(57)【要約】【課題】比較的簡素な構成によって、吸着ユニット内に収容された吸着材の粉化を確実に防止することができるガス製造装置を提供する。【解決手段】吸着材１０が収納される吸着材収納部１０ａを吸着ユニット本体１１ａ内に備え、吸着ユニット本体１１ａの吸着材収納部１０ａより上側の位置に上側ガス流入・流出口１を、吸着材収納部より下側の位置に下側ガス流入・流出口２を備え、下板３に下方支持された吸着材層１０ｂを上部より覆うガス流通可能な柔軟部材４からなる緩衝部材層４ａを備え、緩衝部材層４ａの上側に載置された上板５を備え、下板３から吸着材層１０ｂ、緩衝部材層４ａ及び上板５を貫通して、上板５の上側に突出する貫通突出部材６と、貫通突出部材６の突出端６ａ側から上板５を下方に付勢する付勢手段７とを、上板５の広がり方向で均等分散して設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のガス成分を含む原料ガスを、吸着材を収納してなる吸着ユニット内に流入させるとともに、前記吸着材に吸着される被吸着成分が除去された除去ガスを前記吸着ユニット外に流出させる吸着工程と、
前記吸着工程の後に、前記除去ガスを前記吸着ユニット内から放出して前記吸着ユニット内を均圧する吸着後均圧工程と、
前記吸着後均圧工程の後、前記吸着材に吸着された状態にある前記被吸着成分を前記吸着材から脱着して、前記吸着ユニット内から取り出す脱着工程と、
前記脱着工程の後、前記除去ガスを前記吸着ユニット内に戻して前記吸着ユニット内を均圧する脱着後均圧工程と、を順次実行し、
前記被吸着成分若しくは前記除去ガスが濃縮された製品ガスを得るガス製造装置であって、
前記吸着材が収納される吸着材収納部を吸着ユニット本体内に備え、
前記吸着ユニット本体の前記吸着材収納部より上側の位置に上側ガス流入・流出口を、前記吸着材収納部より下側の位置に下側ガス流入・流出口を備え、
前記吸着材を下支えするとともに、ガス流通可能な板材からなる下板を前記吸着ユニット本体に固定して備え、
前記下板に下方支持された吸着材層を上部より覆うガス流通可能な柔軟部材からなる緩衝部材層を備え、
前記緩衝部材層の上側に載置され、ガス流通可能な板材からなる上板を上下方向に移動可能に備え、
前記下板から前記吸着材層、前記緩衝部材層及び前記上板を貫通して、前記上板の上側に突出する貫通突出部材と、前記貫通突出部材の突出端側から前記上板を下方に付勢する付勢手段とを、前記上板の広がり方向で均等分散して設けたガス製造装置。
【請求項２】
前記上側ガス流入・流出口若しくは前記下側ガス流入・流出口の何れかと連通する製品ガス回収部を備え、前記吸着工程において前記除去ガスを前記製品ガスとして前記製品ガス回収部に回収する請求項１に記載のガス製造装置。
【請求項３】
前記上側ガス流入・流出口若しくは前記下側ガス流入・流出口の何れかと連通する製品ガス回収部を備え、前記脱着工程において前記吸着材から脱着した前記被吸着成分を前記製品ガスとして前記製品ガス回収部に回収する請求項１に記載のガス製造装置。
【請求項４】
前記被吸着成分が、酸素ガス、窒素ガス、二酸化炭素ガス、メタンガス及び水から選択される何れか１つである請求項１から３の何れか１項に記載のガス製造装置。
【請求項５】
前記原料ガスが空気である請求項４記載のガス製造装置。
【請求項６】
前記吸着材の層が、ガス成分を吸着する下側吸着材の層と、前記下側吸着材の層の上に配置される水分を吸着する上側吸着材の層とからなる請求項１から５の何れか１項に記載のガス製造装置。
【請求項７】
前記下板と前記上板とが多孔質板で構成され、前記吸着材は粒状又はペレット状の形状として、前記多孔質板の孔径が前記粒状又はペレット状の吸着材の直径より小さい請求項１から６の何れか１項に記載のガス製造装置。
【請求項８】
前記柔軟部材が、不織布、スポンジ又は金網で構成された請求項１から７の何れか１項に記載のガス製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のガス成分を含む原料ガスを、吸着材を収納してなる吸着ユニット内に流入させるとともに、前記吸着材に吸着される被吸着成分が除去された除去ガスを前記吸着ユニット外に流出させる吸着工程と、
前記吸着工程の後に、前記除去ガスを前記吸着ユニット内から放出して前記吸着ユニット内を均圧する吸着後均圧工程と、
前記吸着後均圧工程の後、前記吸着材に吸着された状態にある前記被吸着成分を前記吸着材から脱着して、前記吸着ユニット内から取り出す脱着工程と、
前記脱着工程の後、前記除去ガスを前記吸着ユニット内に戻して前記吸着ユニット内を均圧する脱着後均圧工程と、を順次実行し、
前記被吸着成分若しくは前記除去ガスが濃縮された製品ガスを得るガス製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような、吸着工程、吸着後均圧工程、脱着工程及び脱着後均圧工程を、いわゆる圧力スイング方式によって順次実行することで、原料ガスに含まれる成分を濃縮して、その濃縮した成分を製品ガスとする従来のガス製造装置として、例えば、下記の引用文献１には、吸着材が収納された吸着ユニットを備え、吸着ユニット内に流入させる原料ガスを炭化水素ガス又は炭酸ガス等の不純物を含む水素含有ガスとし、吸着材に吸着される被吸着成分を不純物として、吸着工程において水素含有ガスから不純物が除去された除去ガスとしての水素濃縮ガスを製品ガスとして回収するガス製造装置が開示されている。
【０００３】
また、下記の引用文献２には、吸着材が収納された吸着ユニットを備え、吸着ユニット内に流入させる原料ガスを空気が含まれたメタン含有ガスとして、吸着材に吸着される被吸着成分をメタンとして、吸着工程において吸着材に吸着されたメタンを、脱着工程において吸着材して製品ガスとして回収するガス製造装置が開示されている。
【０００４】
引用文献２のガス製造装置は、脱着後均圧工程において吸着ユニット内の圧力を上げるために、通常のガス製造装置において設けられている除去ガス流入口の他に、大気中の空気を流入させる空気流入口を除去ガス流入口の反対側の位置に設けて、除去ガス流入口と空気流入口との２カ所から吸着ユニット内にガスを流入するので、除去ガス流入口のみから除去ガスを吸着ユニット内に供給する場合に比べて、吸着ユニット内に流入するガスの流速を遅くすることができる。これにより、吸着ユニットに収容される吸着材が、ガスの流入によって流動することを抑制し、吸着材の粉化が防止されている。
【０００５】
また、下記の引用文献３には、吸着材が収納された吸着ユニットを備え、吸着ユニット内に流入させる原料ガスを空気として、吸着ユニットの吸着材に吸着される被吸着成分を二酸化炭素及び水蒸気として、吸着工程において、空気から二酸化炭素及び水蒸気が除去された除去ガスを回収するためのガス製造装置が開示されている。
【０００６】
引用文献３のガス製造装置は、吸着ユニットにおいて、水蒸気を吸着する大粒径の吸着材により形成される吸着材層が、二酸化炭素を吸着する小粒径の吸着材による吸着材層の上部に形成され、原料ガス、除去ガス及び被吸着成分の流入・流出時に、水吸着した大粒径の吸着材の重みによって小粒径の吸着材の流動を抑制して、吸着材の粉化が防止されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−３３８２０７号公報
【特許文献２】特開２０１１−２０１９６９号公報
【特許文献３】特開平１０−１１３５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示の技術では、各工程における吸着ユニット内のガスの流通に伴って吸着材が流動し、吸着材が粉化するという問題が生じる。
【０００９】
また、特許文献２に開示の技術では、通常のガス製造装置において設けられている除去ガス流入口の他に、吸着ユニット内に大気中の空気を流入させる空気流入口を設けることが必要であることに加え、空気流入口と除去ガス流入口とから夫々空気と除去ガスとを同時に吸着ユニット内に流入させる制御装置が必要となるので、ガス製造の構成が複雑になるという問題がある。また、この特許文献２に開示の技術では、脱着後均圧工程を除く、吸着工程、吸着後均圧工程及び脱着工程における吸着材の流動を抑制することができず、これらの工程における吸着材の粉化を防止することができない。
【００１０】
また、特許文献３に開示の技術では、吸着ユニット内のガスの流速が、大粒径の吸着材の流動が発生する流速以上となる場合には、大粒径の吸着材の流動、及び、小粒径の吸着材が流動し、吸着材の粉化が生じることとなる。
【００１１】
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、比較的簡素な構成によって、吸着ユニット内に収容された吸着材の粉化を確実に防止することができるガス製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的を達成するための本発明に係るガス製造装置は、
複数のガス成分を含む原料ガスを、吸着材を収納してなる吸着ユニット内に流入させるとともに、前記吸着材に吸着される被吸着成分が除去された除去ガスを前記吸着ユニット外に流出させる吸着工程と、
前記吸着工程の後に、前記除去ガスを前記吸着ユニット内から放出して前記吸着ユニット内を均圧する吸着後均圧工程と、
前記吸着後均圧工程の後、前記吸着材に吸着された状態にある前記被吸着成分を前記吸着材から脱着して、前記吸着ユニット内から取り出す脱着工程と、
前記脱着工程の後、前記除去ガスを前記吸着ユニット内に戻して前記吸着ユニット内を均圧する脱着後均圧工程と、を順次実行し、
前記被吸着成分若しくは前記除去ガスが濃縮された製品ガスを得るガス製造装置であって、その第１特徴構成は、
前記吸着材が収容される吸着材収納部を吸着ユニット本体内に備え、
前記吸着ユニット本体の前記吸着材収納部より上側の位置に上側ガス流入・流出口を、前記吸着材収納部より下側の位置に下側ガス流入・流出口を備え、
前記吸着材を下支えするとともに、ガス流通可能な板材からなる下板を前記吸着ユニット本体に固定して備え、
前記下板に下方支持された吸着材層を上部より覆うガス流通可能な柔軟部材からなる緩衝部材層を備え、
前記緩衝部材層の上側に載置され、ガス流通可能な板材からなる上板を上下方向に移動可能に備え、
前記下板から前記吸着材層、前記緩衝部材層及び前記上板を貫通して、前記上板の上側に突出する貫通突出部材と、前記貫通突出部材の突出端側から前記上板を下方に付勢する付勢手段とを、前記上板の広がり方向で均等分散して設けた点にある。
【００１３】
上記ガス製造装置の第１特徴構成によれば、吸着ユニット本体内において、下板から吸着材層、緩衝部材層及び上板を貫通して、上板の上側に突出する貫通突出部材と、貫通突出部材の突出端側から上板を下方に付勢する付勢手段とが設けられているので、付勢手段による上板を下方に付勢する付勢力によって、緩衝部材層を形成する柔軟部材が圧縮された状態となり、この圧縮状態にある柔軟部材の弾力性で、吸着材の表面全体に柔軟部材が接触する状態で、吸着材を下方に向かって押圧することができる。
【００１４】
また、貫通突出部材と付勢手段とが上板の広がり方向で均等分散して設けられているので、上板によって押圧される柔軟部材を介して、吸着材が上板の広がり方向において均等に下方に向かって押圧された状態となる。よって、製品ガスを得るために順次実施される吸着工程、吸着後均圧工程、脱着工程及び脱着後均圧工程において、吸着ユニットへの原料ガスの流入、被吸着成分の流出、若しくは、除去ガスの流入・流出に伴って発生する吸着材の流動を、比較的簡素な構成によって抑制して、吸着材の粉化を確実に防止することができる。
【００１５】
本発明に係るガス製造装置の第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記上側ガス流入・流出口若しくは前記下側ガス流入・流出口の何れかと連通する製品ガス回収部を備え、前記吸着工程において前記除去ガスを前記製品ガスとして前記製品ガス回収部に回収する点にある。
【００１６】
上記ガス製造装置の第２特徴構成によれば、吸着工程において吸着材に吸着されずに吸着ユニット外に流出する除去ガスを製品ガスとして製品ガス回収部に回収することができる。
【００１７】
本発明に係るガス製造装置の第３特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記上側ガス流入・流出口若しくは前記下側ガス流入・流出口の何れかと連通する製品ガス回収部を備え、前記脱着工程において前記吸着材から脱着した前記被吸着成分を前記製品ガスとして前記製品ガス回収部に回収する点にある。
【００１８】
上記ガス製造装置の第３特徴構成によれば、脱着工程において吸着材から脱着して吸着ユニットから取り出される被吸着成分を製品ガスとしてガス回収部に回収することができる。
【００１９】
本発明に係るガス製造装置の第４特徴構成は、上記第１乃至第３特徴構成の何れかに加えて、
前記被吸着成分が、酸素ガス、窒素ガス、二酸化炭素ガス、メタンガス及び水から選択される点にある。
【００２０】
上記ガス製造装置の第４特徴構成によれば、原料ガスから酸素ガス、窒素ガス、二酸化炭素ガス、メタンガス及び水から選択した成分を被吸着成分として吸着材に吸着させることができる。よって、吸着工程では、原料ガスから酸素ガス、窒素ガス、二酸化炭素ガス、メタンガス及び水から選択した成分を吸着材に吸着して除去した除去ガスを得ることができる。一方、脱着工程では、原料ガスから酸素ガス、窒素ガス、二酸化炭素ガス、メタンガス及び水から選択した成分を吸着材から脱着させて得ることができる。
【００２１】
本発明に係るガス製造装置の第５特徴構成は、上記第４特徴構成に加えて、
前記原料ガスが空気である点にある。
【００２２】
上記ガス製造装置の第５特徴構成によれば、空気に含まれる酸素ガス、窒素ガス、二酸化炭素ガス及び水等の成分を空気から分離することができる。
【００２３】
本発明に係るガス製造装置の第６特徴構成は、上記第１乃至第５特徴構成の何れかに加えて、
前記吸着材の層が、ガス成分を吸着する下側吸着材の層と、前記下側吸着材の層の上に配置される水分を吸着する上側吸着材の層とからなる点にある。
【００２４】
上記ガス製造装置の第６特徴構成によれば、原料ガスに含まれる水分を吸着することで上側吸着材の重量が増加するので、重量が増加上側吸着材で、その下に位置するガス成分を吸着する下側吸着材を押圧することができる。これにより、吸着ユニットにおける上側ガス流入・流出口及び下側ガス流入・流出口からのガスの流入・流出に伴って発生する下側吸着材の流動を抑制することができる。
【００２５】
本発明に係るガス製造装置の第７特徴構成は、上記第１乃至第６特徴構成の何れかに加えて、
前記下板と前記上板とが多孔質板で構成され、前記吸着材は粒状又はペレット状の形状として、前記多孔質板の孔径が前記粒状又はペレット状の吸着材の直径より小さい点にある。
【００２６】
上記ガス製造装置の第７特徴構成によれば、下板と上板の間に位置する吸着材が、多孔質板とされる下板と上板とに設けられた孔を通過することが防止されるので、粒状又はペレット状の吸着材が吸着ユニット外へ流出することを防止することができる。
【００２７】
本発明に係るガス製造装置の第８特徴構成は、上記第１乃至第７特徴構成の何れかに加えて、
前記柔軟部材が、不織布、スポンジ又は金網で構成された点にある。
【００２８】
上記ガス製造装置の第８特徴構成によれば、柔軟部材を、不織布、スポンジ又は金網で構成することで、吸着ユニット内におけるガスの通気性を維持することができるとともに、凹凸のある吸着材の上面の形状に合わせて変形して、吸着材の上面全体に均等に接触して、吸着材を適切に押圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１実施形態に係るガス製造装置の概略図
【図２】第１実施形態に係るガス吸着ユニットの上部断面図（ａ）及び下部断面図（ｂ）
【図３】第１実施形態に係るガス製造装置によるガス製造方法の各工程（ａ）〜（ｅ）を示す図
【図４】第２実施形態に係るガス製造装置の概略図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に、本発明のガス製造装置を図面に基づいて説明する。本発明に係るガス製造装置は圧力スイング方式によって原料ガスに含まれる成分を濃縮して、その濃縮した成分を製品ガスとするガス製造装置（以下ＰＳＡ装置と呼ぶ）である。尚、以下に好適な実施形態を記すが、これら実施形態は、本発明をより具体的に例示するために記載されたものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能であり、本発明は、以下の記載に限定されるものではない。
【００３１】
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係るＰＳＡ装置Ｓは、図１に示すように、内部に吸着材１０が充填された吸着ユニット１１を備えている。この吸着ユニット１１には各ガス路Ｌ１〜Ｌ４が接続され、この各ガス路Ｌ１〜Ｌ４を介して空気タンク１２、製品ガス回収部としての製品ガスタンク８及び補助タンク９が吸着ユニット１１に接続されている。また、各ガス路Ｌ１〜Ｌ４に設けられた開閉弁Ｖ１〜Ｖ４を開閉制御する制御装置Ｃが備えられている。
【００３２】
吸着ユニット１１は、吸着材１０が収容される吸着材収納部１０ａを吸着ユニット本体１１ａ内に備え、吸着ユニット本体１１ａの吸着材収納部１０ａより上側の位置に上側ガス流入・流出口１を、吸着材収納部１０ａより下側の位置に下側ガス流入・流出口２を備えている。
また、吸着材１０を下支えするとともに、ガス流通可能な板材からなる下板３を吸着ユニット本体１１ａに固定して備えるとともに、下板３に下方支持された吸着材層１０ｂを上部より覆うガス流通可能な柔軟部材としてのスポンジ４からなる緩衝部材層４ａを備え、緩衝部材層４ａの上側に載置され、ガス流通可能な板材からなる上板５を上下方向に移動可能に備えている。
【００３３】
吸着材層１０ｂを形成する吸着材１０は、被吸着成分を窒素ガスＮとするものであり、例えば、吸着能に優れた公知のＬｉＬＳＸ型（Ｌｉ・Ｌｏｗ Ｓｉｌｉｃａ・Ｘ型）のゼオライトを使用する。吸着材１０の形状は粒状とされ、粒径は１ｍｍ〜２ｍｍ程度とされる。
【００３４】
緩衝部材層４ａを形成するスポンジ４は、ゴムや合成樹脂を発泡成形して作成され、スポンジ内の空孔が連通してガス流通可能に形成されているものであり、弾性を有するものである。発泡成形されたスポンジ４の空孔の径は、吸着材１０のスポンジ４内への流入を防止するとともに、吸着材１０を効果的に押圧するため、吸着材１０の粒径よりも小さく構成されている。また、この緩衝部材層４ａは柔軟部材としてグラスウール等を使用して形成することもできる。
【００３５】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、ガス流通可能な板材からなる下板３と上板５とは多孔質板で構成され、これらの多孔質板の通気孔Ｈの孔径ｄ１が粒状の吸着材１０の直径ｄ２より小さく形成され、多孔質板の通気孔Ｈを粒状の吸着材１０が通過して、吸着材収納部１０ａの外側に吸着材１０が流出することを防止している。また、スポンジ４の下面は、凹凸のある吸着材１０の上面の形状に合わせて変形して、吸着材１０の上面全体に均等に接触して、吸着材１０を押圧している。一方、下板３の上面において、下板３と吸着材１０との間には、メッシュ状に編まれた金網１３が設けられ、下板３の通気孔Ｈを粒状の吸着材１０が通過することを防止している。
【００３６】
そして、図１に示すように、下板３から吸着材層１０ｂ、緩衝部材層４ａ及び上板５を貫通して、上板５の上側に突出する貫通突出部材６と、貫通突出部材６の突出端６ａ側から上板５を下方に付勢する付勢手段７とを、上板５の広がり方向で均等分散して設けられている。
【００３７】
貫通突出部材６の両端部にはネジ部６ｂが形成されている。一方、下板３にはこの貫通突出部材６を貫通させる下板貫通穴３ａが形成されている。そして、下板３の下板貫通穴３ａに貫通突出部材６の一端側のネジ部６ｂを挿入して、外径が下板貫通穴３ａの穴径３ｂより大きく形成されたナット等の下側固定部材１４を、下板３を上面及び下面の両方に位置する状態で貫通突出部材６の一端側のネジ部６ｂに設け、これらの下側固定部材１４によって下板３を挟持して貫通突出部材６が下板３に固定されている。
【００３８】
また、上板５にはこの貫通突出部材６を貫通させる上板貫通穴５ａが形成されている。そして、貫通突出部材６の他端側の突出端６ａ側のネジ部６ｂは、この上板貫通穴５ａを貫通して、ナット等の上側固定部材１５が設けられ、上側固定部材１５と上板５との間に付勢手段７が設けられている。上側固定部材１５と上板５との間隔を調整することで、付勢手段７が上板５に与える付勢力を調整することができる。これにより、上板５からスポンジ４を介して吸着材１０を押圧する押圧力を調整することができる。
【００３９】
また、上板貫通穴５ａは、上板５の広がり方向で、上板５の中央部とその中央部を中心とする円周状に均等分散して複数設けられ、それに対応する下板３の位置にも下板貫通穴３ａが設けられ、これらの夫々の位置において付勢手段７が貫通突出部材６設けられたナット等の上側固定部材１５と上板５の間に挟まれた状態で設けられている。よって、複数の付勢手段７によって上板５を下方に向かって付勢する付勢力が発生し、その上板５がスポンジ４を吸着材１０に向かって付勢するので、スポンジ４が吸着材１０の上面全体を均等に押圧して、吸着材１０の流動が抑制される。
【００４０】
吸着ユニット１１にガスを流入、流出させるガス路Ｌ１〜Ｌ４は、吸着ユニット１１の上側ガス流入・流出口１又は下側ガス流入・流出口２に接続されている。具体的には、上側ガス流入・流出口１には、空気タンク１２が接続され、空気Ａを吸着ユニット１１に供給する原料ガス供給路Ｌ１、及び、吸着ユニット１１の吸着材１０から脱着した被吸着成分としての窒素ガスＮを吸着ユニット１１から取り出す被吸着成分取出路Ｌ３が接続されている。この原料ガス供給路Ｌ１と被吸着成分取出路Ｌ３とは、合流部Ｄにおいて接続して、吸着ユニット１１の上側ガス流入・流出口１に接続されている。
一方、下側ガス流入・流出口２には、製品ガスタンク８と連通し、吸着ユニット１１内から流出する除去ガスとしての酸素濃縮ガスＯが製品ガスタンク８に向けて流通する除去ガス回収路Ｌ２、及び、吸着ユニット１１内から流出する酸素濃縮ガスＯを一時的に収容する補助タンク９と連通し、吸着ユニット１１内から流出した酸素濃縮ガスＯを補助タンク９と吸着ユニット１１との間で流通させる均圧路Ｌ４が接続されている。この除去ガス回収路Ｌ２と均圧路Ｌ４とは、合流部Ｅにおいて接続され、吸着ユニット１１の下側ガス流入・流出口２に接続している。
【００４１】
また、原料ガス供給路Ｌ１には、空気Ａの供給ポンプＰ１が設けられ、これにより空気タンク１２に空気Ａを加圧して充填することができる。また、製品ガスタンク８には、製品ガスＰを所望の圧力として外部に供給する調圧弁Ｖ５が設けられた製品ガス供給路Ｌ５が接続され、この製品ガス供給路Ｌ５より酸素消費機器（図示せず）に製品ガスＰが供給される。
【００４２】
＜ガス製造方法＞
以下、図３（ａ）〜（ｅ）を用いてガス製造方法の各工程について具体的に説明する。尚、各図中、開状態の開閉弁Ｖ１〜Ｖ５及びガス流通状態のガス路Ｌ１〜Ｌ５を白抜き、太線で示し、閉状態又は各工程において無関係な開閉弁Ｖ１〜Ｖ５及びガス流通状態のガス路Ｌ１〜Ｌ５を黒塗り、細線で示している。なお、図３（ａ）〜（ｅ）は、各工程におけるガスの流れを示すため図であるので、吸着ユニット１１内の下板３、スポンジ４、上板５及び貫通突出部材６等の詳細な構成を省略して記載されている。
【００４３】
＜吸着工程＞
吸着工程では、図３（ａ）に示すように、原料ガスとしての空気Ａを空気タンク１２から上側ガス流入・流出口１を介して吸着ユニット１１内に流入させ、被吸着成分としての窒素ガスＮを吸着材１０に吸着させて、除去ガスとしての酸素濃縮ガスＯを外部に流出させる。このとき、制御装置Ｃは、原料ガス供給路Ｌ１における開閉弁Ｖ１、除去ガス回収路Ｌ２における開閉弁Ｖ２を開とし、被吸着成分取出路Ｌ３における開閉弁Ｖ３、均圧路Ｌ４における開閉弁Ｖ４を閉とする。
【００４４】
これにより、吸着ユニット１１の吸着材１０に窒素ガスＮが吸着されるとともに、酸素濃縮ガスＯを製品ガスタンク８内に流入させることができる。この吸着工程は、吸着材１０の窒素吸着能力の低下が始まる前後の所定の吸着時間において継続され、例えば、３０秒間継続される。この時、吸着ユニット１１内と製品ガスタンク８内の圧力は０．４ＭＰａ程度とされる。
【００４５】
＜吸着後均圧工程＞
吸着工程後の吸着ユニット１１内は、酸素濃縮ガスＯが残留する状態となっている。この状態で脱着工程を行うと、この残留する酸素濃縮ガスＯが吸着ユニット１１から外部に流出するので、空気Ａからの酸素濃縮ガスＯの回収率が低下することとなる。
【００４６】
そこで、吸着後均圧工程では、図３（ｂ）に示すように、吸着ユニット１１と補助タンク９とを連通状態として、内部の圧力が高い吸着ユニット１１から内部の圧力が低い補助タンク９への酸素濃縮ガスＯの流通を許容し、吸着ユニット１１内に残留する酸素濃縮ガスＯを補助タンク９に回収する状態で、両者間の均圧を実施する。このとき、制御装置Ｃは、均圧路Ｌ４の開閉弁Ｖ４を開とし、他の開閉弁Ｖ１〜Ｖ３を全て閉とする。
【００４７】
これにより、均圧するまで吸着ユニット１１内に残留する酸素濃縮ガスＯを補助タンク９に回収し、次の脱着工程で外部に流出する酸素濃縮ガスＯを低減することができる。この均圧工程は１０秒間行われる。吸着ユニット１１内及び補助タンク内の圧力は０．３ＭＰａ程度に均圧される。
【００４８】
＜脱着工程＞
脱着工程では、図３（ｃ）に示すように、吸着材１０に吸着された窒素ガスＮを脱着して吸着ユニット１１外に取り出して、吸着材１０を再び窒素ガスＮを吸着可能な状態にする。つまり、吸着ユニット１１内に収納される吸着材１０に吸着された窒素ガスＮを脱着して、被吸着成分取出路Ｌ３から取り出す。このとき、制御装置Ｃは、被吸着成分取出路Ｌ３における開閉弁Ｖ３のみを開とし、その他の開閉弁Ｖ１、Ｖ２及びＶ４を閉とする。この脱着工程は５秒間行われる。吸着ユニット１１内の圧力は０．１ＭＰａまで低下する。
【００４９】
＜パージ工程＞
このパージ工程では、脱着工程終了時に吸着ユニット１１内に残留する窒素ガスＮを製品ガスタンク８に回収された酸素濃縮ガスＯを使ってパージして、後の吸着工程で吸着ユニット１１から流出する酸素濃縮ガスＯの酸素濃度の低下を防止する。
【００５０】
つまり、図３（ｄ）に示すように、このパージ工程では、製品ガスタンク８に回収された酸素濃縮ガスＯを吸着ユニット１１内に供給して、脱着工程終了時において吸着ユニット１１内に残留している窒素ガスＮを被吸着成分取出路Ｌ３から取り出す。このとき、制御装置Ｃは、除去ガス回収路Ｌ２における開閉弁Ｖ２及び被吸着成分取出路Ｌ３における開閉弁Ｖ３を開とし、その他の開閉弁Ｖ１及びＶ４を閉とする。このパージ工程は１秒間行われる。吸着ユニット１１内の圧力は０．１ＭＰａとされる。
【００５１】
＜脱着後均圧工程＞
この脱着後均圧工程では、吸着後均圧工程において補助タンク９内に収容した酸素濃縮ガスＯを吸着ユニット１１内に戻して、後の吸着工程において製品ガスタンク８へ導くことができる。また、酸素濃縮ガスＯを吸着ユニット１１内に戻すことで、吸着ユニット１１内の圧力を増加して、吸着工程において吸着材１０が窒素ガスＮを吸着するのに適した圧力にまで吸着ユニット１１内の圧力を高めることができる。
【００５２】
つまり、図３（ｅ）に示すように、この吸着後均圧工程では、吸着ユニット１１と補助タンク９とを連通状態として、内部の圧力が高い補助タンク９から内部の圧力が低い吸着ユニット１１へのガスの流通を許容し、両者間の均圧を実施する。このとき、制御装置Ｃは、均圧路Ｌ４の開閉弁Ｖ４のみを開とし、他の開閉弁Ｖ１〜Ｖ３を全て閉とする。この均圧工程は１０秒間行われる。吸着ユニット１１内及び補助タンク内の圧力は０．３ＭＰａ程度に均圧される。
【００５３】
〔第２実施形態〕
以下、本発明に係るＰＳＡ装置Ｓの第２実施形態を、図４に基づいて説明する。この第２実施形態は、吸着材１０の吸着材層１０ｂが、ガス成分を吸着する下側吸着材２０で形成される下側吸着材層２０ｂと、下側吸着材層２０ｂの上に配置され、水分を吸着する上側吸着材２１で形成される上側吸着材層２１ａとから構成されている点で上述の第１実施形態と異なるものである。
【００５４】
このＰＳＡ装置Ｓでは、吸着ユニット１１の上側ガス流入・流出口１から水分が含まれた空気Ａが流入すると、上側吸着材２１が空気Ａに含まれる水分を吸着することで上側吸着材２１の重量が増加するので、その下に位置する下側吸着材２０をより大きな力で押圧することができる。これにより、吸着ユニット１１におけるガスの流入・流出に伴って発生する下側吸着材２０の流動をさらに抑制することができる。
【００５５】
〔その他の実施形態〕
最後に、本発明のその他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、夫々単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
（１）上記実施形態においては、上側ガス流入・流出口１から原料ガスを供給して、下側ガス流入・流出口２から除去ガスを流出させる構成としたが、これに限らず、下側ガス流入・流出口２から原料ガスを供給して、上側ガス流入・流出口１から除去ガスを流出させる構成としてもよい。この場合、下側ガス流入・流出口２に原料ガス供給路Ｌ１、被吸着成分取出路Ｌ３を接続して、上側ガス流入・流出口１に除去ガス回収路Ｌ２、均圧路Ｌ４を接続してもよい。
【００５６】
（２）上記実施形態では、吸着工程において除去ガスを製品ガスＰとして製品ガスタンク８に回収したが、これに限らず、脱着工程において吸着材１０から脱着した被吸着成分を製品ガスＰとして製品ガスタンク８に回収する構成としてもよい。この場合、被吸着成分取出路Ｌ３に製品ガスタンク８を設けてもよい。
【００５７】
（３）上記実施形態では、吸着材１０によって吸着される被吸着成分を窒素ガスＮとしたが、これに限らず、被吸着成分を、酸素ガス、二酸化炭素ガス、メタンガス及び水から選択される成分としてもよい。
【００５８】
（４）上記実施形態では、空気Ａを原料ガスとしたが、これに限らず、原料ガスを、メタンと空気とを含むメタン含有ガスとしてもよい。
【００５９】
（５）上記実施形態では、吸着材１０を粒状としたが、これに限らず、吸着材１０をペレット状としてもよい。この場合、多孔質板で構成された下板３と上板５との孔径ｄ１が、ペレット状の吸着材の直径より小さく構成される。
【００６０】
（６）上記実施形態では、柔軟部材がスポンジ４で構成されたが、これに限らず、柔軟部材を不織布又は金網で構成してもよい。
【００６１】
（７）上記実施形態では、脱着工程と脱着後均圧工程との間にパージ工程を行ったが、パージ工程を行わず、脱着工程の後に脱着後均圧工程を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上説明したように、比較的簡素な構成によって、吸着ユニット内に収容された吸着材の粉化を確実に防止することができるガス製造装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１      上側ガス流入・流出口
２      下側ガス流入・流出口
３      下板
４      スポンジ（柔軟部材）
４ａ    緩衝部材層
５      上板
６      貫通突出部材
６ａ    突出端
７      付勢手段
８      製品ガスタンク（製品ガス回収部）
１０    吸着材
１０ａ  吸着材収納部
１０ｂ  吸着材層
１１    吸着ユニット
１１ａ  吸着ユニット本体
２０    下側吸着材
２１    上側吸着材
Ａ      空気（原料ガス）
Ｎ      窒素ガス（被吸着成分）
Ｏ      酸素濃縮ガス（除去ガス）
Ｐ      製品ガス
Ｓ      ＰＳＡ装置（ガス製造装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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