塔１１４から上塔１１２に供給される空気は，膨張弁１７６，１７２を介して，断熱膨張して上塔１１２に供給されるので，冷却されている。また，圧縮機１３０を介して上塔１１２に供給される空気も，膨張によって冷却されている。
【００４３】
これらの上塔１１２に供給された冷却空気は，次に，配管１６２，１６４，１６６を経由して，主熱交換器１２６を，徐々に冷却する。主熱交換器１２６が冷却されると，原料空気前処理装置１９０から配管１４０を通じて主熱交換器１２６を経由した原料空気は，下塔１１４に一部液化した状態で供給される。その結果，下塔１１４の下部には，液体空気が溜まり始める。
【００４４】
下塔１１４の下部に溜まった液体空気は，配管１４６と膨張弁１７２を経て，上塔１１２の中間部に気液混合状態で供給される。すると，上塔１１２の下部に低温の液体が溜まり始める。上塔１１２の下部に溜まった低温の液体は，主凝縮器１１６を介して，下塔１１４の上部のガスを冷却し還流液を発生させる。さらに，上塔１１２の下部に溜まった低温の液体は，主凝縮器１１６によって過熱され，還流ガスを発生させる。その結果，上塔１１２および下塔１１４で，精留作用が開始される。この精留状態をしばらく継続させると，上塔１１２および下塔１１４の各部の液体や気体の濃度が既定の状態に近づき，精留状態は安定化する。
【００４５】
上塔１１２および下塔１１４の精留状態が安定した後，上塔１１２内部の酸素濃度が例えば約８８％となったとき，粗アルゴン塔１１８のコンデンサ１２０を起動する。コンデンサ１２０は，下塔１１４の下部に溜まった液体空気の一部を，配管１４６を経由させて，コンデンサ１２０に導入することによって，凝縮作用を開始する。コンデンサ１２０の凝縮作用によって，まず粗アルゴン塔１１８内部の酸素が液化し始める。その結果，粗アルゴン塔１１８内部の体積が収縮するため，圧力差によって，上塔１１２から粗アルゴン塔１１８にアルゴン原料ガスが供給され始める。引き続き，粗アルゴン塔１１８内の精留状態を継続させると，粗アルゴン塔１１８の各部の液体や気体の濃度が既定の状態に近づいてくる。
【００４６】
次に，粗アルゴン塔１１８の起動時にコンデンサ１２０の凝縮作用高めた場合の精留状態について説明する。粗アルゴン塔１１８の起動に際しては，上塔１１２中の酸素やアルゴンの組成比，コンデンサ１２０の温度は，安定化していない。そのため，粗アルゴン塔１１８の起動中に，上塔１１２の酸素濃度が高くなると，粗アルゴン塔１１８が安定するまで例えば約４〜８時間と時間を要する。上塔１１２から粗アルゴン塔１１８に供給配管１５４を経て供給されるアルゴン原料ガスの酸素濃度が高くなると，粗アルゴン塔１１８で液化される液体の量が増加する。すると，粗アルゴン塔１１８内部の体積が収縮するため，圧力差によって，粗アルゴン塔１１８へのアルゴン原料ガスの供給量が増加する。その結果，多量に上塔１１２内の空気が粗アルゴン塔１１８に供給される。
【００４７】
上塔１１２から粗アルゴン塔１１８へ多量に空気が供給されることから，上塔１１２の中間部に存在するのみならず，中間部の上下に存在する空気も供給されることとなる。このような空気は，酸素濃度が高く，また窒素を含有する場合もあるため，粗アルゴン塔１１８の精留状態は不安定となる。精留状態が不安定な状態において，粗アルゴン塔１１８の下部に溜まる液体は純度が悪化するため，配管１５６を経て上塔１１２に戻る液体も純度が悪化する。純度の悪化した戻り液は，上塔１１２での精留状態をさらに不安定にする。
【００４８】
また，アルゴンの回収効率を高めるために，コンデンサ１２０の凝縮作用を高めた場合，コンデンサ１２０内の液体空気は急激に蒸発し，コンデンサ１２０内部の圧力は急激に上昇する。コンデンサ１２０内の液体空気の供給は，下塔１１４とコンデンサ１２０との圧力差が原動力である。したがって，コンデンサ１２０内の圧力が高まり，下塔１１４とコンデンサ１２０の圧力差が小さくなることによって，弁１７８が全開になったとしても，コンデンサ１２０への液体空気の供給は不可能となる。液体空気がコンデンサ１２０内から減少し，空になると，コンデンサ１２０の凝縮作用が行われなくなり，上塔１１２や下塔１１４，粗アルゴン塔１１８の精留状態が不安定となる。
【００４９】
また，コンデンサ１２０の凝縮作用を高めると，粗アルゴン塔１１８内部で液化される液体の量が増加する。すると，起動時に上塔１１２の酸素濃度が高くなった場合と同様に，粗アルゴン塔１１８内部の体積が収縮するため，圧力差によって，粗アルゴン塔１１８へのアルゴン原料ガスの供給量が増加する。そのため，上記と同様に，上塔１１２や下塔１１４，粗アルゴン塔１１８の精留状態が不安定となる。この場合，再び安定するまで，例えば約１２〜２４時間と長時間を要する。
【００５０】
そこで，本実施形態では，粗アルゴン塔１１８を起動する際にコンデンサ１２０の凝縮作用が高い場合などにも，上塔１１２や下塔１１４，粗アルゴン塔１１８の精留状態を安定化させるため，上塔１１２から粗アルゴン塔１１８に供給されるアルゴン原料ガスの供給量を制御できるようになっている。以下，本実施形態の供給量制御手段について説明する。上塔１１２の中間部から粗アルゴン塔１１８に供給される酸素およびアルゴンを含むアルゴン原料ガスは，供給配管１５４を経て供給される。そこで，供給配管１５４に，アルゴン原料ガスの供給量を制御する供給量制御手段が設けられている。
【００５１】
図３を参照して，本実施形態にかかる供給量制御手段を説明する。図３は，本実施形態にかかる供給量制御手段が設けられた深冷空気分離装置１１０を示す概略図である。
【００５２】
供給量制御手段は，供給配管１５４の一部を分岐させた第１供給配管１０２および第２供給配管１０３と，第２供給配管１０３に設けられた流量調整弁１０４と，を有しており，第１供給配管１０２の径は，供給配管１５４の分岐していない部分である１０１，１０５よりも細い。
【００５３】
アルゴン原料ガスを供給する供給配管１５４は，例えば中間部分で第１供給配管１０２と第２供給配管１０３に分岐されており，その他の部分で１本の配管１０１，１０５となっている。これによって，上塔１１２から排出されたアルゴン原料ガスは，１本の配管１０１を通り，ついで第１供給配管１０２と第２供給配管１０３に分流され，さらに１本の配管１０５に合流して，粗アルゴン塔１１８に流入する。第１供給配管１０２と第２供給配管１０３は，分岐された後，互いに平行となるように配置されることが望ましい。
【００５４】
供給配管１５４の分岐していない部分とは，１本の配管１０１，１０５であり，上塔１１２と供給配管１５４との接続部分から供給配管１５４が分岐されるまでの部分，または，第１供給配管１０２と第２供給配管１０３が合流する部分から粗アルゴン塔１１８と供給配管１５４との接続部分までをいう。
【００５５】
本実施形態では，第１供給配管１０２の配管径は，１本の配管１０１，１０５の配管径より細い。第１供給配管１０２の配管径は，例えばレデューサを介して縮小することができる。また，第２供給配管１０３には，アルゴン原料ガスの供給量を制御する流量調整弁１０４が設けられている。流量調整弁１０４は，例えばバタフライ弁などで構成される。流量調整弁１０４には，弁の開閉を制御する制御装置（図示せず）が設けられている。この制御装置は，後述するコンデンサ１２０内の液面高さ，またはガス圧を検知するセンサ１２４の検出結果を受けて，流量調整弁１０４の開閉を自動的に制御する。
【００５６】
図３では，１本の配管１０１，１０５と第１供給配管１０２が本管であり，第２供給配管１０３がバイパス管である。したがって，バイパス管に流量調整弁１０４が設けられた実施形態となっている。なお，本実施形態の変形例として，第２供給配管１０３を本管に設け，第１供給配管１０２をパイパス管に設けることで，本管に流量調整弁１０４が設けられるとしてもよい。
【００５７】
かかる構成により，第２供給配管１０３に設けられた流量調整弁１０４が全閉されると，アルゴン原料ガスは配管径の細い第１供給配管１０２のみを通過するので，アルゴン原料ガスの供給量は通常時の供給量より低減する。これにより，粗アルゴン塔１１８のコンデンサ１２０の凝縮能力が高まっても，粗アルゴン塔１１８に供給されるアルゴン原料ガスの供給量は制限されるため，粗アルゴン塔１１８内部の精留状態は，早期に安定化することとなる。
【００５８】
第１供給配管１０２と第２供給配管１０３の配管径は，第１供給配管１０２と第２供給配管１０３に流れる供給量を合わせて，粗アルゴン塔１１８の精留安定時のアルゴン原料ガスの供給量が確保できるように設計され。また，第１供給配管１０２の配管径は，１本の配管１０１，１０５より細くするように設計する必要がある。すなわち，第１供給配管１０２の配管径は，コンデンサ１２０の凝縮作用が高いときの第１供給配管１０２を流れるアルゴン原料ガスの供給量が，精留安定時の第１供給配管１０２と第２供給配管１０３を流れる供給量と等しい量となるような配管径とする。
【００５９】
具体的に，配管径の設定例について説明する。例えば，供給量制御手段が設けられず，１本の配管のみの場合に，平常時の供給量を４０，０００Ｎｍ３／ｈとする。コンデンサ１２０の凝縮作用が高まり，粗アルゴン塔１１８内の圧力が低下したとき（以下，異常時という）の供給量を８０，０００Ｎｍ３／ｈとする。
【００６０】
供給配管１５４を流れるアルゴン原料ガスの供給量は，上塔１１２と粗アルゴン塔１１８の圧力差によって変化する。一般に，流量（供給量）と圧力差（以下，ΔＰという）の平方根とは，比例する関係にあるため，異常時のΔＰは，平常時の４倍になっていると推定される。したがって，異常時のΔＰが平常時の４倍になった場合，第２供給配管１０３に設けられた流量調整弁１０４を全閉し，第１供給配管１０２のみで平常時の流量が流れるように抑制するためには，第１供給配管１０２の断面積は，供給配管１５４が１本の配管のみの場合の１／２の断面積とすればよい。したがって，第１供給配管１０２の配管径は，供給配管１５４の０．７倍となる。例えば，供給配管１５４の配管径が１０００ｍｍの場合は，第１供給配管は７００ｍｍとなる。
【００６１】
さらに，平常時において，第２供給配管１０３に設けられた流量調整弁１０４を全開し，第１供給配管１０２と第２供給配管１０３の供給量を合わせた流量と，供給配管１５４が１本の配管のみの場合の平常時の供給量を等しくするためには，第２供給配管１０３の配管径をＤとすると，
（１０００ｍｍ）２＝（７００ｍｍ）２＋Ｄ２
より，Ｄ＝７００ｍｍとなる。したがって，第１供給配管１０２と第２供給配管１０３の配管径は，ともに供給配管１５４の配管径の０．７倍となる。
【００６２】
次に，図４および図５を参照して，供給配管１５４に流れるアルゴン原料ガスの供給量を制限する方法について説明する。図４は，アルゴン原料ガスの供給量，コンデンサ１２０内の液面高さ，流量調整弁１０４の開閉操作の経時変化を示したタイミングチャートである。図５は，アルゴン原料ガスの供給量，コンデンサ１２０内のガス圧，流量調整弁１０４の開閉操作の経時変化を示したタイミングチャートである。
【００６３】
まず，図４（ａ），（ｂ）および図５（ａ），（ｂ）を参照して，アルゴン原料ガスの供給量を制御しない場合のアルゴン原料ガスの供給量，コンデンサ１２０内の液面高さ，ガス圧の経時変化について説明する。
【００６４】
アルゴン原料ガスの供給量は，通常時，ほぼ一定の値を維持している。このとき，コンデンサ１２０内の液面高さ，ガス圧も，ほぼ一定に維持される。このときのガス圧は，例えば約５０ｋＰａＧである。しかし，粗アルゴン塔１１８の起動時にコンデンサ１２０の凝縮作用が高まると，アルゴン原料ガスの供給量は急速に上昇する。同時に，コンデンサ１２０内の液面高さは急激に減少し，コンデンサ１２０内のガス圧は，例えば１３０ｋＰａまで急激に上昇する。なお，コンデンサ１２０内のガス圧の上昇は，コンデンサ１２０内の液面高さの減少よりも急激であり，ガス圧の変化のほうが早い。
【００６５】
次いで，コンデンサ１２０内の液体空気が減少し，コンデンサ１２０内の液体空気が空となった場合，コンデンサ１２０内の液面高さとガス圧は一定となる。このとき，コンデンサ１２０の凝縮作用も減少するため，粗アルゴン塔１１８に導入されるアルゴン原料ガスの供給量についても減少する。その後，コンデンサ１２０内部の精留状態が再び安定してくると，アルゴン原料ガスの供給量は，通常時の一定の値に回復し，コンデンサ１２０内の液面高さとガス圧も，通常時の液面高さとガス圧に回復する。なお，コンデンサ１２０内のガス圧の回復は，コンデンサ１２０内の液面高さよりも早く開始される。また，通常時の一定の値に回復する時点も，コンデンサ１２０内のガス圧のほうが早い。
【００６６】
以上のように，アルゴン原料ガスの供給量を制御しない場合は，粗アルゴン塔１１８の起動時にコンデンサ１２０の凝縮作用が高いときに，アルゴン原料ガスの供給量の変化が大きくなるため，精留塔や粗アルゴン塔１１８の精留状態が不安定となる。
【００６７】
次に，図４（ｃ）（ｄ）を参照して，本実施形態でコンデンサ１２０内の液面高さに基づいて流量調整弁１０４の開閉制御を行う場合について説明する。
【００６８】
コンデンサ１２０内の液体空気の液面高さを検知し，検知した結果を受けて流量調整弁１０４が自動的に閉められる。具体的には，検知されたコンデンサ１２０内の液面高さが，通常時の安定した値から所定の閾値，例えば，通常時の例えば５０％に低下したとき（図４（ｂ）のＣ点），流量調整弁１０４が閉められ始める（図４（ｃ）のＷ点）。次いで，流量調整弁１０４の閉鎖開始から所定の時間ｔ１経過後に，流量調整弁１０４が完全に閉められる（図４（ｃ）のＸ点）。その結果，従来のコンデンサ１２０内の液面高さは，図４（ｂ）の実線Ｇに示すとおりに変化するが，流量調整弁１０４を閉めることによって，図４（ｂ）の破線Ｈのように液面高さが変化する。従って，アルゴン原料ガスの供給量が減少するため，図４（ｄ）の破線Ｂに示すとおり，実線Ａに示す従来のアルゴン原料ガスの供給量の上昇に比べて上昇幅が減少する。したがって，粗アルゴン塔１１８の精留状態を早期に安定化させることができる。なお，上記では，流量調整弁１０４が閉められる時の液面高さの閾値を５０％に設定したが，その値は５０％に限定されず，その液面高さは，任意の高さとすることができる。また，その高さは，通常時に対する相対値ではなくて，絶対値で規定してもよい。
【００６９】
コンデンサ１２０内の液面高さが回復し，検知された液面高さが，所定の閾値，通常時の例えば５０％となったとき（図４（ｂ）のＤ点），流量調整弁１０４が開けられ始める（図４（ｃ）のＹ点）。次いで，流量調整弁１０４の開放開始から所定の時間ｔ２経過後に，流量調整弁１０４が完全に開けられる（図４（ｃ）のＺ点）。その結果，図４（ｄ）の破線Ｂに示すとおり，通常時のアルゴン原料ガスの供給量を確保することができる。
【００７０】
図４（ｃ）のＹ点からＺ点に達するまでの流量調整弁１０４が全開にかかる時間ｔ２は，全閉にかかる時間ｔ１よりも長い。例えば，全閉にかかる時間ｔ１は１０〜２０秒であり，全開にかかる時間ｔ２は，全閉にかかる時間ｔ１の２〜３倍かかる。かかる構成により，コンデンサ１２０内の液面の状態に応じて，流量調整弁１０４が開けられることが可能であるので，精留塔やその精留状態を確実に安定化させることができる。
【００７１】
なお，上記では，流量調整弁１０４が開けられる時の液面高さの閾値を５０％に設定したが，その値は５０％に限定されず，その液面高さは，任意の高さとすることができる。また，その高さは相対値，絶対値のいずれでも規定することができる。なお，例えば装置の特性に適合させることにより，流量調整弁１０４を開ける時と，流量調整弁１０４を閉める時の液面高さとは，上記の通り同じ高さであってもよいし，或いは，相異なる高さであってもよい。
【００７２】
上記のように，コンデンサ１２０内の液面の減少時に，流量調整弁１０４でアルゴン原料ガスの供給量が制御されており，その際コンデンサ１２０内の液面の減少又は上昇が検知される。そのために，コンデンサ１２０の液面高さを検知するセンサ１２４が設けられる。センサ１２４の検出結果を受けて，流量調整弁１０４の開閉が制御される。液面高さの検知は，新たにセンサ１２４を設けず，コンデンサ１２０の異常を知らせるためのコンデンサ１２０の液面の急減信号を使用してもよい。かかる構成により，新たにセンサ１２４を設ける必要がなくなる。
【００７３】
以上で説明したように本実施形態では，アルゴン原料ガスの供給量制御のための流量調整弁１０４の開閉制御は，コンデンサ１２０内の液面高さに基づいて行われるとしたが，本実施形態は，これに限定されない。すなわち，流量調整弁１０４の開閉制御は，以下示すとおりコンデンサ１２０内で気化した液体空気のガス圧に基づいても行うことが可能である。図５（ｃ）（ｄ）を参照して，本実施形態でコンデンサ１２０内で気化したガス圧に基づいて流量調整弁１０４の開閉制御を行う場合について説明する。
【００７４】
具体的には，コンデンサ１２０内で気化した液体空気のガス圧を検知し，検知した結果に基づいて流量調整弁１０４が自動的に閉められる。具体的には，検知されたコンデンサ１２０内のガス圧が，通常時の安定した値から所定の閾値まで上昇したとき（図５（ｂ）のＥ点），流量調整弁１０４が閉められ始める（図５（ｃ）のＷ’点）。この所定の閾値は，例えば，アルゴン原料ガスの供給量が急激に上昇して，ガス圧が最大値をとる場合のガス圧値（例えば１３０ｋＰａ）を１００％としたとき（図５（ｂ）のＫ点）の例えば９５％とすることができる。次いで，流量調整弁１０４の閉鎖開始から所定の時間ｔ１経過後に，流量調整弁１０４が完全に閉められる（図５（ｃ）のＸ’点）。その結果，従来のコンデンサ１２０内のガス圧は，図５（ｂ）の実線Ｉに示すとおりに変化するが，流量調整弁１０４を閉めることによって，図５（ｂ）の破線Ｊのようにガス圧が変化する。従って，アルゴン原料ガスの供給量が減少するため，図５（ｄ）の破線Ｂに示すとおり，実線Ａに示す従来のアルゴン原料ガスの供給量の上昇に比べて上昇幅が減少する。したがって，粗アルゴン塔１１８の精留状態を早期に安定化させることができる。なお，上記では，流量調整弁１０４が閉められる時のガス圧の閾値をガス圧が最大値をとる場合のガス圧値の９５％に設定したが，その値は９５％に限定されず，そのガス圧は，任意の圧力とすることができる。また，その圧力は，ガス圧の最大値に対する相対値ではなくて，絶対値で規定してもよい。
【００７５】
コンデンサ１２０内のガス圧が回復し，検知されたガス圧が，所定の閾値，ガス圧が最大値をとる場合のガス圧値の例えば９５％となったとき（図５（ｂ）のＦ点），流量調整弁１０４が開けられ始める（図５（ｃ）のＹ’点）。次いで，流量調整弁１０４の開放開始から所定の時間ｔ２経過後に，流量調整弁１０４が完全に開けられる（図５（ｃ）のＺ’点）。その結果，図５（ｄ）の破線Ｂに示すとおり，通常時のアルゴン原料ガスの供給量を確保することができる。
【００７６】
図５（ｃ）のＹ’点からＺ’点に達するまでの流量調整弁１０４が全開にかかる時間ｔ２は，全閉にかかる時間ｔ１よりも長い。例えば，全閉にかかる時間ｔ１は１０〜２０秒であり，全開にかかる時間ｔ２は，全閉にかかる時間ｔ１の２〜３倍かかる。かかる構成により，コンデンサ１２０内の液面の状態に応じて，流量調整弁１０４が開けられることが可能であるので，精留塔やその精留状態を確実に安定化させることができる。
【００７７】
なお，上記では，流量調整弁１０４が開けられる時のガス圧の閾値を９５％に設定したが，その値は９５％に限定されず，そのガス圧は，任意の圧力とすることができる。また，その圧力は相対値，絶対値のいずれでも規定することができる。なお，例えば装置の特性に適合させることにより，流量調整弁１０４を開ける時と流量調整弁１０４を閉める時のガス圧は，上記の通り同じ圧力であってもよく，同じ圧力でなくてもよい。
【００７８】
上記の流量調整弁１０４の制御は，コンデンサ１２０内の液面高さが一定，または，コンデンサ１２０内の圧力が一定となるような開閉制御とするため，フィードバック制御を利用することができる。本実施形態では，精度の高い流量制御は不要であり，検知した液面高さ及び／又はガス圧が，所定の液面高さ／ガス圧となったときにのみ流量調整弁１０４を開放又は閉鎖を開始する制御とすることができる。
【００７９】
以上説明したように本発明によれば，粗アルゴン塔を起動する際に粗アルゴン塔のコンデンサの凝縮作用が高い場合などにも，上塔１１２から粗アルゴン塔１１８にアルゴン原料ガスを供給する供給配管１５４に供給量制御手段を設けることによって，好適にアルゴン原料ガスの供給量を制御することができるため，精留塔および粗アルゴン塔内部の精留状態を安定化させることができる。その結果，深冷空気分離装置全体の起動時間を，例えば１２〜１８時間程度短縮することができる。
【００８０】
また，供給量制御手段を，第１供給配管１０２および第２供給配管１０３と，第２供給配管１０３に設けられた流量調整弁１０４とした場合，上塔１１２から粗アルゴン塔１１８へのアルゴン原料ガスの供給配管を１本としたときよりも，供給配管の配管径を細くすることができるので，設備費用を安価にすることができ，また配管施工が容易となる。
【００８１】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８２】
例えば，上記の実施形態では，供給配管を第１供給配管１０２と第２供給配管１０３に分岐したが，本発明の別の実施形態にかかる供給量制御手段は，図６に示すとおり，１本の供給配管２５４に流量調整弁２０４を設けることができる。かかる構成により，供給配管を分岐せずに，アルゴン原料ガスの供給量を制御することができる。供給配管２５４は分岐されることなく１本でその機能を有することができる。また，パイパス管を設ける必要がなく，部品点数が減少し，配管の施工も容易となる。流量調整弁２０４の開閉制御は，アルゴン原料ガスの供給量が急激に高まったときは，流量調整弁２０４を全閉するのでなく，所定の供給量まで低減するように流量調整弁２０４を閉鎖するようにして行う。
【００８３】
また，例えば，第１供給配管と第２供給配管を供給配管から分岐するのではなく，上塔１１２から粗アルゴン塔１１８までアルゴン原料ガスを供給するための供給配管を２本並列に設けてもよい。このとき，２本の供給配管のうち１本の配管径を，供給配管を１本設けた場合の配管径よりも細くし，他方の１本に流量調整弁を設置することで，アルゴン原料ガスの供給量を制御する供給量制御手段とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は，深冷空気分離装置およびその制御方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる深冷空気分離装置および原料空気前処理装置を示す概略図である。
【図２】図１の点線円内を拡大した同実施形態にかかる粗アルゴン塔のコンデンサを示す概略図である。
【図３】同実施形態にかかる深冷空気分離装置を示す概略図である。
【図４】同実施形態および従来のアルゴン原料ガスの供給量，コンデンサ液面高さ，流量調整弁の開閉操作の経時変化を示すタイミングチャートである。
【図５】同実施形態および従来のアルゴン原料ガスの供給量，コンデンサガス圧，流量調整弁の開閉操作の経時変化を示すタイミングチャートである。
【図６】同実施形態にかかる供給量制御手段の変更例を適用した深冷空気分離装置を示す概略図である。
【図７】従来の深冷空気分離装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０２ 第１供給配管
１０３ 第２供給配管
１０４ 流量調整弁
１１０ 深冷空気分離装置
１１２ 上塔
１１４ 下塔
１１６ 主凝縮器
１１８ 粗アルゴン塔
１２０ コンデンサ
１２２ 熱交換器
１２３ 気液分離器
１２６ 主熱交換器
１２８ 過冷却器
１３０ 圧縮機
１３２ 熱交換器
１５４ 供給配管
１９０ 原料空気前処理装置
１９４ 圧縮機
１９６ 水洗塔
１９８ａ，１９８ｂ ＭＳ吸着器
【技術分野】
【０００１】
本発明は，深冷空気分離装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
深冷空気分離装置は，低温状態にした空気から，窒素，酸素およびアルゴンをそれぞれの沸点の差を利用して精留分離する装置である。それぞれの沸点は大気圧下において，酸素が約−１８３℃，アルゴンが約−１８６℃，空気が約−１９４℃，窒素が約−１９６℃である。図７は，従来の深冷空気分離装置の概略図である。深冷空気分離装置１０は，例えば，上塔１２および下塔１４からなる精留塔，粗アルゴン塔１８などから構成されている。
【０００３】
まず，原料空気は，圧縮機で圧縮され，その後水洗塔で水冷される。次に，吸着器で水および二酸化炭素が除去される。この過程を経て精製された原料空気は，主熱交換器で冷却され，配管４０を経て下塔１４の下部に導入される。
【０００４】
下塔１４では，原料空気が粗精留されて，下部には液体空気が溜まり，上部には窒素ガスが溜まる。この窒素ガスは，主凝縮器１６で凝縮され液体窒素となり，上塔１２の上部に還流液として，配管５８を経て導入される。また，下部に溜まった液体空気は，上塔１２の中間部に配管４６，４８を経て気液混合状態で導入される。
【０００５】
上塔１２では，精留が行われ，窒素，酸素およびアルゴンにそれぞれ分離される。上塔１２の下部には，液体酸素が溜まり，上部には窒素ガスが溜まる。これらの窒素と酸素は，それぞれ配管６４，６６を経て製品ガスとして外部に取り出される。また，上塔１２の中間部には，アルゴンガスの濃度が比較的高い部分が生じる。かかる部分から取り出された酸素およびアルゴンを含むアルゴン原料ガスは，配管５４を経て粗アルゴン塔１８に供給される。
【０００６】
粗アルゴン塔１８では，アルゴン原料ガスが精留されて，下部には液体酸素が溜まり，上部には，粗アルゴンガスが溜まる。液体酸素は，配管５６を経て上塔の中間部に戻され，粗アルゴンガスは，さらに精製されるため配管６０を経て精製アルゴン設備（図示せず）に供給される。粗アルゴン塔１８の上部には，コンデンサ２０が設けられており，コンデンサ２０が作用すると，アルゴン原料ガスのアルゴンが凝縮され，還流液として粗アルゴン塔１８の上部から降下される。
【０００７】
精留塔で安定した精留状態となった後に，さらに粗アルゴン塔の動作を開始するに際し，精留塔を安定した状態に維持する技術が提案されている（例えば，特許文献１を参照）。具体的には，特許文献１では，精留塔の上塔の中間部から粗アルゴン塔に取り出されるアルゴン原料ガスの供給量が変動したときに，アルゴン原料ガスの一部を上塔に戻すためのバイパス配管が設けられる。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−１８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし，粗アルゴン塔１８を起動する際に粗アルゴン塔１８のコンデンサ２０の凝縮作用が高い場合，例えば，コンデンサ２０の能力が大きい場合などには，粗アルゴン塔１８内部の圧力は，精留塔の上塔１２の圧力より大幅に低下する（なお，通常時の圧力は，粗アルゴン塔１８内部のほうが，精留塔の上塔１２に比べて０．０１ＭＰａ程度僅かに低い）。その結果，上塔１２のほぼ中間部に存在するアルゴン濃度が比較的高いガスだけでなく，その上下に存在するガスも同時に粗アルゴン塔へ引き込まれる。そのため，上塔１２と下塔１４および粗アルゴン塔１８の精留状態が不安定となる問題があった。
【００１０】
また，粗アルゴン塔の圧力が上塔より低下するので，上記特許文献１のようにバイパス配管を設けた場合，バイパス配管におけるアルゴン原料ガスの流れ方向は上塔に戻る方向ではなく，反対に上塔から粗アルゴン塔へ流れる。そのため，上塔１１２と下塔１１４および粗アルゴン塔の精留状態が不安定となる問題があった。
【００１１】
そこで，本発明は，上記問題に鑑みてなされたものであり，本発明の目的とするところは，粗アルゴン塔を起動する際に粗アルゴン塔のコンデンサの凝縮作用が高い場合などにも，精留塔および粗アルゴン塔内部の精留状態を安定化させることが可能な，新規かつ改良された深冷空気分離装置およびその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，原料空気から窒素および酸素を精留分離する上塔および下塔からなる精留塔と，前記上塔から酸素およびアルゴンを含むアルゴン原料ガスが供給され，前記アルゴン原料ガスから粗アルゴンを精留分離する粗アルゴン塔と，を備えた深冷空気分離装置において：前記上塔から前記粗アルゴン塔に前記アルゴン原料ガスを供給する供給配管に，前記アルゴン原料ガスの供給量を制御する供給量制御手段を設けたことを特徴とする，深冷空気分離装置が提供される。かかる構成により，アルゴン原料ガスの供給量を制御することができるため，粗アルゴン塔を起動する際に粗アルゴン塔のコンデンサの凝縮作用が高い場合などにも，精留塔や粗アルゴン塔内部の精留状態を安定化させることができる。
【００１３】
前記供給量制御手段は，前記供給配管の一部を分岐させた第１供給配管および第２供給配管と；第２供給配管に設けられた流量調整弁と；を有しており，前記第１供給配管の径は，前記供給配管の分岐していない部分の径よりも細くてもよい。かかる構成により，供給配管を１本としたときよりも，供給配管の配管径を細くすることができるので，設備費用を安価にすることができ，また配管施工が容易となる。
【００１４】
前記粗アルゴン塔の上部には，前記アルゴンを凝縮するコンデンサが設けられ，前記供給量制御手段は，前記コンデンサ内の液体空気の液面高さ及び／又は前記コンデンサ内の気化された液体空気のガス圧に基づいて，前記供給量を制御してもよい。かかる構成において，供給量制限手段は，粗アルゴン塔を起動する際に粗アルゴン塔のコンデンサの凝縮作用が高い場合などに，アルゴン原料ガスの供給量の増減に応じて，供給量を制御することができる。
【００１５】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，原料空気から窒素および酸素を精留分離する上塔および下塔からなる精留塔と，前記上塔から酸素およびアルゴンを含むアルゴン原料ガスが供給され，前記アルゴン原料ガスから粗アルゴンを精留分離する粗アルゴン塔と，を備えた深冷空気分離装置の制御方法において：前記粗アルゴン塔の上部に設けられたコンデンサ内の液体空気の液面高さ及び／又は前記コンデンサ内のガス圧を検知し，前記検知した液面高さ及び／又は前記検知したガス圧に基づいて，前記上塔から前記粗アルゴン塔に前記アルゴン原料ガスを供給する供給配管に流れる前記アルゴン原料ガスの供給量を制御することを特徴とする，深冷空気分離装置の制御方法が提供される。かかる構成により，アルゴン原料ガスの供給量を制御することができるため，粗アルゴン塔を起動する際に粗アルゴン塔のコンデンサの凝縮作用が高い場合などにも，精留塔や粗アルゴン塔内部の精留状態を安定化させることができる。
【００１６】
前記検知した液面高さが所定の第１の高さ以下となった場合，或いは，前記検知したガス圧が所定の第１のガス圧以上となった場合，前記供給量を制限してもよい。かかる構成により，粗アルゴン塔を起動する際に粗アルゴン塔のコンデンサの凝縮作用が高い場合などに，アルゴン原料ガスの供給量を低減させることができる。
【００１７】
前記供給量を制限した後に，前記検知した液面高さが所定の第２の高さ以上となった場合，或いは，前記検知したガス圧が所定の第２のガス圧以下となった場合，前記供給量の制限を解除してもよい。かかる構成により，アルゴン原料ガスの供給量を通常時の供給量に復帰することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明によれば，粗アルゴン塔を起動する際に粗アルゴン塔のコンデンサの凝縮作用が高い場合などにも，精留塔および粗アルゴン塔内部の精留状態を安定化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書および図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２０】
まず，本発明の第１の実施形態にかかる深冷空気分離装置について説明する。図１は，本発明の第１の実施形態にかかる深冷空気分離装置および原料空気前処理装置を示す概略図である。図２は，図１の点線円内を拡大した同実施形態にかかる粗アルゴン塔のコンデンサを示す概略図である。
【００２１】
深冷空気分離装置１１０は，低温状態にした空気を原料として，窒素，酸素およびアルゴンを精留分離する装置である。
【００２２】
深冷空気分離装置１１０に導入される原料空気は，まず，原料空気前処理装置１９０によって前処理される。原料空気前処理装置１９０は，例えば，空気ろ過器１９２，圧縮機１９４，水洗塔１９６，ＭＳ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｓｉｅｖｅ）吸着器１９８ａ，１９８ｂなどから構成される。
【００２３】
空気ろ過器１９２は，原料空気前処理装置１９０の空気取り入れ側である上流側に設置され，空気ろ過器の下流側には，圧縮機１９４が接続される。圧縮機１９４の下流側には，水洗塔１９６が接続され，水洗塔１９６の下流側には，ＭＳ吸着器１９８ａ，１９８ｂが接続される。ＭＳ吸着器１９８ａ，１９８ｂは，同じ構成のものが２系統並行して設置される。
【００２４】
空気ろ過器１９２は，大気から取り入れられた空気中に含まれる粉塵を除去する。圧縮機１９４は，空気ろ過器１９２を通過した空気を，例えば０．５ＭＰａ（ゲージ圧，以下同じ）に圧縮する。水洗塔１９６は，圧縮されたことにより温度が上昇している温度の高い圧縮空気を冷却する。圧縮空気は，水洗塔１９６の下部から導入される。水洗塔１９６は，水洗塔１９６の上部から水を降らすことによって，空気を冷却する。また，水洗塔１９６は，通過する空気から空気ろ過器１９２では除去されなかった粉塵を除去できる。
【００２５】
ＭＳ吸着器１９８ａ，１９８ｂは，水洗塔１９６から排出された空気に含まれる水蒸気，二酸化炭素を除去する。なお，ＭＳ吸着器１９８ａ，１９８ｂには，深冷空気分離装置１１０から配管１４２を介して廃窒素が供給され，ＭＳ吸着器１９８ａ，１９８ｂをパージすることができる。また，原料空気前処理装置１９０において，ＭＳ吸着器１９８ａ，１９８ｂを２系統並列して設けている場合，通常はいずれか一方のみを開放して使用する。かかる構成により，例えば，一方のＭＳ吸着器１９８ａが飽和したときに，他方のＭＳ吸着器１９８ｂを使用し始めることができるので，深冷空気分離装置１１０を連続して作動させることができる。以上の過程を経ることで，水および二酸化炭素を含まない乾燥した空気が得られ，この空気が原料として，深冷空気分離装置１１０に導入される。
【００２６】
次に，深冷空気分離装置１１０について説明する。深冷空気分離装置１１０は，例えば，上塔１１２および下塔１１４からなる精留塔，粗アルゴン塔１１８などから構成されている。上塔１１２は，下塔１１４の上部に配置され，上塔１１２と下塔１１４は主凝縮器１１６を介して接続される。
【００２７】
上塔１１２と下塔１１４からなる精留塔，粗アルゴン塔１１８は，例えば棚段塔や充填塔で構成することができる。本発明の実施形態では，いずれも適用することができる。棚段塔は，塔の内部に水平な棚を複数の段にわたって配置した精留塔である。それぞれの棚によって仕切られた段ごとに気液平衡が成立している。充填塔は，塔の内部に充填物を収容した精留塔であり，充填物の表面で気液接触が行われる。精留塔の内部では，低温の液体を精留塔上部から下降させ，高温の気体を精留塔下部から上昇させることで，気体と液体の熱交換を生じさせる。
【００２８】
下塔１１４は，原料空気を粗精留し，液体空気と窒素に分離する。下塔１１４の下部には，原料空気前処理装置１９０から原料空気を導入する配管１４０が下部に接続される。下塔１１４の上部には，窒素を取り出す配管１５８，液体空気を取り出す配管１４６が接続される。また，下塔１１４の上部には主凝縮器１１６が設置される。
【００２９】
下塔１１４の下部には，窒素を約７９％含有した原料空気が配管１４０を介して下部に導入される。原料空気は粗精留されて，下塔１１４の下部には，例えば−１７４℃の酸素を約４０％含有した液体空気が溜まり，上部には窒素ガスが溜まる。精留が安定した下塔１１４の内部では，下部では酸素濃度が高く，上部になるにつれて窒素濃度が高くなるように空気が分布している。下塔１１４の上部に溜まった窒素は，主凝縮器１１６で凝縮され液化窒素となり，膨張弁１７６を経て上塔１１２の上部に還流液として導入される。また，下塔１１４の下部に溜まった液体空気は，過冷却器１２８，膨張弁１７２を経て，上塔１１２の中間部に気液混合状態で導入される。液体空気は，膨張弁によってゲージ圧０．５ＭＰａから０．０５ＭＰａに膨張されるので，上塔１１２は断熱膨張した液体空気によって冷却される。
【００３０】
上塔１１２は，原料空気をさらに精留し，窒素，酸素およびアルゴンにそれぞれ分離する。上塔１１２の上部には，還流液としての窒素を導入する配管１５８が接続される。上塔１１２の下部には，純度の高い製品酸素ガスを取り出す配管１６６が接続される。上塔１１２の塔頂部には，純度の高い製品窒素を取り出す配管１６２が接続される。上塔１１２の中間部には，粗アルゴン塔１１８のコンデンサ１２０内で気化した空気を導入する配管１５０，コンデンサ１２０内の液体空気を導入する配管１５２が接続される。また，上塔１１２の中間部には，下塔１１４で液化した液体空気を取り出す配管１４６を途中で分岐して，当該液体空気を導入する配管１４８が接続される。さらに上塔１１２の中間部には，酸素およびアルゴンを含有するアルゴン原料ガスを取り出す配管１５４，粗アルゴン塔１１８の下部に溜まった液体酸素を導入する配管１５６が接続される。また，上塔１１２には，圧縮機１３０から膨張した原料空気を導入する配管１４７も接続される。上塔１１２の下部には主凝縮器１１６が設置される。
【００３１】
上塔１１２の下部には液体酸素が溜まり，上部には窒素ガスが溜まる。このとき，例えば，上部の温度は−１９２℃，下部の温度は−１８０℃であり，上部に行くほど低温である。窒素ガスは，上塔１１２塔頂部から配管１６２を介して取り出された後，過冷却器１２８と主熱交換器１２６を通過して，常温で製品窒素ガスとして取り出される。酸素ガスは，上塔１１２下部から取り出された後，主熱交換器１２６を通過して，常温で製品酸素ガスとして取り出される。例えば，窒素の純度は９９．９９９％であり，酸素の純度は９９．６％である。また，上塔１１２の中間部には，アルゴン濃度が容積比率で例えば９〜１３％程度と比較的高い部分が生じる。この部分のガスは，アルゴン原料ガスとして取り出され，配管１５４を経由して粗アルゴン塔１１８に導入される。
【００３２】
主凝縮器１１６には，下塔１１４上部に溜まった高温高圧の窒素ガスが導入され，窒素ガスは，上塔１１２下部に溜まった低温の液体酸素との熱交換が行われる。その結果，下塔１１４上部の窒素ガスが液化され，下塔１１４下部へ降下し，上塔１１２下部の液体酸素が気化され，上塔１１２上部へ上昇することとなる。
【００３３】
粗アルゴン塔１１８の下部には，アルゴン原料ガスを導入する配管１５４，粗アルゴン塔１１８の下部に溜まった液体酸素を取り出す配管１５６が接続される。また，粗アルゴン塔１１８の上部には，コンデンサ１２０が設置される。コンデンサ１２０には，下塔１１４から液体空気を導入する配管１４６が接続される。コンデンサ１２０の上部には，気化した空気を取り出す配管１５０が接続される。コンデンサ１２０の下部には，液体空気を取り出す配管１５２が接続される。さらに，コンデンサ１２０の内部には，熱交換器１２２，気液分離機１２３が設置される。熱交換器１２２は，粗アルゴン塔１１８上部に溜まった粗アルゴンを導入する配管１６８が接続さる。熱交換器１２２の下流側には，気液分離器１２３が接続される。気液分離器１２３は，粗アルゴン塔１１８の上部にアルゴンを還流液として降下させる配管１７０と，気化したアルゴンを排出する配管１６０が接続される。
【００３４】
粗アルゴン塔１１８では，塔の下部に導入されたアルゴン原料ガスが精留される。粗アルゴン塔１１８の下部には液体酸素が溜まり，上部には，アルゴンを約９８％含有した粗アルゴンガスが溜まる。液体酸素は，上塔１１２の中間部に戻され，粗アルゴンガスは，さらに精製されるため，配管１６０，弁１８４を経て精製アルゴン塔（図示せず）に供給される。なお，精製アルゴン装置では，粗アルゴンガスに含有した酸素を水素と反応させ水として除去し，約９９．９９９％のアルゴンガスが精製される。
【００３５】
粗アルゴン塔１１８の上部に設けられたコンデンサ１２０には，下塔１１４から供給された約−１７４℃の液体空気が溜められる。コンデンサ１２０内には，液体空気の液面が一定に保たれるように，下塔１１４から液体空気が供給されている。この液体空気の供給は，弁１７８によって制御されている。コンデンサ１２０内の熱交換器１２２で，粗アルゴン塔１１８上部に溜まった粗アルゴンガスが一部凝縮される。凝縮されたアルゴンは，粗アルゴン塔１１８上部から還流液として，配管１７０，弁１８２を経て降下される。また凝縮されないアルゴンは，粗アルゴンガスとして精製アルゴン塔に供給される。コンデンサ１２０に溜まっている液体空気は，一部が下部から取り出され，配管１５２と弁１８０を経て，上塔１１２に導入される。弁１８０は，開度一定である。コンデンサ１２０内の気化した液体空気は，配管１５０と弁１７４を経て上塔１１２に導入される。弁１７４は，コンデンサ１２０の圧力制御を行う。
【００３６】
主熱交換器１２６は，深冷空気分離装置１１０の上流側に設置される。主熱交換器１２６を通過する配管は，原料空気前処理装置１９０によって前処理された原料空気が下塔１１４に供給される配管１４０，上塔１１２上部から窒素を取り出した配管１６２，１６４，上塔１１２下部から酸素を取り出した配管１６６，圧縮機１３０によって圧縮された空気が流れる配管１４５である。
【００３７】
主熱交換器１２６は，配管１４０を通過する精製された原料空気を常温から約−１７０℃ほどの低温に冷却する。また，主熱交換器１２６は，上塔１１２から取り出された酸素および窒素を製品として供給できるように常温まで加熱する。
【００３８】
過冷却器１２８は，上塔１１２から製品ガスとして取り出された窒素を加熱し，下塔１１４に溜まった高温高圧の窒素ガスを冷却する。過冷却器１２８を通過する配管は，上塔１１２上部から窒素を取り出した配管１６２，１６４，下塔１１４下部から液体空気を取り出した配管１４６，下塔１１４上部から窒素を取り出した配管１５８である。
【００３９】
圧縮機１３０は，原料空気が供給される配管１４０から分岐した配管１４４，熱交換器１３２と主熱交換器１２６を経由して再び圧縮機１３０に戻る配管１４５，上塔１１２に原料空気を供給する配管１４７と接続する。
【００４０】
圧縮機１３０は，常温で供給された原料空気を例えば０．８ＭＰａから１．１ＭＰａに圧縮する。その圧縮空気は，熱交換器１３２で水と熱交換されて冷却され，さらに，主熱交換器１２６において約−１１０℃まで冷却される。その結果，冷却された圧縮空気は，圧縮機１３０において例えば０．０５ＭＰａまで膨張され，約−１７０℃まで冷却される。そして，この過程を経た冷却空気が上塔１１２に供給される。
【００４１】
次に，深冷空気分離装置１１０の動作について，図１および図２を参照して説明する。起動時，主熱交換器１２６，上塔１１２，下塔１１４は，常温状態である。深冷空気分離装置１１０に導入された水と二酸化炭素が除去された原料空気は，配管１４０を経て，下塔１１４に供給される。また，原料空気は，配管１４０の途中で分岐された配管１４４から取り出され，圧縮機１３０に導入される。
【００４２】
下塔１１４を通過した原料空気は，配管１５８と膨張弁１７６，配管１４６，１４８と膨張弁１７２を経て，上塔１１２に供給される。また，圧縮機１３０に導入された空気も上塔１１２に供給される。下塔１１４から上塔１１２に供給される空気は，膨張弁１７６，１７２を介して，断熱膨張して上塔１１２に供給されるので，冷却されている。また，圧縮機１３０を介して上塔１１２に供給される空気も，膨張によって冷却されている。
【００４３】
これらの上塔１１２に供給された冷却空気は，次に，配管１６２，１６４，１６６を経由して，主熱交換器１２６を，徐々に冷却する。主熱交換器１２６が冷却されると，原料空気前処理装置１９０から配管１４０を通じて主熱交換器１２６を経由した原料空気は，下塔１１４に一部液化した状態で供給される。その結果，下塔１１４の下部には，液体空気が溜まり始める。
【００４４】
下塔１１４の下部に溜まった液体空気は，配管１４６と膨張弁１７２を経て，上塔１１２の中間部に気液混合状態で供給される。すると，上塔１１２の下部に低温の液体が溜まり始める。上塔１１２の下部に溜まった低温の液体は，主凝縮器１１６を介して，下塔１１４の上部のガスを冷却し還流液を発生させる。さらに，上塔１１２の下部に溜まった低温の液体は，主凝縮器１１６によって過熱され，還流ガスを発生させる。その結果，上塔１１２および下塔１１４で，精留作用が開始される。この精留状態をしばらく継続させると，上塔１１２および下塔１１４の各部の液体や気体の濃度が既定の状態に近づき，精留状態は安定化する。
【００４５】
上塔１１２および下塔１１４の精留状態が安定した後，上塔１１２内部の酸素濃度が例えば約８８％となったとき，粗アルゴン塔１１８のコンデンサ１２０を起動する。コンデンサ１２０は，下塔１１４の下部に溜まった液体空気の一部を，配管１４６を経由させて，コンデンサ１２０に導入することによって，凝縮作用を開始する。コンデンサ１２０の凝縮作用によって，まず粗アルゴン塔１１８内部の酸素が液化し始める。その結果，粗アルゴン塔１１８内部の体積が収縮するため，圧力差によって，上塔１１２から粗アルゴン塔１１８にアルゴン原料ガスが供給され始める。引き続き，粗アルゴン塔１１８内の精留状態を継続させると，粗アルゴン塔１１８の各部の液体や気体の濃度が既定の状態に近づいてくる。
【００４６】
次に，粗アルゴン塔１１８の起動時にコンデンサ１２０の凝縮作用高めた場合の精留状態について説明する。粗アルゴン塔１１８の起動に際しては，上塔１１２中の酸素やアルゴンの組成比，コンデンサ１２０の温度は，安定化していない。そのため，粗アルゴン塔１１８の起動中に，上塔１１２の酸素濃度が高くなると，粗アルゴン塔１１８が安定するまで例えば約４〜８時間と時間を要する。上塔１１２から粗アルゴン塔１１８に供給配管１５４を経て供給されるアルゴン原料ガスの酸素濃度が高くなると，粗アルゴン塔１１８で液化される液体の量が増加する。すると，粗アルゴン塔１１８内部の体積が収縮するため，圧力差によって，粗アルゴン塔１１８へのアルゴン原料ガスの供給量が増加する。その結果，多量に上塔１１２内の空気が粗アルゴン塔１１８に供給される。
【００４７】
上塔１１２から粗アルゴン塔１１８へ多量に空気が供給されることから，上塔１１２の中間部に存在するのみならず，中間部の上下に存在する空気も供給されることとなる。このような空気は，酸素濃度が高く，また窒素を含有する場合もあるため，粗アルゴン塔１１８の精留状態は不安定となる。精留状態が不安定な状態において，粗アルゴン塔１１８の下部に溜まる液体は純度が悪化するため，配管１５６を経て上塔１１２に戻る液体も純度が悪化する。純度の悪化した戻り液は，上塔１１２での精留状態をさらに不安定にする。
【００４８】
また，アルゴンの回収効率を高めるために，コンデンサ１２０の凝縮作用を高めた場合，コンデンサ１２０内の液体空気は急激に蒸発し，コンデンサ１２０内部の圧力は急激に上昇する。コンデンサ１２０内の液体空気の供給は，下塔１１４とコンデンサ１２０との圧力差が原動力である。したがって，コンデンサ１２０内の圧力が高まり，下塔１１４とコンデンサ１２０の圧力差が小さくなることによって，弁１７８が全開になったとしても，コンデンサ１２０への液体空気の供給は不可能となる。液体空気がコンデンサ１２０内から減少し，空になると，コンデンサ１２０の凝縮作用が行われなくなり，上塔１１２や下塔１１４，粗アルゴン塔１１８の精留状態が不安定となる。
【００４９】
また，コンデンサ１２０の凝縮作用を高めると，粗アルゴン塔１１８内部で液化される液体の量が増加する。すると，起動時に上塔１１２の酸素濃度が高くなった場合と同様に，粗アルゴン塔１１８内部の体積が収縮するため，圧力差によって，粗アルゴン塔１１８へのアルゴン原料ガスの供給量が増加する。そのため，上記と同様に，上塔１１２や下塔１１４，粗アルゴン塔１１８の精留状態が不安定となる。この場合，再び安定するまで，例えば約１２〜２４時間と長時間を要する。
【００５０】
そこで，本実施形態では，粗アルゴン塔１１８を起動する際にコンデンサ１２０の凝縮作用が高い場合などにも，上塔１１２や下塔１１４，粗アルゴン塔１１８の精留状態を安定化させるため，上塔１１２から粗アルゴン塔１１８に供給されるアルゴン原料ガスの供給量を制御できるようになっている。以下，本実施形態の供給量制御手段について説明する。上塔１１２の中間部から粗アルゴン塔１１８に供給される酸素およびアルゴンを含むアルゴン原料ガスは，供給配管１５４を経て供給される。そこで，供給配管１５４に，アルゴン原料ガスの供給量を制御する供給量制御手段が設けられている。
【００５１】
図３を参照して，本実施形態にかかる供給量制御手段を説明する。図３は，本実施形態にかかる供給量制御手段が設けられた深冷空気分離装置１１０を示す概略図である。
【００５２】
供給量制御手段は，供給配管１５４の一部を分岐させた第１供給配管１０２および第２供給配管１０３と，第２供給配管１０３に設けられた流量調整弁１０４と，を有しており，第１供給配管１０２の径は，供給配管１５４の分岐していない部分である１０１，１０５よりも細い。
【００５３】
アルゴン原料ガスを供給する供給配管１５４は，例えば中間部分で第１供給配管１０２と第２供給配管１０３に分岐されており，その他の部分で１本の配管１０１，１０５となっている。これによって，上塔１１２から排出されたアルゴン原料ガスは，１本の配管１０１を通り，ついで第１供給配管１０２と第２供給配管１０３に分流され，さらに１本の配管１０５に合流して，粗アルゴン塔１１８に流入する。第１供給配管１０２と第２供給配管１０３は，分岐された後，互いに平行となるように配置されることが望ましい。
【００５４】
供給配管１５４の分岐していない部分とは，１本の配管１０１，１０５であり，上塔１１２と供給配管１５４との接続部分から供給配管１５４が分岐されるまでの部分，または，第１供給配管１０２と第２供給配管１０３が合流する部分から粗アルゴン塔１１８と供給配管１５４との接続部分までをいう。
【００５５】
本実施形態では，第１供給配管１０２の配管径は，１本の配管１０１，１０５の配管径より細い。第１供給配管１０２の配管径は，例えばレデューサを介して縮小することができる。また，第２供給配管１０３には，アルゴン原料ガスの供給量を制御する流量調整弁１０４が設けられている。流量調整弁１０４は，例えばバタフライ弁などで構成される。流量調整弁１０４には，弁の開閉を制御する制御装置（図示せず）が設けられている。この制御装置は，後述するコンデンサ１２０内の液面高さ，またはガス圧を検知するセンサ１２４の検出結果を受けて，流量調整弁１０４の開閉を自動的に制御する。
【００５６】
図３では，１本の配管１０１，１０５と第１供給配管１０２が本管であり，第２供給配管１０３がバイパス管である。したがって，バイパス管に流量調整弁１０４が設けられた実施形態となっている。なお，本実施形態の変形例として，第２供給配管１０３を本管に設け，第１供給配管１０２をパイパス管に設けることで，本管に流量調整弁１０４が設けられるとしてもよい。
【００５７】
かかる構成により，第２供給配管１０３に設けられた流量調整弁１０４が全閉されると，アルゴン原料ガスは配管径の細い第１供給配管１０２のみを通過するので，アルゴン原料ガスの供給量は通常時の供給量より低減する。これにより，粗アルゴン塔１１８のコンデンサ１２０の凝縮能力が高まっても，粗アルゴン塔１１８に供給されるアルゴン原料ガスの供給量は制限されるため，粗アルゴン塔１１８内部の精留状態は，早期に安定化することとなる。
【００５８】
第１供給配管１０２と第２供給配管１０３の配管径は，第１供給配管１０２と第２供給配管１０３に流れる供給量を合わせて，粗アルゴン塔１１８の精留安定時のアルゴン原料ガスの供給量が確保できるように設計され。また，第１供給配管１０２の配管径は，１本の配管１０１，１０５より細くするように設計する必要がある。すなわち，第１供給配管１０２の配管径は，コンデンサ１２０の凝縮作用が高いときの第１供給配管１０２を流れるアルゴン原料ガスの供給量が，精留安定時の第１供給配管１０２と第２供給配管１０３を流れる供給量と等しい量となるような配管径とする。
【００５９】
具体的に，配管径の設定例について説明する。例えば，供給量制御手段が設けられず，１本の配管のみの場合に，平常時の供給量を４０，０００Ｎｍ３／ｈとする。コンデンサ１２０の凝縮作用が高まり，粗アルゴン塔１１８内の圧力が低下したとき（以下，異常時という）の供給量を８０，０００Ｎｍ３／ｈとする。
【００６０】
供給配管１５４を流れるアルゴン原料ガスの供給量は，上塔１１２と粗アルゴン塔１１８の圧力差によって変化する。一般に，流量（供給量）と圧力差（以下，ΔＰという）の平方根とは，比例する関係にあるため，異常時のΔＰは，平常時の４倍になっていると推定される。したがって，異常時のΔＰが平常時の４倍になった場合，第２供給配管１０３に設けられた流量調整弁１０４を全閉し，第１供給配管１０２のみで平常時の流量が流れるように抑制するためには，第１供給配管１０２の断面積は，供給配管１５４が１本の配管のみの場合の１／２の断面積とすればよい。したがって，第１供給配管１０２の配管径は，供給配管１５４の０．７倍となる。例えば，供給配管１５４の配管径が１０００ｍｍの場合は，第１供給配管は７００ｍｍとなる。
【００６１】
さらに，平常時において，第２供給配管１０３に設けられた流量調整弁１０４を全開し，第１供給配管１０２と第２供給配管１０３の供給量を合わせた流量と，供給配管１５４が１本の配管のみの場合の平常時の供給量を等しくするためには，第２供給配管１０３の配管径をＤとすると，
（１０００ｍｍ）２＝（７００ｍｍ）２＋Ｄ２
より，Ｄ＝７００ｍｍとなる。したがって，第１供給配管１０２と第２供給配管１０３の配管径は，ともに供給配管１５４の配管径の０．７倍となる。
【００６２】
次に，図４および図５を参照して，供給配管１５４に流れるアルゴン原料ガスの供給量を制限する方法について説明する。図４は，アルゴン原料ガスの供給量，コンデンサ１２０内の液面高さ，流量調整弁１０４の開閉操作の経時変化を示したタイミングチャートである。図５は，アルゴン原料ガスの供給量，コンデンサ１２０内のガス圧，流量調整弁１０４の開閉操作の経時変化を示したタイミングチャートである。
【００６３】
まず，図４（ａ），（ｂ）および図５（ａ），（ｂ）を参照して，アルゴン原料ガスの供給量を制御しない場合のアルゴン原料ガスの供給量，コンデンサ１２０内の液面高さ，ガス圧の経時変化について説明する。
【００６４】
アルゴン原料ガスの供給量は，通常時，ほぼ一定の値を維持している。このとき，コンデンサ１２０内の液面高さ，ガス圧も，ほぼ一定に維持される。このときのガス圧は，例えば約５０ｋＰａＧである。しかし，粗アルゴン塔１１８の起動時にコンデンサ１２０の凝縮作用が高まると，アルゴン原料ガスの供給量は急速に上昇する。同時に，コンデンサ１２０内の液面高さは急激に減少し，コンデンサ１２０内のガス圧は，例えば１３０ｋＰａまで急激に上昇する。なお，コンデンサ１２０内のガス圧の上昇は，コンデンサ１２０内の液面高さの減少よりも急激であり，ガス圧の変化のほうが早い。
【００６５】
次いで，コンデンサ１２０内の液体空気が減少し，コンデンサ１２０内の液体空気が空となった場合，コンデンサ１２０内の液面高さとガス圧は一定となる。このとき，コンデンサ１２０の凝縮作用も減少するため，粗アルゴン塔１１８に導入されるアルゴン原料ガスの供給量についても減少する。その後，コンデンサ１２０内部の精留状態が再び安定してくると，アルゴン原料ガスの供給量は，通常時の一定の値に回復し，コンデンサ１２０内の液面高さとガス圧も，通常時の液面高さとガス圧に回復する。なお，コンデンサ１２０内のガス圧の回復は，コンデンサ１２０内の液面高さよりも早く開始される。また，通常時の一定の値に回復する時点も，コンデンサ１２０内のガス圧のほうが早い。
【００６６】
以上のように，アルゴン原料ガスの供給量を制御しない場合は，粗アルゴン塔１１８の起動時にコンデンサ１２０の凝縮作用が高いときに，アルゴン原料ガスの供給量の変化が大きくなるため，精留塔や粗アルゴン塔１１８の精留状態が不安定となる。
【００６７】
次に，図４（ｃ）（ｄ）を参照して，本実施形態でコンデンサ１２０内の液面高さに基づいて流量調整弁１０４の開閉制御を行う場合について説明する。
【００６８】
コンデンサ１２０内の液体空気の液面高さを検知し，検知した結果を受けて流量調整弁１０４が自動的に閉められる。具体的には，検知されたコンデンサ１２０内の液面高さが，通常時の安定した値から所定の閾値，例えば，通常時の例えば５０％に低下したとき（図４（ｂ）のＣ点），流量調整弁１０４が閉められ始める（図４（ｃ）のＷ点）。次いで，流量調整弁１０４の閉鎖開始から所定の時間ｔ１経過後に，流量調整弁１０４が完全に閉められる（図４（ｃ）のＸ点）。その結果，従来のコンデンサ１２０内の液面高さは，図４（ｂ）の実線Ｇに示すとおりに変化するが，流量調整弁１０４を閉めることによって，図４（ｂ）の破線Ｈのように液面高さが変化する。従って，アルゴン原料ガスの供給量が減少するため，図４（ｄ）の破線Ｂに示すとおり，実線Ａに示す従来のアルゴン原料ガスの供給量の上昇に比べて上昇幅が減少する。したがって，粗アルゴン塔１１８の精留状態を早期に安定化させることができる。なお，上記では，流量調整弁１０４が閉められる時の液面高さの閾値を５０％に設定したが，その値は５０％に限定されず，その液面高さは，任意の高さとすることができる。また，その高さは，通常時に対する相対値ではなくて，絶対値で規定してもよい。
【００６９】
コンデンサ１２０内の液面高さが回復し，検知された液面高さが，所定の閾値，通常時の例えば５０％となったとき（図４（ｂ）のＤ点），流量調整弁１０４が開けられ始める（図４（ｃ）のＹ点）。次いで，流量調整弁１０４の開放開始から所定の時間ｔ２経過後に，流量調整弁１０４が完全に開けられる（図４（ｃ）のＺ点）。その結果，図４（ｄ）の破線Ｂに示すとおり，通常時のアルゴン原料ガスの供給量を確保することができる。
【００７０】
図４（ｃ）のＹ点からＺ点に達するまでの流量調整弁１０４が全開にかかる時間ｔ２は，全閉にかかる時間ｔ１よりも長い。例えば，全閉にかかる時間ｔ１は１０〜２０秒であり，全開にかかる時間ｔ２は，全閉にかかる時間ｔ１の２〜３倍かかる。かかる構成により，コンデンサ１２０内の液面の状態に応じて，流量調整弁１０４が開けられることが可能であるので，精留塔やその精留状態を確実に安定化させることができる。
【００７１】
なお，上記では，流量調整弁１０４が開けられる時の液面高さの閾値を５０％に設定したが，その値は５０％に限定されず，その液面高さは，任意の高さとすることができる。また，その高さは相対値，絶対値のいずれでも規定することができる。なお，例えば装置の特性に適合させることにより，流量調整弁１０４を開ける時と，流量調整弁１０４を閉める時の液面高さとは，上記の通り同じ高さであってもよいし，或いは，相異なる高さであってもよい。
【００７２】
上記のように，コンデンサ１２０内の液面の減少時に，流量調整弁１０４でアルゴン原料ガスの供給量が制御されており，その際コンデンサ１２０内の液面の減少又は上昇が検知される。そのために，コンデンサ１２０の液面高さを検知するセンサ１２４が設けられる。センサ１２４の検出結果を受けて，流量調整弁１０４の開閉が制御される。液面高さの検知は，新たにセンサ１２４を設けず，コンデンサ１２０の異常を知らせるためのコンデンサ１２０の液面の急減信号を使用してもよい。かかる構成により，新たにセンサ１２４を設ける必要がなくなる。
【００７３】
以上で説明したように本実施形態では，アルゴン原料ガスの供給量制御のための流量調整弁１０４の開閉制御は，コンデンサ１２０内の液面高さに基づいて行われるとしたが，本実施形態は，これに限定されない。すなわち，流量調整弁１０４の開閉制御は，以下示すとおりコンデンサ１２０内で気化した液体空気のガス圧に基づいても行うことが可能である。図５（ｃ）（ｄ）を参照して，本実施形態でコンデンサ１２０内で気化したガス圧に基づいて流量調整弁１０４の開閉制御を行う場合について説明する。
【００７４】
具体的には，コンデンサ１２０内で気化した液体空気のガス圧を検知し，検知した結果に基づいて流量調整弁１０４が自動的に閉められる。具体的には，検知されたコンデンサ１２０内のガス圧が，通常時の安定した値から所定の閾値まで上昇したとき（図５（ｂ）のＥ点），流量調整弁１０４が閉められ始める（図５（ｃ）のＷ’点）。この所定の閾値は，例えば，アルゴン原料ガスの供給量が急激に上昇して，ガス圧が最大値をとる場合のガス圧値（例えば１３０ｋＰａ）を１００％としたとき（図５（ｂ）のＫ点）の例えば９５％とすることができる。次いで，流量調整弁１０４の閉鎖開始から所定の時間ｔ１経過後に，流量調整弁１０４が完全に閉められる（図５（ｃ）のＸ’点）。その結果，従来のコンデンサ１２０内のガス圧は，図５（ｂ）の実線Ｉに示すとおりに変化するが，流量調整弁１０４を閉めることによって，図５（ｂ）の破線Ｊのようにガス圧が変化する。従って，アルゴン原料ガスの供給量が減少するため，図５（ｄ）の破線Ｂに示すとおり，実線Ａに示す従来のアルゴン原料ガスの供給量の上昇に比べて上昇幅が減少する。したがって，粗アルゴン塔１１８の精留状態を早期に安定化させることができる。なお，上記では，流量調整弁１０４が閉められる時のガス圧の閾値をガス圧が最大値をとる場合のガス圧値の９５％に設定したが，その値は９５％に限定されず，そのガス圧は，任意の圧力とすることができる。また，その圧力は，ガス圧の最大値に対する相対値ではなくて，絶対値で規定してもよい。
【００７５】
コンデンサ１２０内のガス圧が回復し，検知されたガス圧が，所定の閾値，ガス圧が最大値をとる場合のガス圧値の例えば９５％となったとき（図５（ｂ）のＦ点），流量調整弁１０４が開けられ始める（図５（ｃ）のＹ’点）。次いで，流量調整弁１０４の開放開始から所定の時間ｔ２経過後に，流量調整弁１０４が完全に開けられる（図５（ｃ）のＺ’点）。その結果，図５（ｄ）の破線Ｂに示すとおり，通常時のアルゴン原料ガスの供給量を確保することができる。
【００７６】
図５（ｃ）のＹ’点からＺ’点に達するまでの流量調整弁１０４が全開にかかる時間ｔ２は，全閉にかかる時間ｔ１よりも長い。例えば，全閉にかかる時間ｔ１は１０〜２０秒であり，全開にかかる時間ｔ２は，全閉にかかる時間ｔ１の２〜３倍かかる。かかる構成により，コンデンサ１２０内の液面の状態に応じて，流量調整弁１０４が開けられることが可能であるので，精留塔やその精留状態を確実に安定化させることができる。
【００７７】
なお，上記では，流量調整弁１０４が開けられる時のガス圧の閾値を９５％に設定したが，その値は９５％に限定されず，そのガス圧は，任意の圧力とすることができる。また，その圧力は相対値，絶対値のいずれでも規定することができる。なお，例えば装置の特性に適合させることにより，流量調整弁１０４を開ける時と流量調整弁１０４を閉める時のガス圧は，上記の通り同じ圧力であってもよく，同じ圧力でなくてもよい。
【００７８】
上記の流量調整弁１０４の制御は，コンデンサ１２０内の液面高さが一定，または，コンデンサ１２０内の圧力が一定となるような開閉制御とするため，フィードバック制御を利用することができる。本実施形態では，精度の高い流量制御は不要であり，検知した液面高さ及び／又はガス圧が，所定の液面高さ／ガス圧となったときにのみ流量調整弁１０４を開放又は閉鎖を開始する制御とすることができる。
【００７９】
以上説明したように本発明によれば，粗アルゴン塔を起動する際に粗アルゴン塔のコンデンサの凝縮作用が高い場合などにも，上塔１１２から粗アルゴン塔１１８にアルゴン原料ガスを供給する供給配管１５４に供給量制御手段を設けることによって，好適にアルゴン原料ガスの供給量を制御することができるため，精留塔および粗アルゴン塔内部の精留状態を安定化させることができる。その結果，深冷空気分離装置全体の起動時間を，例えば１２〜１８時間程度短縮することができる。
【００８０】
また，供給量制御手段を，第１供給配管１０２および第２供給配管１０３と，第２供給配管１０３に設けられた流量調整弁１０４とした場合，上塔１１２から粗アルゴン塔１１８へのアルゴン原料ガスの供給配管を１本としたときよりも，供給配管の配管径を細くすることができるので，設備費用を安価にすることができ，また配管施工が容易となる。
【００８１】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８２】
例えば，上記の実施形態では，供給配管を第１供給配管１０２と第２供給配管１０３に分岐したが，本発明の別の実施形態にかかる供給量制御手段は，図６に示すとおり，１本の供給配管２５４に流量調整弁２０４を設けることができる。かかる構成により，供給配管を分岐せずに，アルゴン原料ガスの供給量を制御することができる。供給配管２５４は分岐されることなく１本でその機能を有することができる。また，パイパス管を設ける必要がなく，部品点数が減少し，配管の施工も容易となる。流量調整弁２０４の開閉制御は，アルゴン原料ガスの供給量が急激に高まったときは，流量調整弁２０４を全閉するのでなく，所定の供給量まで低減するように流量調整弁２０４を閉鎖するようにして行う。
【００８３】
また，例えば，第１供給配管と第２供給配管を供給配管から分岐するのではなく，上塔１１２から粗アルゴン塔１１８までアルゴン原料ガスを供給するための供給配管を２本並列に設けてもよい。このとき，２本の供給配管のうち１本の配管径を，供給配管を１本設けた場合の配管径よりも細くし，他方の１本に流量調整弁を設置することで，アルゴン原料ガスの供給量を制御する供給量制御手段とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は，深冷空気分離装置およびその制御方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる深冷空気分離装置および原料空気前処理装置を示す概略図である。
【図２】図１の点線円内を拡大した同実施形態にかかる粗アルゴン塔のコンデンサを示す概略図である。
【図３】同実施形態にかかる深冷空気分離装置を示す概略図である。
【図４】同実施形態および従来のアルゴン原料ガスの供給量，コンデンサ液面高さ，流量調整弁の開閉操作の経時変化を示すタイミングチャートである。
【図５】同実施形態および従来のアルゴン原料ガスの供給量，コンデンサガス圧，流量調整弁の開閉操作の経時変化を示すタイミングチャートである。
【図６】同実施形態にかかる供給量制御手段の変更例を適用した深冷空気分離装置を示す概略図である。
【図７】従来の深冷空気分離装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０２ 第１供給配管
１０３ 第２供給配管
１０４ 流量調整弁
１１０ 深冷空気分離装置
１１２ 上塔
１１４ 下塔
１１６ 主凝縮器
１１８ 粗アルゴン塔
１２０ コンデンサ
１２２ 熱交換器
１２３ 気液分離器
１２６ 主熱交換器
１２８ 過冷却器
１３０ 圧縮機
１３２ 熱交換器
１５４ 供給配管
１９０ 原料空気前処理装置
１９４ 圧縮機
１９６ 水洗塔
１９８ａ，１９８ｂ ＭＳ吸着器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料空気から窒素および酸素を精留分離する上塔および下塔からなる精留塔と，前記上塔から酸素およびアルゴンを含むアルゴン原料ガスが供給され，前記アルゴン原料ガスから粗アルゴンを精留分離する粗アルゴン塔と，を備えた深冷空気分離装置において：
前記上塔から前記粗アルゴン塔に前記アルゴン原料ガスを供給する供給配管に，前記アルゴン原料ガスの供給量を制御する供給量制御手段を設けたことを特徴とする，深冷空気分離装置。
【請求項２】
前記供給量制御手段は，
前記供給配管の一部を分岐させた第１供給配管および第２供給配管と；
第２供給配管に設けられた流量調整弁と；
を有しており，
前記第１供給配管の径は，前記供給配管の分岐していない部分の径よりも細いことを特徴とする，請求項１に記載の深冷空気分離装置。
【請求項３】
前記粗アルゴン塔の上部には，前記アルゴンを凝縮するコンデンサが設けられ，
前記供給量制御手段は，前記コンデンサ内の液体空気の液面高さ及び／又は前記コンデンサ内の気化された液体空気のガス圧に基づいて，前記供給量を制御することを特徴とする，請求項１または２に記載の深冷空気分離装置。
【請求項４】
原料空気から窒素および酸素を精留分離する上塔および下塔からなる精留塔と，前記上塔から酸素およびアルゴンを含むアルゴン原料ガスが供給され，前記アルゴン原料ガスから粗アルゴンを精留分離する粗アルゴン塔と，を備えた深冷空気分離装置の制御方法において：
前記粗アルゴン塔の上部に設けられたコンデンサ内の液体空気の液面高さ及び／又は前記コンデンサ内のガス圧を検知し，
前記検知した液面高さ及び／又は前記検知したガス圧に基づいて，前記上塔から前記粗アルゴン塔に前記アルゴン原料ガスを供給する供給配管に流れる前記アルゴン原料ガスの供給量を制御することを特徴とする，深冷空気分離装置の制御方法。
【請求項５】
前記検知した液面高さが所定の第１の高さ以下となった場合，或いは，前記検知したガス圧が所定の第１のガス圧以上となった場合，前記供給量を制限することを特徴とする，請求項４に記載の深冷空気分離装置の制御方法。
【請求項６】
前記供給量を制限した後に，前記検知した液面高さが所定の第２の高さ以上となった場合，或いは，前記検知したガス圧が所定の第２のガス圧以下となった場合，前記供給量の制限を解除することを特徴とする，請求項５に記載の深冷空気分離装置の制御方法。
【請求項１】
原料空気から窒素および酸素を精留分離する上塔および下塔からなる精留塔と，前記上塔から酸素およびアルゴンを含むアルゴン原料ガスが供給され，前記アルゴン原料ガスから粗アルゴンを精留分離する粗アルゴン塔と，を備えた深冷空気分離装置において：
前記上塔から前記粗アルゴン塔に前記アルゴン原料ガスを供給する供給配管に，前記アルゴン原料ガスの供給量を制御する供給量制御手段を設けたことを特徴とする，深冷空気分離装置。
【請求項２】
前記供給量制御手段は，
前記供給配管の一部を分岐させた第１供給配管および第２供給配管と；
第２供給配管に設けられた流量調整弁と；
を有しており，
前記第１供給配管の径は，前記供給配管の分岐していない部分の径よりも細いことを特徴とする，請求項１に記載の深冷空気分離装置。
【請求項３】
前記粗アルゴン塔の上部には，前記アルゴンを凝縮するコンデンサが設けられ，
前記供給量制御手段は，前記コンデンサ内の液体空気の液面高さ及び／又は前記コンデンサ内の気化された液体空気のガス圧に基づいて，前記供給量を制御することを特徴とする，請求項１または２に記載の深冷空気分離装置。
【請求項４】
原料空気から窒素および酸素を精留分離する上塔および下塔からなる精留塔と，前記上塔から酸素およびアルゴンを含むアルゴン原料ガスが供給され，前記アルゴン原料ガスから粗アルゴンを精留分離する粗アルゴン塔と，を備えた深冷空気分離装置の制御方法において：
前記粗アルゴン塔の上部に設けられたコンデンサ内の液体空気の液面高さ及び／又は前記コンデンサ内のガス圧を検知し，
前記検知した液面高さ及び／又は前記検知したガス圧に基づいて，前記上塔から前記粗アルゴン塔に前記アルゴン原料ガスを供給する供給配管に流れる前記アルゴン原料ガスの供給量を制御することを特徴とする，深冷空気分離装置の制御方法。
【請求項５】
前記検知した液面高さが所定の第１の高さ以下となった場合，或いは，前記検知したガス圧が所定の第１のガス圧以上となった場合，前記供給量を制限することを特徴とする，請求項４に記載の深冷空気分離装置の制御方法。
【請求項６】
前記供給量を制限した後に，前記検知した液面高さが所定の第２の高さ以上となった場合，或いは，前記検知したガス圧が所定の第２のガス圧以下となった場合，前記供給量の制限を解除することを特徴とする，請求項５に記載の深冷空気分離装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−１９２４６６（Ｐ２００７−１９２４６６Ａ）
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１１０５７（Ｐ２００６−１１０５７）
【出願日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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