(57)【要約】【課題】設備の故障並びにメンテナンスコスト及び設備面積の増大を抑制しながら、圧縮機の大型化及び圧縮機の消費電力の増大を抑制できるガス分離装置を提供する。【解決手段】第１の成分と第２の成分とを分離するガス分離装置１であって、圧縮機４と、第１の成分を吸着する吸着剤が充填された吸着槽５Ａ，５Ｂと、吸着槽５Ａ，５Ｂのそれぞれと圧縮機４とを接続する供給配管Ｌ１と、供給配管Ｌ１から分岐する分岐配管Ｌ７と、圧縮された原料ガスが貯留される圧縮原料ガス槽６と、圧縮原料ガス槽６の二次側に設けられる吸引器７と、吸引器７と吸着槽５Ａ，５Ｂとを接続する吸引配管Ｌ１０と、を備え、吸引器７が第１の導入口７ａと第２の導入口７ｂと導出口７ｃとを有し、第１の導入口７ａ及び導出口７ｃが分岐配管Ｌ７に沿って配置され、第２の導入口７ｂが吸引配管Ｌ１０と接続されている。【選択図】図１
2020025931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の成分と第２の成分とを含む原料ガスから前記第１の成分と前記第２の成分とを分離するガス分離装置であって、
前記原料ガスを圧縮する圧縮機と、
圧縮された前記原料ガスの一部が導入され、前記原料ガス中の前記第１の成分を吸着する吸着剤が充填された複数の吸着槽と、
前記複数の吸着槽のそれぞれと前記圧縮機とを接続する供給配管と、
前記供給配管から分岐する１以上の分岐配管と、
前記分岐配管に設けられ、圧縮された前記原料ガスの残部が貯留される１以上の圧縮原料ガス槽と、
前記圧縮原料ガス槽の二次側の前記分岐配管に設けられる吸引器と、
前記吸引器と前記複数の吸着槽のそれぞれとを接続する吸引配管と、
を備え、
前記吸引器が第１の導入口と第２の導入口と導出口とを有し、
前記第１の導入口及び前記導出口が前記分岐配管に沿って配置され、前記第２の導入口が前記吸引配管と接続されている、ガス分離装置。
【請求項２】
吸着剤が充填された第１の吸着槽と前記吸着剤が充填された第２の吸着槽と圧縮機とを用いて、第１の成分と第２の成分とを含む原料ガスから前記第１の成分と前記第２の成分とを分離するガス分離方法であって、
圧縮された前記原料ガスを前記第１の吸着槽内に導入して前記第１の吸着槽内を加圧し、前記原料ガス中の前記第１の成分を前記第１の吸着槽内の前記吸着剤に吸着させて、前記第１の成分と前記第２の成分とを分離する加圧吸着工程と、
前記加圧吸着工程の後の前記第１の吸着槽内に残留するガスを前記第２の吸着槽内に導入して、前記第２の吸着槽内を加圧する第１の均圧工程と、
圧縮された前記原料ガスを前記第２の吸着槽内に導入して前記原料ガス中の前記第１の成分を前記第２の吸着槽内の前記吸着剤に吸着させるとともに、前記第１の吸着槽内を減圧し、前記第１の吸着槽内の前記吸着剤から前記第１の成分を脱離させて、前記第１の吸着槽内の前記吸着剤を再生する減圧再生工程と、
前記減圧再生工程の後の前記第２の吸着槽内に残留するガスを前記第１の吸着槽内に導入して、前記第１の吸着槽内を加圧する第２の均圧工程と、を有し、
前記第１の均圧工程及び前記第２の均圧工程のいずれか一方又は両方では、前記圧縮機の二次側に配置された圧縮原料ガス槽に圧縮された前記原料ガスを貯留し、
前記減圧再生工程では、前記圧縮原料ガス槽の二次側に配置された吸引器に、前記圧縮原料ガス槽に貯留されている圧縮された前記原料ガスを導入することで、前記吸引器と前記第１の吸着槽及び前記第２の吸着槽のそれぞれとを接続する吸引配管を介して前記第１の吸着槽内をさらに減圧し、
前記加圧吸着工程では、前記圧縮原料ガス槽に貯留されている圧縮された前記原料ガスを前記吸引器に導入することで、前記吸引配管を介して前記第２の吸着槽内をさらに減圧する、ガス分離方法。
【請求項３】
窒素ガスを含む原料空気から窒素富化ガスを製造する窒素富化ガス製造装置であって、
前記原料空気を圧縮する圧縮機と、
圧縮された前記原料空気の一部が導入され、前記原料空気中の窒素ガス以外の成分を吸着する吸着剤が充填された複数の吸着槽と、
前記複数の吸着槽のそれぞれと前記圧縮機とを接続する供給配管と、
前記供給配管から分岐する１以上の分岐配管と、
前記分岐配管に設けられ、圧縮された前記原料空気の残部が貯留される１以上の圧縮原料空気槽と、
前記圧縮原料空気槽の二次側の前記分岐配管に設けられる吸引器と、
前記吸引器と前記複数の吸着槽のそれぞれとを接続する吸引配管と、
を備え、
前記吸引器が第１の導入口と第２の導入口と導出口とを有し、
前記第１の導入口及び前記導出口が前記分岐配管に沿って配置され、前記第２の導入口が前記吸引配管と接続されている、窒素富化ガス製造装置。
【請求項４】
原料空気中の窒素ガス以外の成分を吸着する吸着剤が充填された第１の吸着槽と前記吸着剤が充填された第２の吸着槽と圧縮機とを用いて、窒素ガスを含む原料空気から窒素富化ガスを製造する窒素富化ガス製造方法であって、
圧縮された前記原料空気を前記第１の吸着槽内に導入して前記第１の吸着槽内を加圧し、前記原料空気中の窒素ガス以外の成分を前記第１の吸着槽内の前記吸着剤に吸着させて窒素富化ガスを得る加圧吸着工程と、
前記加圧吸着工程の後の前記第１の吸着槽内に残留するガスを前記第２の吸着槽内に導入して、前記第２の吸着槽内を加圧する第１の均圧工程と、
圧縮された前記原料空気を前記第２の吸着槽内に導入して前記原料空気中の窒素ガス以外の成分を前記第２の吸着槽内の前記吸着剤に吸着させるとともに、前記第１の吸着槽内を減圧し、前記第１の吸着槽内の前記吸着剤から窒素ガス以外の成分を脱離させて、前記第１の吸着槽内の前記吸着剤を再生する減圧再生工程と、
前記減圧再生工程の後の前記第２の吸着槽内に残留するガスを前記第１の吸着槽内に導入して、前記第１の吸着槽内を加圧する第２の均圧工程と、を有し、
前記第１の均圧工程及び前記第２の均圧工程のいずれか一方又は両方では、前記圧縮機の二次側に配置された圧縮原料空気槽に圧縮された前記原料空気を貯留し、
前記減圧再生工程では、前記圧縮原料空気槽の二次側に配置された吸引器に、前記圧縮原料空気槽に貯留されている圧縮された前記原料空気を導入することで、前記吸引器と前記第１の吸着槽及び前記第２の吸着槽のそれぞれとを接続する吸引配管を介して前記第１の吸着槽内をさらに減圧し、
前記加圧吸着工程では、前記圧縮原料空気槽に貯留されている圧縮された前記原料空気を前記吸引器に導入することで、前記吸引配管を介して前記第２の吸着槽内をさらに減圧する、窒素富化ガス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス分離装置、ガス分離方法、窒素富化ガス製造装置及び窒素富化ガス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力変動吸着（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｗｉｎｇ  Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ：ＰＳＡ）方式によるガスの分離において、吸着剤に吸着した成分を脱離させる際に、真空ポンプを用いるガス分離方法が知られている（特許文献１）。
一方で、吸着剤に吸着した成分を吸着剤から脱離させる際に、真空ポンプの代わりにエジェクターを用いる方法が知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２８４２９号公報
【特許文献２】特開平１−１８４０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら真空ポンプは駆動部を有するため、特許文献１に記載されているガス分離方法にあっては、真空ポンプ等の設備の故障の増加、メンテナンスコストの増大、設備面積の増大等の問題がある。
特許文献２に記載の混合気体の分離方法では、圧縮機により加圧された空気の一部を常にエジェクターに供給することで、吸着床収納容器内を大気圧よりも低い減圧状態としている。そのため、エジェクターに供給する分の圧縮空気の量を十分に確保する必要が生じ、圧縮機に供給する分の原料空気の量を増やす必要がある。以上より、特許文献２に記載の混合気体の分離方法にあっては、圧縮機の大型化、圧縮機の消費電力の増大等の問題がある。
【０００５】
一方で、特許文献２に記載の混合気体の分離方法において、圧縮機の大型化等の問題の解決を目的として加圧された空気を間欠的にエジェクターに供給しようとすると、圧縮機に過度の負荷がかかり、圧縮機の故障の原因となる恐れがある。
【０００６】
本発明は、設備の故障並びにメンテナンスコスト及び設備面積の増大を抑制しながら、圧縮機の大型化及び圧縮機の消費電力の増大を抑制できるガス分離装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を備える。
［１］  第１の成分と第２の成分とを含む原料ガスから前記第１の成分と前記第２の成分とを分離するガス分離装置であって、前記原料ガスを圧縮する圧縮機と、圧縮された前記原料ガスの一部が導入され、前記原料ガス中の前記第１の成分を吸着する吸着剤が充填された複数の吸着槽と、前記複数の吸着槽のそれぞれと前記圧縮機とを接続する供給配管と、前記供給配管から分岐する１以上の分岐配管と、前記分岐配管に設けられ、圧縮された前記原料ガスの残部が貯留される１以上の圧縮原料ガス槽と、前記圧縮原料ガス槽の二次側の前記分岐配管に設けられる吸引器と、前記吸引器と前記複数の吸着槽のそれぞれとを接続する吸引配管と、を備え、前記吸引器が第１の導入口と第２の導入口と導出口とを有し、前記第１の導入口及び前記導出口が前記分岐配管に沿って配置され、前記第２の導入口が前記吸引配管と接続されている、ガス分離装置。
［２］  吸着剤が充填された第１の吸着槽と前記吸着剤が充填された第２の吸着槽と圧縮機とを用いて、第１の成分と第２の成分とを含む原料ガスから前記第１の成分と前記第２の成分とを分離するガス分離方法であって、圧縮された前記原料ガスを前記第１の吸着槽内に導入して前記第１の吸着槽内を加圧し、前記原料ガス中の前記第１の成分を前記第１の吸着槽内の前記吸着剤に吸着させて、前記第１の成分と前記第２の成分とを分離する加圧吸着工程と、前記加圧吸着工程の後の前記第１の吸着槽内に残留するガスを前記第２の吸着槽内に導入して、前記第２の吸着槽内を加圧する第１の均圧工程と、圧縮された前記原料ガスを前記第２の吸着槽内に導入して前記原料ガス中の前記第１の成分を前記第２の吸着槽内の前記吸着剤に吸着させるとともに、前記第１の吸着槽内を減圧し、前記第１の吸着槽内の前記吸着剤から前記第１の成分を脱離させて、前記第１の吸着槽内の前記吸着剤を再生する減圧再生工程と、前記減圧再生工程の後の前記第２の吸着槽内に残留するガスを前記第１の吸着槽内に導入して、前記第１の吸着槽内を加圧する第２の均圧工程と、を有し、前記第１の均圧工程及び前記第２の均圧工程のいずれか一方又は両方では、前記圧縮機の二次側に配置された圧縮原料ガス槽に圧縮された前記原料ガスを貯留し、前記減圧再生工程では、前記圧縮原料ガス槽の二次側に配置された吸引器に、前記圧縮原料ガス槽に貯留されている圧縮された前記原料ガスを導入することで、前記吸引器と前記第１の吸着槽及び前記第２の吸着槽のそれぞれとを接続する吸引配管を介して前記第１の吸着槽内をさらに減圧し、前記加圧吸着工程では、前記圧縮原料ガス槽に貯留されている圧縮された前記原料ガスを前記吸引器に導入することで、前記吸引配管を介して前記第２の吸着槽内をさらに減圧する、ガス分離方法。
［３］  窒素ガスを含む原料空気から窒素富化ガスを製造する窒素富化ガス製造装置であって、前記原料空気を圧縮する圧縮機と、圧縮された前記原料空気の一部が導入され、前記原料空気中の窒素ガス以外の成分を吸着する吸着剤が充填された複数の吸着槽と、前記複数の吸着槽のそれぞれと前記圧縮機とを接続する供給配管と、前記供給配管から分岐する１以上の分岐配管と、前記分岐配管に設けられ、圧縮された前記原料空気の残部が貯留される１以上の圧縮原料空気槽と、前記圧縮原料空気槽の二次側の前記分岐配管に設けられる吸引器と、前記吸引器と前記複数の吸着槽のそれぞれとを接続する吸引配管と、を備え、前記吸引器が第１の導入口と第２の導入口と導出口とを有し、前記第１の導入口及び前記導出口が前記分岐配管に沿って配置され、前記第２の導入口が前記吸引配管と接続されている、窒素富化ガス製造装置。
［４］  原料空気中の窒素ガス以外の成分を吸着する吸着剤が充填された第１の吸着槽と前記吸着剤が充填された第２の吸着槽と圧縮機とを用いて、窒素ガスを含む原料空気から窒素富化ガスを製造する窒素富化ガス製造方法であって、圧縮された前記原料空気を前記第１の吸着槽内に導入して前記第１の吸着槽内を加圧し、前記原料空気中の窒素ガス以外の成分を前記第１の吸着槽内の前記吸着剤に吸着させて窒素富化ガスを得る加圧吸着工程と、前記加圧吸着工程の後の前記第１の吸着槽内に残留するガスを前記第２の吸着槽内に導入して、前記第２の吸着槽内を加圧する第１の均圧工程と、圧縮された前記原料空気を前記第２の吸着槽内に導入して前記原料空気中の窒素ガス以外の成分を前記第２の吸着槽内の前記吸着剤に吸着させるとともに、前記第１の吸着槽内を減圧し、前記第１の吸着槽内の前記吸着剤から窒素ガス以外の成分を脱離させて、前記第１の吸着槽内の前記吸着剤を再生する減圧再生工程と、前記減圧再生工程の後の前記第２の吸着槽内に残留するガスを前記第１の吸着槽内に導入して、前記第１の吸着槽内を加圧する第２の均圧工程と、を有し、前記第１の均圧工程及び前記第２の均圧工程のいずれか一方又は両方では、前記圧縮機の二次側に配置された圧縮原料空気槽に圧縮された前記原料空気を貯留し、前記減圧再生工程では、前記圧縮原料空気槽の二次側に配置された吸引器に、前記圧縮原料空気槽に貯留されている圧縮された前記原料空気を導入することで、前記吸引器と前記第１の吸着槽及び前記第２の吸着槽のそれぞれとを接続する吸引配管を介して前記第１の吸着槽内をさらに減圧し、前記加圧吸着工程では、前記圧縮原料空気槽に貯留されている圧縮された前記原料空気を前記吸引器に導入することで、前記吸引配管を介して前記第２の吸着槽内をさらに減圧する、窒素富化ガス製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、設備の故障並びにメンテナンスコスト及び設備面積の増大を抑制しながら、圧縮機の大型化及び圧縮機の消費電力の増大を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を適用した一実施形態に係るガス分離装置の構成の一例を示す模式図である。
【図２】本発明を適用した一実施形態に係るガス分離装置の構成の一例を示す模式図である。
【図３】本発明を適用した一実施形態に係るガス分離装置の構成の一例を示す模式図である。
【図４】比較例で使用した従来の分離装置の構成の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した一実施形態のガス分離装置、ガス分離方法、窒素富化ガス製造装置及び窒素富化ガス製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。
【００１１】
＜第１の実施形態＞
（ガス分離装置）
まず、本発明の一実施形態である第１の実施形態に係るガス分離装置１の構成について説明する。ガス分離装置１は、第１の成分と第２の成分とを含む原料ガスから第１の成分と第２の成分とを分離する装置である。
第１の成分及び第２の成分の化学種は特に限定されない。原料ガスとしては、ガス分離装置の分野で通常利用されている混合ガスを適用できる。
以下の説明においては、原料ガスが原料空気である場合を一例として説明するが、本発明の分離装置は、下記の態様に限定されない。
【００１２】
図１は、ガス分離装置１の構成の一例を示す模式図である。図１に示すように、ガス分離装置１は、圧縮機４と第１の吸着槽５Ａと第２の吸着槽５Ｂと圧縮原料空気槽６と吸引器７とを備える。そして、ガス分離装置１は供給配管Ｌ１と排気配管Ｌ２と第１の均圧配管Ｌ３と導出配管Ｌ４と第２の均圧配管Ｌ５と再生配管Ｌ６と分岐配管Ｌ７と一次配管Ｌ８Ａ，Ｌ８Ｂと二次配管Ｌ９Ａ，Ｌ９Ｂと吸引配管Ｌ１０とをさらに備える。
【００１３】
原料空気は、窒素ガス以外の成分（第１の成分）と窒素ガス（第２の成分）とを含む。原料空気における窒素ガス以外の成分としては、主に酸素ガス、アルゴンガス等が例示される。ガス分離装置１は窒素ガス以外の成分（第１の成分）と窒素ガス（第２の成分）と分離する装置である。ガス分離装置１によって分離された窒素ガスは、窒素が濃縮され、窒素ガス濃度が高い窒素富化ガスである。そのため、原料ガスが原料空気である場合においては、ガス分離装置１は窒素ガスを含む原料空気から窒素富化ガスを製造する窒素富化ガス製造装置であるともいえる。
以下にガス分離装置１（窒素富化ガス製造装置）の各構成要素に関して、原料ガスが原料空気である場合を一例にして詳しく説明を行う。
【００１４】
圧縮機４は原料空気（原料ガス）を圧縮する装置である。圧縮機４は、原料となる空気を圧縮して高圧状態にし、第１の吸着槽５Ａ、第２の吸着槽５Ｂ及び圧縮原料空気槽６のそれぞれに供給できる形態であれば特に限定されない。
【００１５】
第１の吸着槽５Ａと第２の吸着槽５Ｂには、圧縮された原料空気の一部が導入される。そして、第１の吸着槽５Ａと第２の吸着槽５Ｂの内部には吸着剤８がそれぞれ充填されている。
本実施形態においては、吸着剤８は原料空気中の窒素ガス以外の成分を吸着する。吸着剤８としては分子篩活性炭、合成ゼオライトが例示される。これらの中でも吸着剤８としては、分子篩活性炭が好ましい。
他の実施形態においては、吸着剤８は吸着対象となる第１の成分に合わせて適宜選択でき、特に限定されない。
【００１６】
第１の吸着槽５Ａの一次側の端部には一次配管Ｌ８Ａが接続され、第１の吸着槽５Ａの二次側の端部には二次配管Ｌ９Ａが接続されている。そして、第２の吸着槽５Ｂの一次側の端部には一次配管Ｌ８Ｂが接続され、第２の吸着槽５Ｂの二次側の端部には二次配管Ｌ９Ｂが接続されている。
【００１７】
一次配管Ｌ８Ａの第１の端部は、供給配管Ｌ１及び排気配管Ｌ２のそれぞれと接続点Ａ１で接続され、一次配管Ｌ８Ａの第２の端部は第１の吸着槽５Ａの一次側の端部と接続されている。
二次配管Ｌ９Ａの第１の端部は、第１の吸着槽５Ａの二次側の端部と接続され、二次配管Ｌ９Ａの第２の端部は導出配管Ｌ４及び第２の均圧配管Ｌ５のそれぞれと接続点Ａ２で接続されている。
【００１８】
一次配管Ｌ８Ｂの第１の端部は、供給配管Ｌ１及び排気配管Ｌ２のそれぞれと接続点Ｂ１で接続され、一次配管Ｌ８Ｂの第２の端部は第２の吸着槽５Ｂの一次側の端部と接続されている。
二次配管Ｌ９Ｂの第１の端部は、第２の吸着槽５Ｂの二次側の端部と接続され、二次配管Ｌ９Ｂの第２の端部は導出配管Ｌ４及び第２の均圧配管Ｌ５のそれぞれと接続点Ｂ２で接続されている。
【００１９】
供給配管Ｌ１は第１の吸着槽５Ａ及び第２の吸着槽５Ｂに圧縮された原料空気を供給するための配管である。供給配管Ｌ１は第１の吸着槽５Ａ及び第２の吸着槽５Ｂのそれぞれと圧縮機４とを接続する。
供給配管Ｌ１の第１の端部は圧縮機４と接続され、供給配管Ｌ１の第２の端部は分岐点Ｄ２で配管Ｌ１Ａと配管Ｌ１Ｂとに分岐されている。配管Ｌ１Ａの端部は接続点Ａ１で一次配管Ｌ８Ａの第１の端部と接続されている。また、配管Ｌ１Ｂの端部は接続点Ｂ１で一次配管Ｌ８Ｂの第１の端部と接続されている。そして、配管Ｌ１Ａには第１の供給弁１１ａが設けられ、配管Ｌ１Ｂには第２の供給弁１１ｂが設けられている。
【００２０】
分岐配管Ｌ７は供給配管Ｌ１から分岐する配管である。第１の実施形態では分岐配管Ｌ７は供給配管Ｌ１上の分岐点Ｄ１から分岐している。分岐点Ｄ１は、分岐点Ｄ２の一次側に位置している。すなわち、分岐配管Ｌ７の第１の端部は、分岐点Ｄ１で供給配管Ｌ１と接続されている。そして、分岐配管Ｌ７の第２の端部は、大気開放されている。
【００２１】
圧縮原料空気槽６は、分岐配管Ｌ７に設けられている。圧縮原料空気槽６には圧縮された原料空気の残部が貯留される。圧縮された原料空気の残部とは、圧縮機４で得られる圧縮された原料空気の全量から、第１の吸着槽５Ａ又は第２の吸着槽５Ｂに供給される圧縮された原料空気の一部を除いた分の圧縮された原料空気を意味する。
圧縮原料空気槽６は、圧縮された原料空気を貯留できる形態であれば特に限定されない。
分岐点Ｄ１と圧縮原料空気槽６との間の分岐配管Ｌ７には空気槽元弁１７が設けられている。
【００２２】
排気配管Ｌ２は、第１の吸着槽５Ａ内又は第２の吸着槽５Ｂ内の吸着剤に吸着された成分を脱離させる際に、第１の吸着槽５Ａ内又は第２の吸着槽５Ｂ内のガスを排気するための配管である。
排気配管Ｌ２の第１の端部は配管Ｌ２Ａと配管Ｌ２Ｂとに分岐され、排気配管Ｌ２の第２の端部は吸引器７の二次側の部分の分岐配管Ｌ７と接続されている。これにより排気配管Ｌ２の第２の端部は、大気開放されている。
配管Ｌ２Ａの端部は接続点Ａ１で一次配管Ｌ８Ａの第１の端部と接続されている。また、配管Ｌ２Ｂの端部は接続点Ｂ１で一次配管Ｌ８Ｂの第１の端部と接続されている。そして、配管Ｌ２Ａには第１の排気弁１２ａが設けられ、配管Ｌ２Ｂには第２の排気弁１２ｂが設けられている。そして、排気配管Ｌ２の第２の端部側には排気集合弁１２が設けられている。
【００２３】
吸引配管Ｌ１０は、吸引器７と第１の吸着槽５Ａ及び第２の吸着槽５Ｂのそれぞれとを接続する配管である。吸引配管Ｌ１０の第１の端部は排気配管Ｌ２の第２の端部側と接続され、吸引配管Ｌ１０の第２の端部は吸引器７と接続されている。このように、第１の実施形態では、吸引器７と第１の吸着槽５Ａ及び第２の吸着槽５Ｂのそれぞれとが排気配管Ｌ２及び吸引配管Ｌ１０を介して接続されている。
【００２４】
吸引器７は圧縮原料空気槽６の二次側の分岐配管Ｌ７に設けられている。そして、圧縮原料空気槽６と吸引器７との間の分岐配管Ｌ７には減圧弁１８と導入弁１９とが一次側からこの順に設けられている。
吸引器７は第１の導入口７ａと第２の導入口７ｂと導出口７ｃとを有している。第１の導入口７ａ及び導出口７ｃは分岐配管Ｌ７に沿って同一の配管上に配置されている。そして、第２の導入口７ｂは吸引配管Ｌ１０と接続されている。
以上の構成を有する吸引器７にあっては、吸引器７の第１の導入口７ａに圧縮された原料空気が導入され、導出口７ｃから圧縮された原料空気が導出されると、例えばベンチュリ効果によって説明される現象のように減圧状態が発生する。この減圧状態を利用することで、吸引器７は圧縮された原料空気の導入により、第１の吸着槽５Ａ内及び第２の吸着槽５Ｂ内を大気圧以下にさらに減圧し、第１の吸着槽５Ａ内及び第２の吸着槽５Ｂ内のガスを吸引できる。
吸引器７の具体例としては、アスピレーター、エジェクター等が例示される。吸引器７は、例えば、ベンチュリ効果により真空状態を作り出す真空発生器でもよい。
【００２５】
上述のように、圧縮原料空気槽６が圧縮原料空気槽６に貯留されている圧縮された原料空気を吸引器７の第１の導入口７ａに導入することで、吸引器７は、第２の導入口７ｂと接続される吸引配管Ｌ１０を介して、第１の吸着槽５Ａ内及び第２の吸着槽５Ｂ内をさらに減圧できる。ガス分離装置１（窒素富化ガス製造装置）においては、第１の吸着槽５Ａ内又は第２の吸着槽５Ｂ内の吸着剤に吸着された成分を脱離させる際に、圧縮された原料空気を吸引器７に導入することで、吸引器７が第１の吸着槽５Ａ内又は第２の吸着槽５Ｂ内をさらに減圧できる。その結果、第１の吸着槽５Ａ内及び第２の吸着槽５Ｂ内の吸着剤の吸着成分の脱離効率が向上する。
【００２６】
従来の装置においては、単に第１の吸着槽５Ａ内又は第２の吸着槽５Ｂ内を大気開放していた。この場合、徐々に第１の吸着槽５Ａ内又は第２の吸着槽５Ｂ内の圧力は大気圧となるため、吸着剤８における吸着成分の脱離効率を上げることはできない。
これに対してガス分離装置１（窒素富化ガス製造装置）によれば、吸着槽内が排気集合弁１２の開閉によって大気開放された後、第１の吸着槽５Ａ内又は第２の吸着槽５Ｂ内の圧力を吸引器７により大気圧からさらに減圧できる。よって、従来の装置と比較して吸着成分の脱離効率が向上する。
【００２７】
第１の均圧配管Ｌ３は、第１の吸着槽５Ａ及び第２の吸着槽５Ｂの間の圧力差を均一にするための配管である。第１の均圧配管Ｌ３の第１の端部は配管Ｌ２Ａと接続され、第１の均圧配管Ｌ３の第２の端部は配管Ｌ２Ｂと接続されている。そして、第１の均圧配管Ｌ３には第１の均圧弁１３が設けられている。
【００２８】
導出配管Ｌ４は、第１の吸着槽５Ａ及び第２の吸着槽５Ｂの二次側から窒素富化ガスを取り出すための配管である。導出配管Ｌ４の第１の端部は配管Ｌ４Ａと配管Ｌ４Ｂとに分岐され、導出配管Ｌ４の第２の端部は図示略の製品ガス槽と接続されている。配管Ｌ４Ａには第１の導出弁１６ａが設けられ、配管Ｌ４Ｂには第２の導出弁１６ｂが設けられている。
【００２９】
第２の均圧配管Ｌ５は、第１の吸着槽５Ａ及び第２の吸着槽５Ｂの間の圧力差を均一にするための配管である。第２の均圧配管Ｌ５の第１の端部は、二次配管Ｌ９Ａの第２の端部と接続点Ａ２で接続されている。また、第２の均圧配管Ｌ５の第２の端部は、二次配管Ｌ９Ｂの第２の端部と接続点Ｂ２で接続されている。第２の均圧配管Ｌ５には第２の均圧弁１５が設けられている。
【００３０】
再生配管Ｌ６は、第１の吸着槽５Ａ内及び第２の吸着槽５Ｂ内のそれぞれに窒素富化ガスを再生ガスとして導入するための配管である。再生配管Ｌ６の第１の端部は、第２の均圧弁１５の一次側の第２の均圧配管Ｌ５と接続されている。また、再生配管Ｌ６の第２の端部は、第２の均圧弁１５の二次側の第２の均圧配管Ｌ５と接続されている。なお、第２の均圧配管Ｌ５の第１の端部側が第２の均圧弁１５の一次側であり、第２の均圧配管Ｌ５の第２の端部側が第２の均圧弁１５の二次側である。再生配管Ｌ６には再生弁１４が設けられている。
【００３１】
（作用効果）
以上説明したガス分離装置１（窒素富化ガス製造装置）にあっては吸引器７を備えるため、吸着剤に吸着した成分を脱離させる際に真空ポンプを使用する必要がなくなる。そのため、設備の故障、メンテナンスコスト及び設備面積の増大を抑制できる。そして、ガス分離装置１（窒素富化ガス製造装置）は圧縮原料空気槽６を備えるため、圧縮機４に供給する原料空気の量を増やす必要がなくなり、圧縮機の大型化及び圧縮機の消費電力を抑制できる。
【００３２】
ガス分離装置の分野においては、製品ガスの純度のさらなる向上が求められている。ガス分離装置１は以上の構成を備えるため、従来の装置と比較して吸着剤の吸着成分の脱離効率がよくなり、吸着剤の吸着能が十分に回復しやすくなる。その結果、製品ガスの純度が向上する。
【００３３】
（ガス分離方法）
以下、本発明の一実施形態である第１の実施形態に係るガス分離方法（以下、「ガス分離方法（１）」と記載する。）について図１及び表１を参照しながら説明する。なお、ガス分離方法（１）の説明においても、ガス分離装置１の説明と同様に原料ガスが原料空気である場合を一例として説明するが、本発明のガス分離方法は、下記の態様に限定されない。
【００３４】
ガス分離方法（１）は、ガス分離装置１を用いて、窒素ガス以外の成分（第１の成分）と窒素ガス（第２の成分）と分離する方法である。ガス分離方法（１）によって分離された窒素ガスは、窒素が濃縮され、窒素ガス濃度が高い窒素富化ガスである。そのため、原料ガスが原料空気である場合においては、ガス分離方法（１）は窒素ガスを含む原料空気から窒素富化ガスを製造する窒素富化ガス製造方法（１）であるともいえる。
【００３５】
表１は、ガス分離方法（１）における弁開閉動作の一例である。なお、表１中「開ｏｒ閉」と記載のある欄及び「閉ｏｒ開」と記載のある欄では、表中の弁番号で指定される弁の開閉状態が開状態でも閉状態でもどちらでもよい。
表１に示すように、ガス分離方法（１）では、加圧吸着工程と、第１の均圧工程と、減圧再生工程と、第２の均圧工程の各工程を繰り返すことで、第１の吸着槽５Ａと第２の吸着槽５Ｂと圧縮機４とを用いて、窒素ガスを含む原料空気から窒素富化ガスを製造する。
【００３６】
ガス分離方法（１）においては、第１の吸着槽５Ａが加圧吸着工程にある際には、第２の吸着槽５Ｂが減圧再生工程にある。そして、第１の吸着槽５Ａが減圧再生工程にある際には、第２の吸着槽５Ｂが加圧吸着工程にある。また、第１の吸着槽５Ａが第１の均圧工程にある際には、第２の吸着槽５Ｂが第２の均圧工程にある。そして、第１の吸着槽５Ａが第２の均圧工程にある際には、第２の吸着槽５Ｂが第１の均圧工程にある。
以下、第１の吸着槽５Ａの各工程について説明する。
【００３７】
加圧吸着工程では、圧縮機４によって原料空気を圧縮して圧縮された原料空気を得る。次いで、圧縮された原料空気を第１の吸着槽５Ａ内に導入して第１の吸着槽５Ａ内を加圧する。その後、原料空気中の窒素ガス以外の成分を第１の吸着槽５Ａ内の吸着剤に高圧下で吸着させて窒素富化ガスを得る。
【００３８】
第１の均圧工程では、加圧吸着工程の後の第１の吸着槽５Ａ内に残留する相対的に高圧のガスを第２の吸着槽５Ｂ内に導入して、相対的に圧力が低下している第２の吸着槽５Ｂ内を加圧する。これにより、第１の吸着槽５Ａ内の圧力が低下し、第２の吸着槽５Ｂ内の圧力と同程度の水準となる。
【００３９】
減圧再生工程では、圧縮された原料空気を第２の吸着槽５Ｂ内に導入して原料空気中の窒素ガス以外の成分を第２の吸着槽５Ｂ内の吸着剤に吸着させるとともに、第１の吸着槽５Ａ内を減圧する。これにより、第１の吸着槽５Ａ内の吸着剤から酸素ガス等の吸着成分を脱離させて、第１の吸着槽５Ａ内の吸着剤を再生する。この際、加圧吸着工程にある第２の吸着槽５Ｂの二次側より取り出した窒素富化ガスの一部を、第１の吸着槽５Ａの二次側から第１の吸着槽５Ａ内に導入することで、吸着成分の脱離を促進させることが好ましい。
【００４０】
第２の均圧工程では、減圧再生工程の後の第２の吸着槽５Ｂ内に残留する相対的に高圧のガスを第１の吸着槽５Ａ内に導入して、相対的に圧力が低下している第１の吸着槽５Ａ内を加圧する。これにより、第２の吸着槽５Ｂ内の圧力が低下し、第１の吸着槽５Ａ内の圧力と同程度の水準となる。
【００４１】
【表１】
2020025931.tif 000003
【００４２】
次に、表１を参照しながら第２の均圧工程から順にガス分離方法（１）について詳細に説明する。
まず、第２の均圧工程では、第１の吸着槽５Ａが加圧吸着工程を行う直前の状態にあり、第２の吸着槽５Ｂが減圧再生工程を行う直前の状態にある。具体的には、第１の均圧弁１３、第２の均圧弁１５、空気槽元弁１７が開となっており、第１の供給弁１１ａ、第２の供給弁１１ｂ、排気集合弁１２、第１の排気弁１２ａ、第２の排気弁１２ｂ、第１の導出弁１６ａ、第２の導出弁１６ｂ、導入弁１９が閉となっている。
【００４３】
第２の均圧工程では、第１の均圧弁１３が開いている。そのため、第２の吸着槽５Ｂ内の相対的に高圧のガスは、第２の吸着槽５Ｂの一次側から、一次配管Ｌ８Ｂ、配管Ｌ２Ｂの一部、第１の均圧配管Ｌ３、配管Ｌ２Ａの一部及び一次配管Ｌ８Ａをこの順に経由して、第１の吸着槽５Ａの一次側から第１の吸着槽５Ａ内に導入される。
そして、第２の均圧工程では、第２の均圧弁１５が開いている。そのため、第２の吸着槽５Ｂ内の相対的に高圧のガスは、第２の吸着槽５Ｂの二次側から、二次配管Ｌ９Ｂ、第２の均圧配管Ｌ５及び二次配管Ｌ９Ａをこの順に経由して、第１の吸着槽５Ａの二次側から第１の吸着槽５Ａ内に導入される。
このように、第２の均圧工程では、加圧吸着工程を終えた第２の吸着槽５Ｂ内に残留する相対的に高圧のガスを、減圧再生工程が終了している第１の吸着槽５Ａ内に回収している。
【００４４】
そして第２の均圧工程では、空気槽元弁１７が開いている。そのため圧縮機４から吐出される圧縮された原料空気は、圧縮原料空気槽６内へ導入され、圧縮原料空気槽６内で貯留される。
【００４５】
次に、加圧吸着工程について説明する。加圧吸着工程では、第１の吸着槽５Ａの状態が状態Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の順に切り替わる。
加圧吸着工程の状態Ｓ１では、第１の供給弁１１ａ、排気集合弁１２、第２の排気弁１２ｂ、第１の導出弁１６ａが開となっており、第２の供給弁１１ｂ、第１の排気弁１２ａ、第１の均圧弁１３、第２の均圧弁１５、第２の導出弁１６ｂ、空気槽元弁１７が閉となっている。
【００４６】
状態Ｓ１では、第１の供給弁１１ａ及び第１の導出弁１６ａが開いているため、圧縮機４によって圧縮された原料空気は、供給配管Ｌ１、配管Ｌ１Ａ及び一次配管Ｌ８Ａをこの順に経由して第１の吸着槽５Ａ内に導入され、第１の吸着槽５Ａ内が加圧される。そして、原料空気中の酸素、二酸化炭素等の窒素ガス以外の成分が第１の吸着槽５Ａ内の吸着剤８に吸着されて窒素が濃縮された窒素富化ガスが得られる。得られた窒素富化ガスは、二次配管Ｌ９Ａ、配管Ｌ４Ａ、導出配管Ｌ４をこの順に経由して第１の吸着槽５Ａから図示略の製品ガス槽へ導出される。
【００４７】
状態Ｓ１では、第２の排気弁１２ｂ及び排気集合弁１２が開いているため、第２の吸着槽５Ｂは、一次配管Ｌ８Ｂ、配管Ｌ２Ｂ及び排気配管Ｌ２をこの順に経由して大気に開放されている。そのため、第２の吸着槽５Ｂ内が減圧され、第２の吸着槽５Ｂ内の吸着剤８から酸素ガス等の吸着成分が脱離し、排気ガスとして排気配管Ｌ２を経由して第２の吸着槽５Ｂから排出される。これにより、第２の吸着槽５Ｂ内の吸着剤８の再生が開始する。
【００４８】
次に、加圧吸着工程の状態Ｓ２について説明する。状態Ｓ２では導入弁１９が開、排気集合弁１２が閉となっている点以外は、状態Ｓ１と同様の弁の開閉状態である。
状態Ｓ２では、導入弁１９が開いているため、圧縮原料空気槽６に貯留されている圧縮された原料空気は、分岐配管Ｌ７を介して吸引器７の第１の導入口７ａに導入される。この際、分岐配管Ｌ７には設けられている減圧弁１８により、吸引器７に導入される圧縮された原料空気の圧力を調整してもよい。
【００４９】
加圧吸着工程では、圧縮原料空気槽６に貯留された圧縮された原料空気が吸引器７の第１の導入口７ａに導入される。これにより、第２の導入口７ｂと接続される吸引配管Ｌ１０を介して、第２の吸着槽５Ｂ内が吸引器７によってさらに減圧される。その結果、第２の吸着槽５Ｂ内の吸着剤８の吸着成分の脱離が促進され、脱離効率がよくなる。
【００５０】
従来の方法においては、単に第２の吸着槽５Ｂ内を大気開放していた。この場合、徐々に第２の吸着槽５Ｂ内の圧力は大気圧となるため、吸着剤８における吸着成分の脱離効率を上げることはできない。
これに対してガス分離方法（１）によれば、吸引器７により第２の吸着槽５Ｂ内を大気圧からさらに減圧できる。よって、従来の装置と比較して吸着成分の脱離効率が向上する。
【００５１】
次に、加圧吸着工程の状態Ｓ３について説明する。状態Ｓ３では第２の排気弁１２ｂ及び導入弁１９が開状態のとき、排気集合弁１２は閉状態である。そして、導入弁１９が閉状態のとき、排気集合弁１２は開状態である。
第２の排気弁１２ｂ及び導入弁１９の両方が開状態である場合、第２の吸着槽５Ｂ内の吸着剤８から脱離した窒素ガス以外の成分が排気配管Ｌ２を経由して排出される。
状態Ｓ３を経て第２の吸着槽５Ｂ内の吸着剤８の再生が完了する。
【００５２】
第１の吸着槽５Ａが加圧吸着工程にある際、再生弁１４は開状態でも閉状態でもよい。再生弁１４が開状態である場合、第１の吸着槽５Ａ内の窒素富化ガスの一部は、二次配管Ｌ９Ａ、第２の均圧配管Ｌ５の一部、再生配管Ｌ６、二次配管Ｌ９Ｂを経由して、第２の吸着槽５Ｂの二次側から第２の吸着槽５Ｂ内に導入される。これにより、第２の吸着槽５Ｂ内が窒素富化ガスによってパージされ、第２の吸着槽５Ｂ内の吸着剤８の再生がさらに促進される。
【００５３】
次に、第１の均圧工程について説明する。
第１の均圧工程では、第１の吸着槽５Ａが減圧再生工程を行う直前の状態にあり、第２の吸着槽５Ｂが加圧吸着工程を行う直前の状態にある。具体的には、第１の均圧弁１３、第２の均圧弁１５、空気槽元弁１７が開となっており、第１の供給弁１１ａ、第２の供給弁１１ｂ、排気集合弁１２、第１の排気弁１２ａ、第２の排気弁１２ｂ、第１の導出弁１６ａ、第２の導出弁１６ｂ、導入弁１９が閉となっている。
【００５４】
第１の均圧工程では、第１の均圧弁１３が開いている。そのため、第１の吸着槽５Ａ内の相対的に高圧のガスは、第１の吸着槽５Ａの一次側から、一次配管Ｌ８Ａ、配管Ｌ２Ａの一部、第１の均圧配管Ｌ３、配管Ｌ２Ｂの一部及び一次配管Ｌ８Ｂをこの順に経由して、第２の吸着槽５Ｂの一次側より第２の吸着槽５Ｂ内に導入される。
そして、第１の均圧工程では、第２の均圧弁１５が開いている。そのため、第１の吸着槽５Ａ内の相対的に高圧のガスは、第１の吸着槽５Ａの二次側から、二次配管Ｌ９Ａ、第２の均圧配管Ｌ５及び二次配管Ｌ９Ｂをこの順に経由して、第１の吸着槽５Ａの二次側より第２の吸着槽５Ｂ内に導入される。
このように、第１の均圧工程では、加圧吸着工程を終えた第１の吸着槽５Ａ内に残留する相対的に高圧のガスを、減圧再生工程が終了している第２の吸着槽５Ｂ内に回収している。
【００５５】
そして、第１の均圧工程では空気槽元弁１７が開いている。そのため圧縮機４から吐出される圧縮された原料空気は、圧縮原料空気槽６内へ導入され、圧縮原料空気槽６内で貯留される。
【００５６】
次に、減圧再生工程について説明する。
減圧再生工程では、第１の吸着槽５Ａの状態が状態Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６の順に切り替わる。
減圧再生工程の状態Ｓ４では、第２の供給弁１１ｂ、排気集合弁１２、第１の排気弁１２ａ、第２の導出弁１６ｂが開となっており、第１の供給弁１１ａ、第２の排気弁１２ｂ、第１の均圧弁１３、第２の均圧弁１５、第１の導出弁１６ａ、空気槽元弁１７が閉となっている。
【００５７】
状態Ｓ４では、第２の供給弁１１ｂ及び第２の導出弁１６ｂが開いているため、圧縮機４によって圧縮された原料空気は、供給配管Ｌ１、配管Ｌ１Ｂ及び一次配管Ｌ８Ｂをこの順に経由して第２の吸着槽５Ｂ内に導入され、第２の吸着槽５Ｂ内が加圧される。そして、原料空気中の酸素、二酸化炭素等の窒素ガス以外の成分が第２の吸着槽５Ｂ内の吸着剤８に吸着されて窒素が濃縮された窒素富化ガスが得られる。得られた窒素富化ガスは、二次配管Ｌ９Ｂ、配管Ｌ４Ｂ、導出配管Ｌ４をこの順に経由して第２の吸着槽５Ｂから図示略の製品ガス槽へ導出される。
【００５８】
状態Ｓ４では、排気集合弁１２及び第１の排気弁１２ａが開いているため、第１の吸着槽５Ａは、一次配管Ｌ８Ａ、配管Ｌ２Ａ及び排気配管Ｌ２をこの順に経由して大気に開放されている。そのため、第１の吸着槽５Ａ内が減圧され、第１の吸着槽５Ａ内の吸着剤８から酸素ガス等の吸着成分が脱離し、排気ガスとして排気配管Ｌ２を経由して第１の吸着槽５Ａから排出される。これにより、第１の吸着槽５Ａ内の吸着剤８の再生が開始する。
【００５９】
次に、減圧再生工程の状態Ｓ５について説明する。
状態Ｓ５では導入弁１９が開、排気集合弁１２が閉となっている点以外は、減圧再生工程の状態Ｓ４と同様の弁の開閉状態である。
状態Ｓ５では、導入弁１９が開いているため、圧縮原料空気槽６に貯留された圧縮された原料空気は、分岐配管Ｌ７を介して吸引器７の第１の導入口７ａに導入される。この際、分岐配管Ｌ７には設けられている減圧弁１８により、吸引器７に導入される圧縮された原料空気の圧力を調整してもよい。
【００６０】
減圧再生工程では、圧縮原料空気槽６に貯留された圧縮された原料空気が吸引器７の第１の導入口７ａに導入される。これにより、第２の導入口７ｂと接続される吸引配管Ｌ１０を介して、第１の吸着槽５Ａ内が吸引器７によってさらに減圧される。その結果、第１の吸着槽５Ａ内の吸着剤８の吸着成分の脱離が促進され、脱離効率がよくなる。
状態Ｓ６を経て第１の吸着槽５Ａ内の吸着剤８の再生が完了する。
【００６１】
従来の方法においては、単に第１の吸着槽５Ａ内を大気開放していた。この場合、徐々に第１の吸着槽５Ａ内の圧力は大気圧となるため、吸着剤８における吸着成分の脱離効率を上げることはできない。
これに対してガス分離方法（１）によれば、第１の吸着槽５Ａ内の圧力を吸引器７により大気圧からさらに減圧できる。よって、従来の装置と比較して吸着成分の脱離効率が向上する。
【００６２】
次に、減圧再生工程の状態Ｓ６について説明する。状態Ｓ６では第１の排気弁１２ａ及び導入弁１９が開状態でも閉状態でもよい点以外は、減圧再生工程の状態Ｓ５と同様の弁の開閉状態である。
第１の排気弁１２ａ及び導入弁１９の両方が開状態である場合、第１の吸着槽５Ａ内の吸着剤８から脱離した窒素ガス以外の成分が排気配管Ｌ２を経由して排出される。
【００６３】
第１の吸着槽５Ａが減圧再生工程にある際、再生弁１４は開状態でも閉状態でもよい。再生弁１４が開状態である場合、第２の吸着槽５Ｂ内の窒素富化ガスの一部は、二次配管Ｌ９Ｂ、第２の均圧配管Ｌ５の一部、再生配管Ｌ６、二次配管Ｌ９Ａを介して、第１の吸着槽５Ａの二次側から第１の吸着槽５Ａ内に導入される。これにより、第１の吸着槽５Ａ内が窒素富化ガスによってパージされ、第１の吸着槽５Ａ内の吸着剤８の再生が促進される。
【００６４】
このように、ガス分離方法（１）では、第１の均圧工程及び第２の均圧工程で、圧縮機４の二次側に配置された圧縮原料空気槽に圧縮された原料空気を貯留している。ただし、第１の均圧工程及び第２の均圧工程のいずれか一方で圧縮機４の二次側に配置された圧縮原料空気槽に圧縮された原料空気を貯留してもよい。
【００６５】
（作用効果）
以上説明したガス分離方法（１）にあっては、減圧再生工程で圧縮原料空気槽６の二次側に配置された吸引器７に、圧縮原料空気槽６に貯留された圧縮された原料空気を導入することで、吸引配管Ｌ１０を介して第１の吸着槽５Ａ内をさらに減圧するため、吸着剤に吸着した成分を脱離させる際に真空ポンプを使用する必要がなくなる。そのため、設備の故障、メンテナンスコスト及び設備面積の増大を抑制できる。そして、ガス分離方法（１）では第１の均圧工程及び第２の均圧工程のいずれか一方又は両方で、圧縮原料空気槽６に圧縮された原料空気を貯留するため、圧縮機４に供給する原料空気の量を増やす必要がなくなり、圧縮機の大型化及び圧縮機の消費電力を抑制できる。
さらにガス分離方法（１）では、加圧吸着工程で圧縮された原料空気を吸引器７に導入することで、吸引配管Ｌ１０を介して第２の吸着槽５Ｂ内を吸引器７でさらに減圧するため、吸着剤の吸着成分の脱離効率がよくなり、吸着剤の吸着能が十分に回復しやすくなる。その結果、製品ガスの純度が向上する。
【００６６】
ガス分離方法（１）によれば、圧縮機４で圧縮された原料ガスを連続的に吸引器に供給する必要がなくなる。そのために、特許文献２に記載の混合気体の分離方法について前述したように、圧縮機の大型化等の問題の解決を目的として加圧された空気を間欠的にエジェクターに供給しようとする場合、圧縮機に過度の負荷がかかることに起因する、圧縮機の故障を回避できる。
【００６７】
＜第２の実施形態＞
（ガス分離装置）
以下、本発明の一実施形態である第２の実施形態に係るガス分離装置２の構成について説明する。ガス分離装置１と同様に原料ガスが原料空気である場合においては、ガス分離装置２は、窒素ガスを含む原料空気から窒素富化ガスを製造する窒素富化ガス製造装置であるともいえる。そして、ガス分離装置２の説明において、ガス分離装置１で説明した構成と同一の構成については、同一の語及び同一の符号を用いてその説明を省略する。
【００６８】
図２は、ガス分離装置２の構成の一例を示す模式図である。図２に示すように、ガス分離装置２は、圧縮機４と第１の吸着槽５Ａと第２の吸着槽５Ｂと圧縮原料空気槽６と吸引器７とを備える。そして、ガス分離装置２は供給配管Ｌ１と排気配管Ｌ２と第１の均圧配管Ｌ３と導出配管Ｌ４と第２の均圧配管Ｌ５と再生配管Ｌ６と分岐配管Ｌ７と一次配管Ｌ８Ａ，Ｌ８Ｂと二次配管Ｌ９Ａ，Ｌ９Ｂと吸引配管Ｌ１０とをさらに備える。
以下にガス分離装置２の各構成要素に関して詳しく説明を行う。
【００６９】
吸引配管Ｌ１０は、吸引器７によって第１の吸着槽５Ａ内及び第２の吸着槽５Ｂ内を減圧するための配管である。第２の実施形態においては、吸引配管Ｌ１０の第１の端部は、配管Ｌ１０Ａと配管Ｌ１０Ｂとに分岐されている。そして、吸引配管Ｌ１０の第２の端部は、吸引器７の第２の導入口７ｂと接続されている。
配管Ｌ１０Ａの端部は一次配管Ｌ８Ａと接続点Ａ３で接続されている。また、配管Ｌ１０Ｂの端部は一次配管Ｌ８Ｂと接続点Ｂ３で接続されている。そして、配管Ｌ１０Ａには第１の吸引弁２１ａが設けられ、配管Ｌ１０Ｂには第２の吸引弁２１ｂが設けられている。
【００７０】
（作用効果）
以上説明したガス分離装置２は、ガス分離装置１と同様の作用効果を奏する。
【００７１】
（ガス分離方法）
以下、本発明の一実施形態である第２の実施形態に係るガス分離方法（以下、「ガス分離方法（２）」と記載する。）について図２及び表２を参照しながら説明する。ガス分離方法（１）と同様に原料ガスが原料空気である場合においては、ガス分離方法（２）は窒素ガスを含む原料空気から窒素富化ガスを製造する窒素富化ガス製造方法（２）であるともいえる。そして、ガス分離方法（２）の説明において、ガス分離方法（１）で説明した構成と同一の構成については、同一の語及び同一の符号を用いてその説明を省略する。
【００７２】
表２は、ガス分離方法（２）における弁開閉動作の一例である。なお、表２中「開ｏｒ閉」と記載のある欄及び「閉ｏｒ開」と記載のある欄では、表中の弁番号で指定される弁の開閉状態が開状態でも閉状態でもどちらでもよい。
【００７３】
【表２】
2020025931.tif 000004
【００７４】
次に、表２を参照しながら第２の均圧工程から順にガス分離方法（２）について詳細に説明する。
【００７５】
ガス分離方法（２）の第２の均圧工程では、ガス分離方法（１）の第２の均圧工程と同様に、加圧吸着工程を終えた第２の吸着槽５Ｂ内に残留する相対的に高圧のガスを、減圧再生工程が終了している第１の吸着槽５Ａ内に回収している。そして圧縮機４から吐出される圧縮された原料空気が、圧縮原料空気槽６内へ導入され、圧縮原料空気槽６内で貯留される。
【００７６】
次に、ガス分離方法（２）の加圧吸着工程について説明する。
ガス分離方法（２）の加圧吸着工程の状態Ｓ１では、ガス分離方法（１）の加圧吸着工程の状態Ｓ１と同様に、窒素富化ガスが二次配管Ｌ９Ａ、配管Ｌ４Ａ、導出配管Ｌ４をこの順に経由して第１の吸着槽５Ａから図示略の製品ガス槽へ導出される。そして、状態Ｓ１では、第２の排気弁１２ｂが開いているため、第２の吸着槽５Ｂ内が減圧される。その結果、第２の吸着槽５Ｂ内の吸着剤８から酸素ガス等の吸着成分が脱離し、排気ガスとして排気配管Ｌ２を経由して第２の吸着槽５Ｂから排出される。これにより、第２の吸着槽５Ｂ内の吸着剤８の再生が開始する。
【００７７】
次に、ガス分離方法（２）の加圧吸着工程の状態Ｓ２について説明する。表２に示すように、ガス分離方法（２）の加圧吸着工程の状態Ｓ２では、導入弁１９及び第２の吸引弁２１ｂが開、第２の排気弁１２ｂが閉となっている点以外は、状態Ｓ１と同様の弁の開閉状態である。
【００７８】
状態Ｓ２では、導入弁１９が開いているため、圧縮原料空気槽６に貯留されている圧縮された原料空気は、分岐配管Ｌ７を介して吸引器７の第１の導入口７ａに導入される。そして、第２の吸引弁２１ｂが開いているため、第２の導入口７ｂと接続される吸引配管Ｌ１０を介して、第２の吸着槽５Ｂ内が吸引器７によってさらに減圧される。
その後、状態Ｓ３を経て第２の吸着槽５Ｂ内の吸着剤８の再生が完了する。
第１の吸着槽５Ａが加圧吸着工程にある際、再生弁１４は開状態でも閉状態でもよい。
【００７９】
次に、ガス分離方法（２）の第１の均圧工程について説明する。
ガス分離方法（２）の第１の均圧工程では、ガス分離方法（１）の第１の均圧工程と同様に、加圧吸着工程を終えた第１の吸着槽５Ａ内に残留する相対的に高圧のガスを、減圧再生工程が終了している第２の吸着槽５Ｂ内に回収している。そして、圧縮機４から吐出される圧縮された原料空気が、圧縮原料空気槽６内へ導入され、圧縮原料空気槽６内で貯留される。
【００８０】
次に、ガス分離方法（２）の減圧再生工程について説明する。
ガス分離方法（２）の減圧再生工程の状態Ｓ４では、ガス分離方法（１）の減圧再生工程の状態Ｓ４と同様に、窒素富化ガスが第２の吸着槽５Ｂから図示略の製品ガス槽へ導出される。そして、第１の吸着槽５Ａ内の吸着剤８から酸素ガス等の吸着成分が脱離し、排気ガスとして排気配管Ｌ２を経由して第１の吸着槽５Ａから排出される。これにより、第１の吸着槽５Ａ内の吸着剤８の再生が開始する。
【００８１】
次に、ガス分離方法（２）の減圧再生工程の状態Ｓ５について説明する。表２に示すように、ガス分離方法（２）の減圧再生工程の状態Ｓ５では、導入弁１９及び第１の吸引弁２１ａが開、第１の排気弁１２ａが閉となっている点以外は、状態Ｓ４と同様の弁の開閉状態である。
状態Ｓ５では、圧縮原料空気槽６に貯留された圧縮された原料空気が吸引器７の第１の導入口７ａに導入される。これにより、第２の導入口７ｂと接続される吸引配管Ｌ１０を介して、第１の吸着槽５Ａ内が吸引器７によってさらに減圧される。その結果、ガス分離方法（１）と比較して、第１の吸着槽５Ａ内の吸着剤８の吸着成分の脱離がさらに促進され、脱離効率がさらによくなる。
その後状態Ｓ６を経て第１の吸着槽５Ａ内の吸着剤８の再生が完了する。
第１の吸着槽５Ａが減圧再生工程にある際、再生弁１４は開状態でも閉状態でもよい。
【００８２】
（作用効果）
以上説明したガス分離方法（２）にあっては、ガス分離方法（１）と同様の作用効果を奏する。
【００８３】
＜第３の実施形態＞
（ガス分離装置）
以下、本発明の一実施形態である第３の実施形態に係るガス分離装置３の構成について説明する。ガス分離装置１と同様に原料ガスが原料空気である場合においては、ガス分離装置３は、窒素ガスを含む原料空気から窒素富化ガスを製造する窒素富化ガス製造装置であるともいえる。そして、ガス分離装置３の説明において、ガス分離装置１及びガス分離装置２で説明した構成と同一の構成については、同一の語及び同一の符号を用いてその説明を省略する。
【００８４】
図３は、ガス分離装置３の構成の一例を示す模式図である。図３に示すように、ガス分離装置３は、圧縮機４と第１の吸着槽５Ａと第２の吸着槽５Ｂと第１の圧縮原料空気槽６ａと第２の圧縮原料空気槽６ｂと吸引器７とを備える。そして、ガス分離装置３は供給配管Ｌ１と排気配管Ｌ２と第１の均圧配管Ｌ３と導出配管Ｌ４と第２の均圧配管Ｌ５と再生配管Ｌ６と分岐配管Ｌ１１と一次配管Ｌ８Ａ，Ｌ８Ｂと二次配管Ｌ９Ａ，Ｌ９Ｂとをさらに備える。
以下にガス分離装置３の各構成要素に関して詳しく説明を行う。
【００８５】
第３の実施形態では第１の圧縮原料空気槽６ａ及び第２の圧縮原料空気槽６ｂが、分岐配管Ｌ１１に設けられている。第１の圧縮原料空気槽６ａ及び第２の圧縮原料空気槽６ｂには圧縮された原料空気の残部が貯留される。すなわち、圧縮機４から供給される原料空気から、吸着槽に導入された分の原料空気を差し引いた残りが、第１の圧縮原料空気槽６ａ及び第２の圧縮原料空気槽６ｂに貯留される。
第１の圧縮原料空気槽６ａ及び第２の圧縮原料空気槽６ｂは、圧縮された原料空気を貯留できる形態であれば特に限定されない。
【００８６】
第３の実施形態では分岐配管Ｌ１１が、供給配管Ｌ１から分岐する配管である。分岐配管Ｌ１１の第１の端部は、分岐点Ｄ４で配管Ｌ１１Ａと配管Ｌ１１Ｂとに分岐されている。分岐配管Ｌ１１の第２の端部は大気開放されている。
第３の実施形態では配管Ｌ１１Ａが供給配管Ｌ１上の分岐点Ｄ１から分岐している。分岐点Ｄ１と分岐点Ｄ４との間の配管Ｌ１１Ａには、第１の空気槽元弁１７ａ、第１の圧縮原料空気槽６ａ、第１の導入弁１９ａが一次側からこの順に設けられている。
第３の実施形態では配管Ｌ１１Ｂが供給配管Ｌ１上の分岐点Ｄ３から分岐している。分岐点Ｄ３は、分岐点Ｄ１の一次側に位置している。分岐点Ｄ３と分岐点Ｄ４との間の配管Ｌ１１Ｂには、第１の空気槽元弁１７ｂ、第２の圧縮原料空気槽６ｂ、第２の導入弁１９ｂが一次側からこの順に設けられている。
【００８７】
吸引器７は、第１の圧縮原料空気槽６ａ及び第２の圧縮原料空気槽６ｂの二次側の分岐配管Ｌ１１に設けられている。分岐点Ｄ４と吸引器７との間の分岐配管Ｌ１１に減圧弁１８が設けられている。
【００８８】
（作用効果）
以上説明したガス分離装置３は、ガス分離装置１と同様の作用効果を奏する。
【００８９】
（ガス分離方法）
以下、本発明の一実施形態である第３の実施形態に係るガス分離方法（以下、「ガス分離方法（３）」と記載する。）について図３及び表３を参照しながら説明する。ガス分離方法（１）と同様に原料ガスが原料空気である場合においては、ガス分離方法（３）は窒素ガスを含む原料空気から窒素富化ガスを製造する窒素富化ガス製造方法（３）であるともいえる。そして、ガス分離方法（３）の説明において、ガス分離方法（１）で説明した構成と同一の構成については、同一の語及び同一の符号を用いてその説明を省略する。
【００９０】
表３は、ガス分離方法（３）における弁開閉動作の一例である。なお、表３中「開ｏｒ閉」と記載のある欄及び「閉ｏｒ開」と記載のある欄では、表中の弁番号で指定される弁の開閉状態が開状態でも閉状態でもどちらでもよい。
【００９１】
【表３】
2020025931.tif 000005
【００９２】
次に、表３を参照しながら第２の均圧工程から順にガス分離方法（３）について詳細に説明する。
【００９３】
ガス分離方法（３）の第２の均圧工程では、第２の吸着槽５Ｂ内に残留する相対的に高圧のガスを第１の吸着槽５Ａ内に回収している。そして圧縮機４から吐出される圧縮された原料空気が、第１の圧縮原料空気槽６ａ内へ導入され、第１の圧縮原料空気槽６ａ内で貯留される。
【００９４】
次に、ガス分離方法（３）の加圧吸着工程について説明する。
ガス分離方法（３）の加圧吸着工程の状態Ｓ１では、ガス分離方法（１）の加圧吸着工程の状態Ｓ１と同様に、窒素富化ガスが第１の吸着槽５Ａから図示略の製品ガス槽へ導出される。そして、状態Ｓ１では、第２の排気弁１２ｂが開いているため、第２の吸着槽５Ｂ内が減圧される。その結果、第２の吸着槽５Ｂ内の吸着剤８から酸素ガス等の吸着成分が脱離し、排気ガスとして排気配管Ｌ２を経由して第２の吸着槽５Ｂから排出される。これにより、第２の吸着槽５Ｂ内の吸着剤８の再生が開始する。
【００９５】
次に、ガス分離方法（３）の加圧吸着工程の状態Ｓ２について説明する。表３に示すように、ガス分離方法（３）の加圧吸着工程の状態Ｓ２では、第２の導入弁１９ｂが開となっている点以外は、状態Ｓ１と同様の弁の開閉状態である。
【００９６】
状態Ｓ２では、第２の導入弁１９ｂが開いているため、第２の圧縮原料空気槽６ｂに貯留された圧縮された原料空気が、分岐配管Ｌ１１を介して吸引器７の第１の導入口７ａに導入される。そして、第２の排気弁１２ｂが開いているため、第２の導入口７ｂと接続される吸引配管Ｌ１０を介して、第２の吸着槽５Ｂ内が吸引器７によってさらに減圧される。
その後、状態Ｓ３を経て第２の吸着槽５Ｂ内の吸着剤８の再生が完了する。
第１の吸着槽５Ａが加圧吸着工程にある際、再生弁１４は開状態でも閉状態でもよい。
【００９７】
次に、ガス分離方法（３）の第１の均圧工程について説明する。
ガス分離方法（３）の第１の均圧工程では、第１の吸着槽５Ａ内に残留する相対的に高圧のガスを第２の吸着槽５Ｂ内に回収している。そして、圧縮機４から吐出される圧縮された原料空気が、第２の圧縮原料空気槽６ｂ内へ導入され、第２の圧縮原料空気槽６ｂ内で貯留される。
【００９８】
次に、ガス分離方法（３）の減圧再生工程について説明する。
ガス分離方法（３）の減圧再生工程の状態Ｓ４では、ガス分離方法（１）の加圧吸着工程の状態Ｓ４と同様に、窒素富化ガスが第２の吸着槽５Ｂから図示略の製品ガス槽へ導出される。そして、状態Ｓ４では、第１の排気弁１２ａが開いているため、第１の吸着槽５Ａ内が減圧される。その結果、第１の吸着槽５Ａ内の吸着剤８から酸素ガス等の吸着成分が脱離し、排気ガスとして排気配管Ｌ２を経由して第１の吸着槽５Ａから排出される。その結果、第１の吸着槽５Ａ内の吸着剤８の再生が開始する。
【００９９】
次に、ガス分離方法（３）の減圧再生工程の状態Ｓ５について説明する。表３に示すように、ガス分離方法（３）の減圧再生工程の状態Ｓ５では、第１の導入弁１９ａが開となっている点以外は、状態Ｓ４と同様の弁の開閉状態である。
【０１００】
状態Ｓ５では、第１の導入弁１９ａが開いているため、第１の圧縮原料空気槽６ａに貯留された圧縮された原料空気が、分岐配管Ｌ１１を介して吸引器７の第１の導入口７ａに導入される。そして、第１の排気弁１２ａが開いているため、第２の導入口７ｂと接続される吸引配管Ｌ１０を介して、第１の吸着槽５Ａ内が吸引器７によってさらに減圧される。
その後状態Ｓ６を経て第１の吸着槽５Ａ内の吸着剤８の再生が完了する。
第１の吸着槽５Ａが減圧再生工程にある際、再生弁１４は開状態でも閉状態でもよい。
【０１０１】
（作用効果）
以上説明したガス分離方法（３）にあっては、ガス分離方法（１）と同様の作用効果を奏する。
【０１０２】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されない。また、本発明は特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が加えられてよい。
【０１０３】
＜実施例＞
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。
【０１０４】
（実施例１）
実施例１では図１に示すガス分離装置１を用いて、表１に示す弁開閉動作にしたがって、窒素ガス以外の成分と窒素ガスとを分離し、窒素富化ガスを製造した。実施例１で窒素富化ガスの製造中の各吸着槽の最低圧力［ｋＰａＧ］を測定し、製品ガス中の酸素濃度［ｖｏｌ．ｐｐｍ］を測定した。その結果を加圧吸着工程及び均圧工程の実施時間とともに表５に示す。
【０１０５】
（比較例１）
図４に示す従来の分離装置１０１を用意した。従来の分離装置１０１は、圧縮機４と第１の吸着槽５Ａと第２の吸着槽５Ｂとを備える。そして、ガス分離装置１は供給配管Ｌ１と排気配管Ｌ２と第１の均圧配管Ｌ３と導出配管Ｌ４と第２の均圧配管Ｌ５と再生配管Ｌ６と一次配管Ｌ８Ａ，Ｌ８Ｂと二次配管Ｌ９Ａ，Ｌ９Ｂとをさらに備える。すなわち、従来の分離装置１０１は、圧縮原料空気槽６、吸引器７及び分岐配管Ｌ７を備えない点以外は、ガス分離装置１と同様の装置構成である。
【０１０６】
従来の分離装置１０１を用いて、製品ガス流量、圧縮された原料空気の供給流量、再生ガスの流量等の諸条件を実施例１と同様の条件として、表４に示す弁開閉動作にしたがって窒素ガスを製造した。比較例１で窒素ガスの製造中の各吸着槽の最低圧力［ｋＰａＧ］を測定し、製品ガス中の酸素濃度［ｖｏｌ．ｐｐｍ］を測定した。その結果を加圧吸着工程及び均圧工程の実施時間とともに表５に示す。
【０１０７】
【表４】
2020025931.tif 000006
【０１０８】
【表５】
2020025931.tif 000007
【０１０９】
表５に示すように、実施例１の結果から圧縮された原料空気の供給流量を増やさずとも、製品ガスの流量を維持でき、かつ、製品ガス中の酸素濃度が低下し、製品ガスの純度が向上することが確認できた。
製品ガス中の酸素濃度が低下していることから、実施例１の結果から、製品ガスの流量を増やした場合でも、製品ガスの純度を維持できることが判る。そのため、本発明の窒素富化ガス製造装置によれば、製品ガスの生産効率が向上することが示唆される。
圧縮された原料空気の供給流量を増やさずとも、製品ガスの流量を維持できることから、装置が小型化し、製品ガスの流量に対して必要となる原料空気の流量を抑制でき、製品ガスの収率がよくなることが示唆される。
【符号の説明】
【０１１０】
１，２，３…ガス分離装置、４…圧縮機、５Ａ…第２の吸着槽５Ｂ…第２の吸着槽、６…圧縮原料空気槽、７…吸引器、８…吸着剤、１０１…従来の分離装置、Ｌ１…供給配管、Ｌ２…排気配管、Ｌ３…第１の均圧配管、Ｌ４…導出配管、Ｌ５…第２の均圧配管、Ｌ６…再生配管、Ｌ７，Ｌ１１…分岐配管、Ｌ８Ａ，Ｌ８Ｂ…一次配管、Ｌ９Ａ，Ｌ９Ｂ…二次配管、Ｌ１０…吸引配管
【図１】
2020025931.tif 000008
【図２】
2020025931.tif 000009
【図３】
2020025931.tif 000010
【図４】
2020025931.tif 000011