专利名称：可燃性气体的浓缩系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可燃性气体的浓缩系统，将含有可燃性气体以及空气的原料气体供给至吸附单元，所述吸附单元在内部填充有选择性地吸附可燃性气体的吸附材料，选择性地对可燃性气体进行吸附、浓缩。
背景技术：
在将可燃性气体作为燃料等而有效地加以利用时，需要从含有该可燃性气体的原料气体分离空气等的气体而令可燃性气体浓缩到适当的范围。提出有各种浓缩这样的可燃
性气体的装置及方法，例如在专利文献I中提出有下述发明将含有作为可燃性气体的甲烷气体的由煤矿产生的气体(所谓的矿井气体)作为原料气体，从该原料气体使用吸附材料而将空气(主要包含氮、氧、二氧化碳)分离，对甲烷气体进行浓缩而加以利用。具体而言，专利文献I所记载的可燃性气体的浓缩系统具有吸附单元，在内部填充有选择性地吸附可燃性气体的吸附材料；原料气体供给机构，能够将原料气体从外部供给至吸附单元的内部；吸引机构，能够从吸附单元的内部对气体进行吸引处理。而且，进行利用原料气体供给机构向吸附单元的内部供给原料气体而令可燃性气体吸附于吸附材料的吸附处理、和在吸附处理之后利用吸引机构的吸引力而令可燃性气体从吸附材料脱离而将其向外部取出的解吸处理。作为上述吸引机构，例如使用由泵和驱动该泵的驱动用马达构成的真空泵装置。专利文献I :日本特开2009 — 220004号公报。在令可燃性气体的浓缩系统工作时，吸引机构仅在解吸处理中需要。因此，在不进行解吸处理时，也可以为了提高节能性而停止吸引机构的运转。但是，在每次进行解吸处理时反复进行吸引机构的运转开始和运转停止，有可能令吸引机构的寿命缩短。
发明内容
本发明是鉴于上述的课题而提出的，其目的在于提供一种可燃性气体的浓缩系统，考虑吸引机构的寿命并且能够提闻节能性。为了实现上述目的，本发明的可燃性气体的浓缩系统的特征构成在于，具有
吸附单元，在内部填充有选择性地吸附可燃性气体的吸附材料；
原料气体供给机构，能够将含有上述可燃性气体的原料气体从外部供给至上述吸附单元的内部；
吸引机构，能够进行从上述吸附单元的内部吸引气体的处理；
控制机构，能够进行下述处理吸附处理，利用上述原料气体供给机构向上述吸附单元的内部供给上述原料气体而令可燃性气体吸附于上述吸附材料并将残余的气体向气体放出路放出；以及解吸处理，在上述吸附处理之后借助上述吸引机构的吸引力令可燃性气体从上述吸附材料解吸而向气体回收路取出，上述控制机构令上述吸引机构如下地工作令不进行上述解吸处理时的上述吸引机构的吸引力小于进行上述解吸处理时的上述吸引机构的吸引力。根据上述特征构成，在不进行解吸处理时也令吸引机构工作，所以并未采用在每次进行解吸处理时令吸引机构的运转开始和运转停止频繁地反复的运转方式。因此，与采用了令吸引机构的运转开始和运转停止频繁地反复进行的运转方式时相比，能够延长吸引机构的寿命。此外，控制机构令吸引机构如下地进行动作令不进行解吸 处理时的吸引机构的吸引力小于进行解吸处理时的吸引机构的吸引力，所以在不进行解吸处理时令吸引机构工作所需要的能量比进行解吸处理时令吸引机构工作所需要的能量小。即能够提高可燃性气体的浓缩系统的节能性。因而能够提供一种考虑了吸引机构的寿命并且能够提高节能性的可燃性气体的浓缩系统。本发明的可燃性气体的浓缩系统的另一特征构成在于，
具有一个上述吸附单元，
上述控制机构如下地令上述吸引机构工作，即令进行上述吸附处理时的上述吸引机构的吸引力小于进行上述解吸处理时的上述吸引机构的吸引力。对于一个吸附单元而言不会同时进行吸附处理和解吸处理，所以在进行吸附处理时，无需加大吸引机构的吸引力。根据本特征构成，控制机构令吸引机构以进行吸附处理时的吸引机构的吸引力小于进行解吸处理时的吸引机构的吸引力的方式令吸引机构工作，所以能够减小吸附处理期间的吸引机构的消耗能量。本发明的可燃性气体的浓缩系统的另一特征构成在于，
具有多个上述吸附单元，
上述吸引机构设置为兼用于多个上述吸附单元的内部的吸引用，
上述控制机构令上述吸引机构如下地工作令多个上述吸附单元都不进行上述解吸处理时的上述吸引机构的吸引力小于进行上述解吸处理时的上述吸引机构的吸引力。根据上述特征构成，通过将一个吸引机构兼用于多个吸附单元的内部的吸引用地设置，能够减少吸引机构的设置个数。此外，在使用一个吸引机构对多个吸附单元进行吸附处理以及解吸处理时，令吸引机构以多个吸附单元都不进行解吸处理时的吸弓I机构的吸引力小于进行解吸处理时的吸引机构的吸引力的方式工作，因此在多个吸附单元都不进行解吸处理时能够减小令吸引机构工作所需要的能量。本发明的可燃性气体的浓缩系统的另一特征构成在于，
上述控制机构除了上述吸附处理以及上述解吸处理还能够进行均压处理，所述均压处理经由连通路将多个上述吸附单元中进行了上述吸附处理后的吸附单元的内部和进行了上述解吸处理后的吸附单元的内部连通、令进行了上述吸附处理后的吸附单元的内部的压力和进行了上述解吸处理后的吸附单元的内部的压力均衡，并且，
令上述吸引机构如下地工作令进行上述均压处理时的上述吸引机构的吸引力小于进行上述解吸处理时的上述吸引机构的吸引力。根据上述特征构成，控制机构以进行均压处理时的吸引机构的吸引力小于进行解吸处理时的吸引机构的吸引力的方式令吸引机构工作，从而能够在进行均压处理时减小令吸引机构工作所需要的能量。本发明的可燃性气体的浓缩系统的另一特征构成在于，上述控制机构令上述吸引机构如下地工作令上述解吸处理初期的上述吸引机构的吸引力大于上述初期之后的上述吸引机构的吸引力。在解吸处理的初期吸附于吸附单元的 吸附材料的可燃性气体的量多，所以吸引机构的吸引力若大则能够令大量的可燃性气体解吸。另一方面，在解吸处理的初期之后吸附于吸附单元的吸附材料的可燃性气体的量变少，所以即便加大吸引机构的吸引力也只能令比较少量的可燃性气体解吸。根据本特征构成，控制机构以解吸处理的初期的吸引机构的吸引力大于该初期之后的吸引机构的吸引力的方式控制吸引机构，所以在解吸处理的初期能够有效地令大量的可燃性气体解吸，并且在该初期以后能够减小消耗能量并有效地令可燃性气体解吸。本发明的可燃性气体的浓缩系统的另一特征构成在于，
上述吸引机构具有泵、和驱动该泵的驱动用马达，
上述控制机构借助变换器控制而控制上述驱动用马达的旋转速度从而调节上述吸引机构的吸引力。根据上述特征构成，控制机构利用变换器控制来控制对泵进行驱动的马达的旋转速度，从而能够容易地调节吸引机构的吸引力。
图I是说明第一实施方式的可燃性气体的浓缩系统的构成的框图。图2是表示各吸附单元的内部的压力的推移的图表。图3是表示真空泵装置的驱动用马达的旋转速度的推移的图表。图4是表示真空泵装置的驱动用马达的轴输出的推移的图表。图5是说明第二实施方式的可燃性气体的浓缩系统的构成的框图。图6是说明第三实施方式的可燃性气体的浓缩系统的构成的框图。附图标记说明
a…吸附材料、B···鼓风机(原料气体供给机构)、C···控制机构、P···真空泵装置(吸引机构)、Pa···泵、Pb…驱动用马达、S (SI、S2、S3)…可燃性气体的浓缩系统、T···产品容器、U(U1、U2、U3)…吸附单元。
具体实施例方式<第一实施方式>
以下参照
第一实施方式的可燃性气体的浓缩系统。图I是说明第一实施方式的可燃性气体的浓缩系统的构成的框图。浓缩系统SI(S)具有吸附单元U (Ul、U2、U3)、作为原料气体供给机构的鼓风机B、作为吸引机构的真空泵装置P、和控制机构C。各吸附单元Ul、U2、U3相互为相同构成，构成为在内部填充有选择性地吸附可燃性气体的吸附材料a的吸附塔。吸附材料a只要能够选择性地吸附可燃性气体则没有特别限制。例如，在作为可燃性气体而吸附甲烷时，作为吸附材料a可以使用下述的甲烷吸附材料从基于MP法的平均细孔直径为4. 5 15埃且大气压以及298 K下的甲烷气体吸附量为20 Ncc / g以上的活性碳、沸石、硅胶以及有机金属络合物(富马酸铜、对钛酸铜、环己烷二甲酸铜等)构成的组中选择的至少一个。此外，浓缩系统SI中，作为气体路具有向吸附单元U1、U2、U3供给原料气体的气体供给路dl、在从该气体供给路dl供给气体的状态下结束了吸附材料a的可燃性气体的吸附后将残余的气体(排放气体)向外部放出的气体放出路d2。在与吸附单元Ul相连的气体供给路dl上设置有气体供给路开闭阀1，在与吸附单元U2相连的气体供给路dl上设置有气体供给路开闭阀4，在与吸附单元U3相连的气体供给路dl上设置有气体供给路开闭阀8。在与吸附单元Ul相连的气体放出路d2上设置有气体放出路开闭阀3，在与吸附单元U2相连的气体放出路d2上设置有气体放出路开闭阀6，在与吸附单元U3相连的气体放出路d2上设置有气体放出路开闭阀10。此外，浓缩系统SI具有用于从各吸附单元U1、U2、U3将产品气体向产品容器T回收的气体回收路d3。在与吸附单元Ul相连的气体回收路d3上设置有气体回收路开闭阀2，在与吸附单元U2相连的气体回收路d3上设置有气体回收路开闭阀5，在与吸附单元U3相连的气体回收路d3上设置有气体回收路开闭阀9。 在本申请中，在工作状态下、在向吸附单元U (U1、U2、U3)的内部供给原料气体的状态下、将吸附单元U中气体流入的部位称为“气体流入部In”，在从吸附单元U将排放气体放出的状态下、将在吸附单元U中气体流出的部位称为“气体流出部Out”。在气体放出路d2中，设置有气体传感器13、14、15。各气体传感器13、14、15是用于检测各吸附单元U1、U2、U3内的吸附材料a的可燃性气体吸附能力到达极限的时刻、即吸附完成的时刻(解吸透过时刻)的装置。控制机构C能够获知由气体传感器13、14、15检测到的可燃性气体浓度(例如，甲烷气体浓度)变为既定的浓度的时刻、即吸附材料a的吸附能力到达极限的时刻。其结果，控制机构C能够判断向吸附单元U1、U2、U3供给原料气体的结束时刻。产品容器T只要能够安全地储藏浓缩后的高浓度的可燃性气体即可，优选使用吸附式气体容器。作为原料气体供给机构的鼓风机B构成为能够将含有可燃性气体的原料气体从外部供给至吸附单元U的内部。原料气体是含有可燃性气体和空气的气体，能够是例如含有甲烷气体和空气的矿井气体。此外，作为可燃性气体，只要是可燃性的气体则没有特别限定，可以是例如包含于矿井气体的甲烷气体。另外，矿井气体是从煤矿产生的气体，根据条件而不同，但在矿井气体中含有甲烷气体20 40Vol %左右、空气(主要包含氮气、氧气)60 80Vol%左右。鼓风机B吸引这样的原料气体并将该原料气体不压缩地实质上以大气压向吸附单元U供给。作为吸引机构的真空泵装置P具有泵Pa、和驱动该泵Pa的驱动用马达Pb，是将吸附单元U的内部减压而将气体从内部吸引处理的装置。在本实施方式中，真空泵装置P兼用于各吸附单元U1、U2、U3的内部的吸引用而设置I台。例如,作为泵Pa使用罗茨泵。真空泵装置P的吸引力(即排气速度)随着驱动用马达Pb的旋转速度变快而变大。在本实施方式中，控制机构C通过利用变换器控制而控制驱动用马达Pb的旋转速度而调节吸引机构的吸引力。产品气体为，能够借助配备于气体回收路d3的真空泵装置P的工作而从吸附单元U将被吸附于吸附材料a的可燃性气体以加压状态(产品容器T内为正压)回收至产品容器T。浓缩系统SI具有连接吸附单元Ul的内部和吸附单元U2的内部之间的连通路d4、连接吸附单元Ul的内部和吸附单元U3的内部之间的连通路d5、和连接吸附单元U2的内部和吸附单元U3的内部之间的连通路d6。而且，在连通路d4上设置有连通路开闭阀7，在连通路d5上设置有连通路开闭阀11，在连通路d6上设置有连通路开闭阀12。在本实施方式中，控制机构C由具有由存储器等构成的存储介质、CPU、输入输出部的微型计算机等构成，该计算机通过执行既定的程序而控制鼓风机B、真空泵装置P、气体供给路开闭阀1、4、8、气体放出路开闭阀3、6、10、气体回收路开闭阀2、5、9、连通路开闭 阀7、11、12等的工作。特别地，本实施方式的特征在于，控制机构C总是令真空泵装置P运转，利用变换器控制而适宜地调节真空泵装置P的吸引力。以下说明第一实施方式的浓缩系统SI的动作。控制机构C如表I所示，在第一阶段 第九阶段之间对各吸附单元Ul、U2、U3进行吸附处理、解吸处理、均压处理、升压处理、和待机处理。吸附处理是下述处理借助鼓风机B向吸附单元U的内部供给原料气体而令可燃性气体吸附于吸附材料a并将残余的气体向气体放出路放出。解吸处理是下述处理在吸附处理之后利用真空泵的吸引力从吸附材料a将可燃性气体解吸而向气体回收路取出处理。均压处理是下述处理将解吸处理之后的吸附单元U的内部和吸附处理之后的其他的吸附单元U的内部连通而令这些吸附单元U的内部的压力均衡。升压处理是将空气(升压气体)导入吸附单元U的内部而令压力升压至大气压附近的处理。图2是表示在第一阶段 第九阶段之间对各吸附单元U1、U2、U3进行吸附处理、解吸处理、均压处理、升压处理、待机处理时的各吸附单元Ul、U2、U3的内部的压力的推移的图表。[表 I]
权利要求
1.一种可燃性气体的浓缩系统，其特征在于，具有 吸附单元，在内部填充有选择性地吸附可燃性气体的吸附材料； 原料气体供给机构，能够将含有上述可燃性气体的原料气体从外部供给至上述吸附单元的内部； 吸引机构，能够进行从上述吸附单元的内部吸引气体的处理； 控制机构，能够进行下述处理吸附处理，利用上述原料气体供给机构向上述吸附单元的内部供给上述原料气体而令可燃性气体吸附于上述吸附材料并将残余的气体向气体放出路放出；以及解吸处理，在上述吸附处理之后借助上述吸引机构的吸引力将可燃性气体从上述吸附材料解吸并向气体回收路取出， 上述控制机构令上述吸引机构如下地工作令不进行上述解吸处理时的上述吸引机构的吸引力小于进行上述解吸处理时的上述吸引机构的吸引力。
2.根据权利要求I所述的可燃性气体的浓缩系统，其特征在于， 具有一个上述吸附单元， 上述控制机构如下地令上述吸引机构工作令进行上述吸附处理时的上述吸引机构的吸引力小于进行上述解吸处理时的上述吸引机构的吸引力。
3.根据权利要求I所述的可燃性气体的浓缩系统，其特征在于， 具有多个上述吸附单元， 上述吸引机构设置为兼用于多个上述吸附单元的内部的吸引用， 上述控制机构令上述吸引机构如下地工作令多个上述吸附单元都不进行上述解吸处理时的上述吸引机构的吸引力小于进行上述解吸处理时的上述吸引机构的吸引力。
4.根据权利要求3所述的可燃性气体的浓缩系统，其特征在于， 上述控制机构除了上述吸附处理以及上述解吸处理还能够进行均压处理，所述均压处理经由连通路将多个上述吸附单元中进行了上述吸附处理后的吸附单元的内部和进行了上述解吸处理后的吸附单元的内部连通、令进行了上述吸附处理后的吸附单元的内部的压力和进行了上述解吸处理后的吸附单元的内部的压力均衡，并且， 令上述吸引机构如下地工作令进行上述均压处理时的上述吸引机构的吸引力小于进行上述解吸处理时的上述吸弓I机构的吸引力。
5.根据权利要求I至4的任意一项所述的可燃性气体的浓缩系统，其特征在于， 上述控制机构令上述吸引机构如下地工作令上述解吸处理初期的上述吸引机构的吸引力大于上述初期之后的上述吸引机构的吸引力。
6.根据权利要求I至5的任意一项所述的可燃性气体的浓缩系统，其特征在于， 上述吸引机构具有泵、和驱动该泵的驱动用马达， 上述控制机构借助变换器控制而控制上述驱动用马达的旋转速度从而调节上述吸引机构的吸引力。
全文摘要
提供一种考虑了吸引机构的寿命并且能够提高节能性的可燃性气体的浓缩系统。可燃性气体的浓缩系统(S)具有在内部填充有选择性地吸附可燃性气体的吸附材料(a)的吸附单元(U)、能够将含有可燃性气体的原料气体从外部供给至吸附单元的内部的燃料气体供给机构(B)、能够从吸附单元的内部对气体进行吸引处理的吸引机构(P)、和进行向吸附单元的内部供给原料气体而令可燃性气体吸附于吸附材料的吸附处理、以及在吸附处理后借助吸引机构的吸引力令可燃性气体从吸附材料解吸而向外部取出的解吸处理的控制机构(C)，控制机构以不进行解吸处理时的吸引机构的吸引力小于进行解吸处理时的吸引机构的吸引力的方式令吸引机构动作。
文档编号B01D53/04GK102741382SQ20118000725
公开日2012年10月17日 申请日期2011年1月24日 优先权日2010年1月26日
发明者夘泷高久, 森冈肇 申请人:大阪瓦斯株式会社