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公開番号2025065873
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-22
出願番号2023175371
出願日2023-10-10
発明の名称対象ガス圧力制御システム、PSA装置、及び対象ガス圧力制御方法
出願人大阪瓦斯株式会社
代理人弁理士法人R&C
主分類B01D 53/053 20060101AFI20250415BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】昇圧対象である対象ガスをコンプレッサ等の大きなエネルギー消費を伴う昇圧機を用いることなく、適切に昇圧する。
【解決手段】受け入れた対象ガスTGを一時的に貯留する貯留空間SP2と、貯留空間SP2の対象ガスTGを外部へ吹出する吹出部PS2aとを有する一時貯留槽T1を備え、外部から袋膜内部SP1へ流体が流入することより膨張すると共に袋膜内部SP1から流体を排出することにより収縮する膨張収縮袋膜MFを、袋膜内部SP1が貯留空間SP2と気密に区画される状態で一時貯留槽T1の貯留空間SP2の内部に備え、袋膜内部SP1を、一時貯留槽T1へ受け入れられる対象ガスTGの圧力以上の高圧力の流体が通流する高圧導管PHに連通接続可能に構成され、貯留空間SP2に対象ガスTGが存在する状態で、袋膜内部SP1と高圧導管PHとを連通させる膨張工程を実行する制御装置を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
昇圧対象である対象ガスを受け入れる受入部と、受け入れた前記対象ガスを一時的に貯留する貯留空間と、前記貯留空間の前記対象ガスを外部へ吹出する吹出部とを有する一時貯留槽を備え、
外部から袋膜内部へ流体が流入することより膨張すると共に前記袋膜内部から前記流体を排出することにより収縮する膨張収縮袋膜を、前記袋膜内部が前記貯留空間と気密に区画される状態で前記一時貯留槽の前記貯留空間の内部に備え、
前記袋膜内部を、前記一時貯留槽へ受け入れられる前記対象ガスの圧力以上の高圧力の前記流体が通流する高圧導管に連通接続可能に構成され、
前記貯留空間に前記対象ガスが存在する状態で、前記袋膜内部と前記高圧導管とを連通させる膨張工程を実行する制御装置を備える対象ガス圧力制御システム。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記袋膜内部を、前記一時貯留槽へ受け入れられる前記対象ガスの圧力よりも低い低圧力の前記流体が通流する低圧導管に連通接続可能に構成され、
前記制御装置は、前記対象ガスが前記受入部から前記貯留空間へ流入可能な状態で、前記袋膜内部と前記低圧導管とを連通させる収縮工程を、前記膨張工程と交互に択一的に実行する請求項１に記載の対象ガス圧力制御システム。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記一時貯留槽の前記吹出部から吹出された前記対象ガスに含まれる吸着対象ガスを吸着する吸着材を内部に充填すると共に、前記吸着材へ前記吸着対象ガスを吸着する吸着工程において前記対象ガスが供給される被供給部と、前記吸着工程において前記対象ガスに含まれ前記吸着対象ガス以外の分離対象ガスを外部へ分離して吐出する分離吐出部と、前記吸着材から前記吸着対象ガスを脱着するときに内部を減圧する減圧工程において脱着した前記吸着対象ガスを外部へ払い出す払出部とを有する吸着塔に対し、
一の前記吸着工程において、前記膨張工程を少なくとも２回以上実行する形態で、前記一時貯留槽へ受け入れられた前記対象ガスを前記吸着塔へ導く請求項１又は２に記載の対象ガス圧力制御システム。
【請求項４】
前記一時貯留槽は、前記流体が通流する導管の一部から構成されている請求項１又は２に記載の対象ガス圧力制御システム。
【請求項５】
昇圧対象である対象ガスを昇圧させる対象ガス圧力制御システムの対象ガス圧力制御方法であって、
昇圧対象である前記対象ガスを受け入れる受入部と、受け入れた前記対象ガスを一時的に貯留する貯留空間と、前記貯留空間の前記対象ガスを外部へ吹出する吹出部とを有する一時貯留槽を備えると共に、
外部から袋膜内部へ流体が流入することより膨張すると共に前記袋膜内部から前記流体を排出することにより収縮する膨張収縮袋膜を、前記袋膜内部が前記貯留空間と気密に区画される状態で前記一時貯留槽の前記貯留空間の内部に備え、
前記袋膜内部を、前記貯留空間の圧力以上の高圧力の前記流体が通流する高圧導管に連通接続可能に構成された対象ガス圧力制御システムにおいて、
前記貯留空間に前記対象ガスが存在する状態で、前記袋膜内部と前記高圧導管とを連通させる膨張工程を実行する対象ガス圧力制御方法。
【請求項６】
昇圧対象である対象ガスを受け入れる受入部と、受け入れた前記対象ガスを一時的に貯留する貯留空間と、前記貯留空間の前記対象ガスを外部へ吹出する吹出部とを有する一時貯留槽を備え、
外部から袋膜内部へ流体が流入することより膨張すると共に前記袋膜内部から前記流体を排出することにより収縮する膨張収縮袋膜を、前記袋膜内部が前記貯留空間と気密に区画される状態で前記一時貯留槽の前記貯留空間の内部に備え、
前記袋膜内部を、前記貯留空間の圧力以上の高圧力の前記流体が通流する高圧導管に連通接続可能に構成され、
前記一時貯留槽の前記吹出部から吹出された前記対象ガスに含まれる吸着対象ガスを吸着する吸着材を内部に充填すると共に、前記吸着材へ前記吸着対象ガスを吸着する吸着工程において前記対象ガスに含まれ前記吸着対象ガス以外の分離対象ガスを外部へ分離して吐出する分離吐出部と、前記吸着材から前記吸着対象ガスを脱着するときに内部を減圧する減圧工程において脱着した前記吸着対象ガスを外部へ払い出す払出部とを有する吸着塔を備え、
前記貯留空間に前記対象ガスが存在する状態で、前記袋膜内部と前記高圧導管とを連通させる膨張工程を、一の前記吸着工程において、少なくとも２回以上回実行する制御装置を備えるＰＳＡ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、昇圧対象である対象ガスの圧力を所定の圧力まで昇圧させる対象ガス圧力制御システム、ＰＳＡ装置、及び対象ガス圧力制御方法に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
昨今、バイオガスや炭鉱ガス等の原料ガスから産業上有用なガス（例えばメタンガス）を、種々の方法により製造・供給するプラント設備が知られている。当該プラント設備では、特許文献１に示すようなＰＳＡ装置を備えたものが知られている。
当該特許文献１に記載のＰＳＡ装置では、原料ガス（炭鉱メタンガス）に含まれる吸着対象ガス（メタンガス）をＰＳＡ方式により、一時的に原料ガスを昇圧して吸着塔へ圧送し、吸着塔内の吸着材へ吸着させる工程が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１４－１６９３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記ＰＳＡ装置では、吸着対象の吸着対象ガスを吸着塔に充填される吸着材に吸着させる場合、当該吸着対象ガスを、電力等を使用するコンプレッサ等により圧縮して昇圧させる必要があり、当該コンプレッサによる圧縮に必要な電力は比較的大きいものであるため、省エネルギー性の観点から改善の余地があった。
【０００５】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、昇圧対象である対象ガスをコンプレッサ等の大きなエネルギー消費を伴う昇圧機を用いることなく、適切に昇圧することが可能な対象ガス圧力制御システム、ＰＳＡ装置、及び対象ガス圧力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】
【０００６】
上記目的を達成するための対象ガス圧力制御システムは、
昇圧対象である対象ガスを受け入れる受入部と、受け入れた前記対象ガスを一時的に貯留する貯留空間と、前記貯留空間の前記対象ガスを外部へ吹出する吹出部とを有する一時貯留槽を備え、
外部から袋膜内部へ流体が流入することより膨張すると共に前記袋膜内部から前記流体を排出することにより収縮する膨張収縮袋膜を、前記袋膜内部が前記貯留空間と気密に区画される状態で前記一時貯留槽の前記貯留空間の内部に備え、
前記袋膜内部を、前記一時貯留槽へ受け入れられる前記対象ガスの圧力以上の高圧力の前記流体が通流する高圧導管に連通接続可能に構成され、
前記貯留空間に前記対象ガスが存在する状態で、前記袋膜内部と前記高圧導管とを連通させる膨張工程を実行する制御装置を備える点を特徴とする。
【０００７】
上記目的を達成するための対象ガス圧力制御方法は、
昇圧対象である対象ガスを昇圧させる対象ガス圧力制御システムの対象ガス圧力制御方法であって、その特徴構成は、
昇圧対象である前記対象ガスを受け入れる受入部と、受け入れた前記対象ガスを一時的に貯留する貯留空間と、前記貯留空間の前記対象ガスを外部へ吹出する吹出部とを有する一時貯留槽を備えると共に、
外部から袋膜内部へ流体が流入することより膨張すると共に前記袋膜内部から前記流体を排出することにより収縮する膨張収縮袋膜を、前記袋膜内部が前記貯留空間と気密に区画される状態で前記一時貯留槽の前記貯留空間の内部に備え、
前記袋膜内部を、前記貯留空間の圧力以上の高圧力の前記流体が通流する高圧導管に連通接続可能に構成された対象ガス圧力制御システムにおいて、
前記貯留空間に前記対象ガスが存在する状態で、前記袋膜内部と前記高圧導管とを連通させる膨張工程を実行する点にある。
【０００８】
上記特徴構成によれば、対象ガスを一時的に貯留する貯留空間を有する一時貯留槽を備えると共に、外部から袋膜内部へ流体が流入することより膨張すると共に袋膜内部から流体を排出することにより収縮する膨張収縮袋膜を、袋膜内部が貯留空間と気密に区画される状態で一時貯留槽の貯留空間の内部に備えた構成において、袋膜内部を、一時貯留槽へ受け入れられる対象ガスの圧力以上の高圧力の流体が通流する高圧導管に連通接続可能に構成することで、袋膜内部へ、貯留空間の圧力以上の高圧力の流体を導いて、膨張収縮袋膜を高圧力で膨張させることができる。
更に、制御装置が、貯留空間に対象ガスが存在する状態で、袋膜内部と高圧導管とを連通させる膨張工程を実行することで、貯留空間の対象ガスを、外部からの電力供給等を要するコンプレッサ等を用いることなく、高圧力で圧縮して昇圧でき、例えば、当該昇圧した対象ガスを一時貯留槽の吹出部から吹出することで、昇圧された対象ガスを外部へ良好に供給できる。
以上より、昇圧対象である対象ガスをコンプレッサ等の大きなエネルギー消費を伴う昇圧機を用いることなく、適切に昇圧することが可能な対象ガス圧力制御システム（対象ガス圧力制御方法）を実現できる。
【０００９】
対象ガス圧力制御システムの更なる特徴構成は、
前記袋膜内部を、前記一時貯留槽へ受け入れられる前記対象ガスの圧力よりも低い低圧力の前記流体が通流する低圧導管に連通接続可能に構成され、
前記制御装置は、前記対象ガスが前記受入部から前記貯留空間へ流入可能な状態で、前記袋膜内部と前記低圧導管とを連通させる収縮工程を、前記膨張工程と交互に択一的に実行する点にある。
【００１０】
上記特徴構成によれば、袋膜内部を、一時貯留槽へ受け入れられる対象ガスの圧力よりも低い低圧力の流体が通流する低圧導管に連通接続可能に構成することで、例えば、制御装置は、対象ガスが逆止弁等を介して受入部から貯留空間へ流入可能な状態で、袋膜内部と低圧導管とを連通させる収縮工程を、外部からの電力供給を要するブロア等を用いることのない省エネルギー性の高い構成にて実現できる。
更に、当該構成により、膨張収縮袋膜の膨張の用に供された流体を、収縮工程において低圧導管へ導くことができるから、例えば、当該対象ガス圧力制御システムを、都市ガス等を流体として、高圧導管から低圧導管へ降圧する箇所へ設けることで、これまで、都市ガスを降圧する際に利用されていなかった圧力エネルギーを、有効に利用して、対象ガスの昇圧を実現できる。昇圧に利用した流体としての都市ガスは、これまで同様、低圧導管を介してガス利用箇所へ良好に導くことができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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