Details

1. はじめに
手動窒素発生装置は、シリンダー充填、産業プロセス、および実験室用途向けに高純度窒素ガスを生成する自立型システムです。ディーゼル駆動の空気圧縮機、エアドライヤー、圧力スイング吸着（PSA）モジュール、および油圧ブースターを組み合わせることで、現地で最大200 barまでの信頼性の高い窒素生成を実現します。モジュラー設計により、電力インフラが不安定な環境でも持ち運びや操作が容易です。

2. 主な特徴

 • 統合型ディーゼルエンジン＆空気圧縮機:
   - ディーゼルエンジン（Graeves Cotton G-1510, 9 HP @ 3000 RPM）が8.8 CFM、2段式空気圧縮機を直接駆動し、12 kg/cm²（約7 bar）のクリーン圧縮空気を供給。
   - 空冷・単気筒設計により、周囲温度50°Cまで効率的に運転可能。

 • 高効率エア乾燥＆ろ過:
   - 活性炭フィルター（15 kg）およびセラミックキャンドルプレフィルター（1 μm）がPSAモジュールへの供給前に油分、水分、微粒子を除去。
   - 無加熱再生型エアドライヤー（IS 2825準拠）が露点を–60°C以下に維持し、分子ふるいの保護を実現。

 • PSA窒素発生モジュール:
   - ツインタワーPSAユニット（150 mm × 1000 mm、16 L 各）に炭素分子ふるい（CMS）を装備し、最大99.9％の窒素純度を生成。
   - 流量は0.5–5 Nm³/hrに調整可能（ロータメーター校正済み；通常運転 2 Nm³/hr）。
   - サージタンク（600 mm × 1250 mm、60 L）が窒素出力をバッファし、圧力を安定化。

 • 油圧ブースターアセンブリ:
   - 単段・単動油圧ブースターがPSAモジュール圧力（約5.8 kg/cm²）から200 barまで窒素を昇圧し、高圧シリンダーへの直接充填を可能に。
   - ブロンズピストン（Ø70 mm）とイタリア製ホーニングチューブにより漏れを最小化し、安定した性能を保持。
   - 吸入・吐出チェックバルブ（SSCHシリーズ）が逆流を防止し、PSAベッドを保護、安全性を確保。

 • 堅牢な油圧パワーパック:
   - Dowtyギアポンプ（40 L/min、132 bar 最大）を3 HP 電動モーター（220 VAC）が駆動し、ブースター作動用の油圧供給。
   - EPE 10 μmフィルターと100 μmストレーナーにより油圧系を汚染から保護。
   - 250 L MSタンクにRexroth DCソレノイド弁（4/2方向）を組み込み、油圧流量を制御。

 • 包括的計装＆制御:
   - SS 304製圧力計6台（0–10 kg/cm², 4″ダイヤル）およびブルドン管式圧力スイッチ2台で空気・窒素段階を監視。
   - ソレノイド弁9個（12 V DC、1/4″ポート）でエアドライヤー再生、PSA切替、ベントサイクルを自動化。
   - Siemens PLC（12 DI / 8 DO）が起動・停止・切替操作のシーケンス制御を提供。

 • 携帯可能で現場対応の設計:
   - フォークリフトポケットとリフティングポイントを備えた自立型スキッド。
   - エンジン、圧縮機、クーラー、PSAタワー、サージタンク、ブースターをモジュール配置し、保守が容易。
   - エンジンベースに燃料タンク（5.5 L）およびオイルサンプ（1.75 L）を統合し、コンパクトなフットプリント。

3. 作動原理

3.1. 空気圧縮および前処理:
   - ディーゼルエンジン（G-1510）はロープ始動（またはオプションの12 V電動始動）で起動。二段式圧縮機を駆動し、周囲空気を約7 barまで圧縮。
   - 圧縮空気はプレフィルター（セラミックキャンドル）を通過して1 μm以上の微粒子を除去し、次に活性炭フィルター（12 L容量）で油蒸気や炭化水素汚染を除去。

3.2. 空気乾燥および貯蔵:
   - フィルター済み空気は無加熱再生型ドライヤーに導かれ、2つの交互切替ZMS充填塔が水分を吸着し、露点を–60 °C以下に維持。
   - 乾燥空気はドライエアレシーバー（250 mm × 1200 mm、60 L）に集められ、PSAモジュール起動まで7 barで保持。

3.3. PSA窒素生成:
   - 必要圧力（7 ± 0.5 kg/cm²）に達すると、PLCがソレノイド弁を駆動し、2つのCMS充填吸着塔のいずれかに空気を送る。圧力下で酸素と微量ガスがCMSベッドに吸着され、底部から高純度窒素が排出。
   - 反対側の塔は再生（減圧と大気排気）され、次の吸着サイクルに備える。
   - 窒素は最終品質管理段階を通過し、ロータメーター（0.5–5 Nm³/hr）で2 Nm³/hrに調整。10分間のベントパージ後、純窒素が約5.8 barで準備完了。

3.4. 油圧昇圧およびシリンダー充填:
   - サージタンク圧力が約5.8 kg/cm²で安定すると、手動弁で油圧ブースター入口を開放。ディーゼル駆動油圧ブースターピストンがPSA圧力から200 barまで窒素を昇圧。
   - ブースター入口・出口のチェックバルブがPSAモジュールへの逆流を防止し、一方向の高圧排出を確保。
   - 高圧窒素は安全弁および配管を通り、底部ニードル弁経由で直接貯蔵シリンダーに充填。

4. コンポーネント詳細

4.1 ディーゼルエンジン (Graeves Cotton G-1510)
 • タイプ：垂直型、単気筒、空冷、コールドスタート、圧縮着火、4ストローク
 • 定格出力：9 HP @ 3000 RPM（遠心ガバナー、反射型サイレンサー）
 • 排気量：510 cm³（ボア 85 mm × ストローク 90 mm）
 • 燃料タンク容量：5.5 L
 • 潤滑：15W-40 API CH-4オイル（例：Greaves Maxtherm）強制潤滑
 • 始動方式：ロープ始動（標準）、オプション12 V電動始動可
 • 乾燥重量：62 kg（巻き込みクランクケース設計）
 • メンテナンス：初回オイル交換1000 km後、以降スケジュール通り。日次オイルレベルチェック、月次フィルターチェック

4.2 空気圧縮機
 • 出力：8.8 CFM @ 12 kg/cm²（7 bar）
 • タンク：安全弁付き160 L ASME認定エアレシーバー一体型
 • 構造：深フィン鋳鉄シリンダー、アルミクーラーチューブ、鍛造鋼クランクシャフト、エンジン駆動ベルト
 • 冷却：空力設計ファンにより周囲50 °Cまで熱を放散
 • 安全：各圧縮段の圧力リリーフ、欧州規格準拠の完全カバー付きベルト
 • フィルター：オイルバス型エアフィルター（エンジン搭載）、ステンレス圧縮機バルブ、潤滑チェック用オイル窓

4.3 空気乾燥＆ろ過
 • セラミックキャンドルフィルター：
   - 等級：1 μm
   - 設計規格：IS 2825
   - 運転圧力：最大8 kg/cm²、容量：1本、100 mm × 600 mm

 • 活性炭フィルター：
   - 容量：12 L 粒状活性炭（Oriental Carbon, 50 mesh）
   - 乾燥段前に油蒸気・炭化水素痕跡を除去

 • 無加熱エアドライヤー（ADU）：
   - 吸着塔2基（100 mm × 1000 mm、8 L）、ZMS充填（CECA、2–3 mm球）
   - 設計圧力：8 kg/cm²、ハイドロテスト：12 kg/cm²、シェル材質：IS 2062
   - 3つのダイヤフラム切替弁（1/2″, 10 kg/cm²）と3ソレノイド弁（12 V DC）で自動サイクル

4.4 PSA窒素発生器
 • PSAタワー：
   - 2基（150 mm × 1000 mm、16 L各）、炭素分子ふるい（CECA, 1.6 mmペレット、計18 kg）
   - 運転圧力：7 kg/cm²、設計圧力：8 kg/cm²、シェル材質：IS 2062
   - PLC制御で8自動弁と5ソレノイド切替

 • N2サージタンク：
   - 容量：600 mm × 1250 mm、60 L（IS 2825）
   - PSA出力をバッファし、昇圧前に窒素流量を安定化

4.5 油圧昇圧システム
 • ブースター：
   - 単段・単動油圧シリンダー
   - バレル：イタリア製ホーニングチューブ、ブロンズピストン Ø70 mm、油圧ボア Ø140 mm
   - 最大吐出圧力：200 bar、チェックバルブ：SSCHシリーズ（1/2″ MNPT、作動1 psi、使用圧250 bar）
   - ピストンシール：K03-P（58 × 70 × 7.8 mm HCOPUR）、Oリングコード（Ø3 mm, 長さ約198.9 mm）

 • 油圧パワーパック：
   - Dowtyギアポンプ（40 L/min, 132 bar max）、3 HP 220 VAC モーター
   - タンク：MS 250 L（流体膨張用最小容量確保）
   - フィルタリング：EPE 10 μm、100 μmストレーナー
   - 制御弁：Rexroth DC 4/2ソレノイド弁、12 V DC

4.6 計装＆制御
 • 圧力計：SS 304 6台、4″ダイヤル、0–10 kg/cm²（3/8″ NPT）
 • 圧力スイッチ：ブルドン管式 2台、0–10 kg/cm²、1/4″接続
 • ソレノイド弁：計9個（2方3ポート）、常閉5個、常開4個、1/4″ポート、12 V DC
 • ロータメーター：1/2″接続、0.5–5 Nm³/hr、校正圧力5.5 kg/cm²
 • PLC：Siemens製、12デジタル入力（DI）、8デジタル出力（DO）、12 V DC供給

5. 技術仕様

  

    

      
システムコンポーネント
      
仕様
    
  
  

    

      
空気圧縮機出力
      
8.8 CFM @ 12 kg/cm² (7 bar)
    
    

      
エアレシーバー容量
      
160 L (ASME & ヨーロッパ規格準拠)
    
    

      
ディーゼルエンジン
      
Graeves Cotton G-1510, 9 HP @ 3000 RPM, ロープ/電気式始動, 反時計回り回転
    
    

      
エアドライヤー
      
無加熱再生型 (2 × 8 L ZMSタワー); 設計圧力 8 kg/cm²; 最大温度 55 °C
    
    

      
プレフィルター
      
1 µm セラミックキャンドル; 設計圧力 8 kg/cm²; 100 × 600 mm
    
    

      
活性炭フィルター
      
容量 12 L; 設計圧力 8 kg/cm²; 活性炭 (50メッシュ)
    
    

      
PSAモジュール
      
2 × (150 × 1000 mm, 16 L) CMSタワー; 出力純度 最大99.9%; 流量 0.5–5 Nm³/hr; 入力電力 200 W
    
    

      
サージタンク容量
      
60 L (600 × 1250 mm); 設計圧力 8 kg/cm²
    
    

      
ブースター出力
      
単段油圧式; 最大 200 bar 出力
    
    

      
ブースターピストン
      
Ø 70 mm ブロンズ; イタリア製ホーニングチューブ; チェックバルブ ½″ MNPT (開弁圧 1 psi, 250 bar)
    
    

      
油圧ポンプ
      
Dowty 40 L/min, 132 bar; 3 HP, 220 VAC
    
    

      
油圧リザーバー
      
250 L MSタンク; EPE 10 µmフィルター; 100 µmストレーナー
    
    

      
圧力計
      
6 × SS 304, 4″ ダイヤル, 0–10 kg/cm²
    
    

      
圧力スイッチ
      
2 × ブルドン管式, 0–10 kg/cm²
    
    

      
流量計 (ロータメーター)
      
½″, 0.5–5 Nm³/hr @ 5.5 kg/cm²
    
    

      
PLC
      
Siemens, 12 DI / 8 DO, 12 V DC
    
    

      
乾燥剤
      
ZMS (2 × 8 L, 12 kg), CMS (2 × 16 L, 合計18 kg), 活性炭 (12 kg), 活性アルミナ (15 kg)
    
  


6. 適用分野
 • ガスシリンダー充填：現地での窒素生成・昇圧で最大200 barまで充填、ボンベに依存せず。
 • 熱処理・冶金：炉操作、アニーリング、硬化処理向け不活性雰囲気。
 • 電子・半導体製造：はんだ付け、PCB洗浄、湿気防止の低酸素環境。
 • 食品包装：窒素ガスによる置換で酸素を排除し、賞味期限延長。
 • 実験室・分析用途：ガスクロマトグラフィー、質量分析、サンプル保存用パージガス。
 • 石油・ガス保守：配管や設備を高純度窒素でパージし、酸化や水分混入を防止。

7. 保守＆安全ガイドライン

7.1 日次チェック
 • ディーゼルエンジンオイルとパワーパック油量を確認。
 • 圧縮機への空気供給、ドライヤーおよびPSAのシーケンス確認。
 • DCソレノイド弁および手動弁の開閉動作を観察。

7.2 週次チェック
 • セラミックキャンドルフィルター（PSAプレフィルター）の凝縮水排出、活性炭フィルターの水分確認。
 • 圧縮機およびエンジンプーリーベルトの点検・整列。全接続部の締付け。

7.3 月次・年次チェック
 • ZMSおよびCMS吸着剤を12–15か月ごとに交換または補充。
 • 油圧ブースターのシール（ピストン・Oリング）を点検し、摩耗時は交換。
 • 圧縮機およびブースターのラジアルベアリングにグリス注入。

7.4 安全上の注意
 • 作業前に必ず保守マニュアルおよびスケジュールを確認。
 • 排気管、エンジンブロック、油圧ラインなどの高温部に触れる前に冷却。
 • 作動中は安全距離を確保。無断改造は保証無効および安全性低下。
 • 圧力下での部品調整・締付けは避け、適切な工具と保護具を使用。
 • エアドライヤー・PSA再生時の排気ガス吸入を避ける。

8. 優位性・利点
 • オフグリッド運用：ディーゼルエンジン駆動で電力が不安定な場所でも窒素生成可能。
 • 高純度・高圧：PSA技術で最大99.9％純度、油圧ブースターで200 barまで充填。
 • コスト効率：シリンダー供給コスト削減、簡単な保守でダウンタイム最小化。
 • モジュール式・携帯可能：スキッド設計で工場や現場間で容易に移動。フォークリフトポケットとリフティングポイントで再配置簡単。
 • 堅牢構造：IS 2825準拠圧力容器、CECA製高品質分子ふるい、実績あるGraeves Cottonディーゼルエンジンで長期信頼性。
 • 自動シーケンス：PLC制御ソレノイド弁と圧力スイッチにより、ドライヤー再生、PSA切替、安全インターロックを自動化し、作業者負荷を軽減。

9. 注文＆サポート

 • モデル参照: MN2MS – ディーゼル圧縮機＆油圧ブースター付き手動窒素プラント

 • 標準供給範囲:
    - ディーゼルエンジン＆空気圧縮機（スキッド一式）
    - 無加熱エアドライヤー＆プレフィルター（セラミックキャンドル、活性炭）
    - PSAモジュール（ツインタワーCMS、配管、バルブ、PLC制御）
    - 油圧ブースター＆パワーパック（ポンプ、タンク、フィルター、配管）
    - 計装（圧力計、スイッチ、ソレノイド弁、ロータメーター）
    - 電気盤（Siemens PLC、制御配線、表示器）
    - 設置マニュアル、保守マニュアル、予備部品リスト

 • オプションアクセサリー:
    - ディーゼルエンジン用電動始動キット（12 V）
    - 追加窒素貯蔵シリンダーおよびマニホールド
    - カスタムスキッドプラットフォームまたは防音カバー
    - リモート監視パッケージ（純度/流量オンラインデータ記録）

 • 技術サポート＆アフターサービス:
    – 工場訓練済技術者による包括的立ち上げ支援。
    – 吸着剤交換・フィルターサービスを含む定期保守契約。
    – トラブルシューティング・部品交換の24/7ヘルプライン。

10. 結論
手動窒素発生装置は、現地での信頼性の高い窒素供給を必要とする産業・実験室向けのターンキーソリューションを提供します。堅牢なディーゼル駆動、高効率PSA技術、および強力な油圧ブースターにより、最大200 barの安定した高純度窒素を供給。コンパクトで携帯可能、操作が容易で、外部ガス供給への依存を最小化し、運用コストを削減。遠隔地やオフグリッド環境でも連続生産・試験プロセスを確実にサポートします。

お問い合わせ、カスタマイズ依頼、詳細見積もりは技術営業チームまでご連絡ください。経験豊富なエンジニアが最適な窒素生成構成の選定をサポートします。