(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３以上の数の吸着塔と、
前記吸着塔それぞれに収納される吸着剤と、
前記吸着剤に吸着される吸着質を含有する原料ガスの供給源に接続される原料ガス流路と、
前記吸着剤に吸着されなかった非吸着ガスの出口を有する非吸着ガス流路と、
前記吸着剤から脱着された吸着質を含む放出ガスの出口を有する放出ガス流路と、
前記吸着塔の何れかと別の何れかとを互いに連通させるために用いられる連通流路とを備え、
前記吸着塔それぞれは、前記原料ガス流路に接続される原料ガス接続流路と、前記非吸着ガス流路に接続される非吸着ガス接続流路と、前記放出ガス流路に接続される放出ガス接続流路と、前記連通流路に接続される連通用接続流路を有し、
前記原料ガス接続流路それぞれに、流路の開閉機能を有する原料ガス用バルブが設けられ、
前記非吸着ガス接続流路それぞれに、流路の開閉機能を有する非吸着ガス用バルブが設けられ、
前記放出ガス接続流路それぞれに、流路の開閉機能を有する放出ガス用バルブが設けられ、
前記連通用接続流路それぞれに、流路の開度調節機能と開閉機能を有する連通用バルブが設けられ、
前記吸着塔の何れかと別の何れかとが、前記非吸着ガス流路を介して互いに連通可能とされ、
前記非吸着ガス用バルブそれぞれが、前記非吸着ガス接続流路の開度調節機能を有する圧力変動吸着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力変動吸着装置を用いて、前記原料ガスから前記吸着質を分離する際に、
前記吸着塔それぞれに前記原料ガスを順次導入し、
前記吸着塔それぞれにおいて、前記原料ガスに含まれる吸着質を前記吸着剤に加圧下で吸着させると共に非吸着ガスを排出する吸着工程と、内部ガスを排出することで内部圧力を減少させる減圧工程と、前記吸着剤から脱着させた吸着質を含む放出ガスを排出する脱着工程と、前記減圧工程にある前記吸着塔から排出される内部ガスを導入した後に放出ガスとして排出する洗浄工程と、前記吸着工程にある前記吸着塔から排出される非吸着ガスを導入することで内部圧力を上昇させる昇圧工程とを順次実行する処理サイクルを繰り返し、
前記洗浄工程にある前記吸着塔に設定された量のガスが導入されるように、前記洗浄工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度と、前記減圧工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度を、前記連通用バルブによって調節された開度とし、
前記昇圧工程にある前記吸着塔に設定された量のガスが導入されるように、前記吸着工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度と、前記昇圧工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度を、前記連通用バルブによって調節された開度とするガス分離方法。
【請求項３】
前記吸着工程後であって前記脱着工程前の状態にある前記吸着塔の何れかから内部ガスを送出するガス送出工程を実行すると同時に、その送出された内部ガスを前記脱着工程後であって前記昇圧工程前の状態にある前記吸着塔の別の何れかに導入するガス導入工程を実行し、
前記ガス導入工程にある前記吸着塔に設定された量のガスが導入されるように、前記ガス導入工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度と、前記ガス送出工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度を、前記連通用バルブによって調節された開度とする請求項２に記載のガス分離方法。
【請求項４】
請求項１に記載の圧力変動吸着装置を用いて、前記原料ガスから前記吸着質を分離する際に、
前記吸着塔それぞれに前記原料ガスを順次導入し、
前記吸着塔それぞれにおいて、前記原料ガスに含まれる吸着質を前記吸着剤に加圧下で吸着させると共に非吸着ガスを排出する吸着工程と、前記吸着剤から脱着させた吸着質を含む放出ガスを排出する脱着工程と、前記吸着工程にある前記吸着塔から排出される非吸着ガスを導入することで内部圧力を上昇させる昇圧工程とを順次実行する処理サイクルを繰り返し、
前記吸着工程後であって前記脱着工程前の状態にある前記吸着塔の何れかから内部ガスを送出するガス送出工程を実行すると同時に、その送出された内部ガスを前記脱着工程後であって前記昇圧工程前の状態にある前記吸着塔の別の何れかに導入するガス導入工程を実行し、
前記ガス導入工程にある前記吸着塔に設定された量のガスが導入されるように、前記ガス導入工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度と、前記ガス送出工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度を、前記連通用バルブによって調節された開度とし、
前記昇圧工程にある前記吸着塔に設定された量のガスが導入されるように、前記吸着工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度と、前記昇圧工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度を、前記連通用バルブによって調節された開度とするガス分離方法。
【請求項５】
請求項１に記載の圧力変動吸着装置を用いて、前記原料ガスから前記吸着質を分離する際に、
前記吸着塔それぞれに前記原料ガスを順次導入し、
前記吸着塔それぞれにおいて、前記原料ガスに含まれる吸着質を前記吸着剤に加圧下で吸着させると共に非吸着ガスを排出する吸着工程と、内部ガスを排出することで内部圧力を減少させる減圧工程と、前記吸着剤から脱着させた吸着質を含む放出ガスを排出する脱着工程と、前記減圧工程にある前記吸着塔から排出される内部ガスを導入した後に放出ガスとして排出する洗浄工程と、前記吸着工程にある前記吸着塔から排出される非吸着ガスを導入することで内部圧力を上昇させる昇圧工程とを順次実行する処理サイクルを繰り返し、
前記洗浄工程にある前記吸着塔に設定された量のガスが導入されるように、前記洗浄工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度と、前記減圧工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度を、前記連通用バルブによって調節された開度とし、
前記昇圧工程にある前記吸着塔に設定された量のガスが導入されるように、前記吸着工程にある前記吸着塔の前記非吸着ガス接続流路の開度と、前記昇圧工程にある前記吸着塔の前記非吸着ガス接続流路の開度を、前記非吸着ガス用バルブによって調節された開度とするガス分離方法。
【請求項６】
前記吸着工程後であって前記脱着工程前の状態にある前記吸着塔の何れかから内部ガスを送出するガス送出工程を実行すると同時に、その送出された内部ガスを前記脱着工程後であって前記昇圧工程前の状態にある前記吸着塔の別の何れかに導入するガス導入工程を実行し、
前記ガス導入工程にある前記吸着塔に設定された量のガスが導入されるように、前記ガス導入工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度と、前記ガス送出工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度を、前記連通用バルブによって調節された開度とする請求項５に記載のガス分離方法。
【請求項７】
請求項１に記載の圧力変動吸着装置を用いて、前記原料ガスから前記吸着質を分離する際に、
前記吸着塔それぞれに前記原料ガスを順次導入し、
前記吸着塔それぞれにおいて、前記原料ガスに含まれる吸着質を前記吸着剤に加圧下で吸着させると共に非吸着ガスを排出する吸着工程と、前記吸着剤から脱着させた吸着質を含む放出ガスを排出する脱着工程と、前記吸着工程にある前記吸着塔から排出される非吸着ガスを導入することで内部圧力を上昇させる昇圧工程とを順次実行する処理サイクルを繰り返し、
前記吸着工程後であって前記脱着工程前の状態にある前記吸着塔の何れかから内部ガスを送出するガス送出工程を実行すると同時に、その送出された内部ガスを前記脱着工程後であって前記昇圧工程前の状態にある前記吸着塔の別の何れかに導入するガス導入工程を実行し、
前記ガス導入工程にある前記吸着塔に設定された量のガスが導入されるように、前記ガス導入工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度と、前記ガス送出工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度を、前記連通用バルブによって調節された開度とし、
前記昇圧工程にある前記吸着塔に設定された量のガスが導入されるように、前記吸着工程にある前記吸着塔の前記非吸着ガス接続流路の開度と、前記昇圧工程にある前記吸着塔の前記非吸着ガス接続流路の開度を、前記非吸着ガス用バルブによって調節された開度とするガス分離方法。
【請求項８】
前記ガス送出工程として、第１ガス送出工程と第２ガス送出工程とを実行し、
前記ガス導入工程として、第１ガス導入工程と第２ガス導入工程とを実行し、
前記第１ガス送出工程を前記吸着工程後であって前記脱着工程前に実行すると同時に、前記第１ガス導入工程を前記脱着工程後であって前記昇圧工程前に実行し、
前記第２ガス送出工程を前記第１ガス送出工程後であって前記脱着工程前に実行すると同時に、前記第２ガス導入工程を前記脱着工程後であって前記第１ガス導入工程前に実行し、
前記第１ガス導入工程にある前記吸着塔に設定された量のガスが導入されるように、前記第１ガス導入工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度と、前記第１ガス送出工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度を、前記連通用バルブによって調節された開度とし、
前記第２ガス導入工程にある前記吸着塔に設定された量のガスが導入されるように、前記第２ガス導入工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度と、前記第２ガス送出工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度を、前記連通用バルブによって調節された開度とする請求項６または７に記載のガス分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力変動吸着装置と、それを用いて原料ガスから吸着質を分離するガス分離方法に関し、高純度のガスを精製するのに利用される。
【背景技術】
【０００２】
例えば、高純度の水素ガスは燃料電池の原料やエネルギー貯蔵媒体として需要が見込まれ、高純度の炭酸ガスは低温輸送や飲料の発泡に用いられる。そのような高純度ガスを低純度の原料ガスから精製するため、圧力変動吸着法（ＰＳＡ法）を用いたガス分離が行われている。
【０００３】
ＰＳＡ法を実施するために従来から圧力変動吸着装置が用いられており、例えば特許文献１においては吸着塔の数が３の圧力変動吸着装置が開示され、特許文献２においては吸着塔の数が４の圧力変動吸着装置が開示されている。
【０００４】
図７に示す従来の圧力変動吸着装置１０１は、吸着剤が収納された第１〜第３吸着塔１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを有する。吸着剤に吸着される吸着質を含む原料ガスＧ１の供給源に、原料ガス流路１０３が接続される。吸着剤に吸着されなかった非吸着ガスＧ２が、非吸着ガス流路１０４の出口を介して排出される。吸着剤から脱着させた吸着質を含む放出ガスＧ３が放出ガス流路１０５の出口を介して排出される。吸着塔１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの何れかと別の何れかとを互いに連通させるため、連通流路１０９が用いられる。
【０００５】
吸着塔１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃそれぞれは、原料ガス流路１０３に接続される原料ガス接続流路１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、非吸着ガス流路１０４に接続される非吸着ガス接続流路１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、放出ガス流路１０５に接続される放出ガス接続流路１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、および連通流路１０９に接続される連通用接続流路１３３ａ、１３３ａ′、１３３ｂ、１３３ｂ′、１３３ｃ、１３３ｃ′を有する。すなわち、吸着塔１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃそれぞれが有する連通用接続流路の数は２とされている。
【０００６】
連通流路１０９は第１連通部１０９ａと第２連通部１０９ｂから構成されている。第１連通部１０９ａの一端は、連通用接続流路１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃそれぞれに接続されるように分岐されている。第２連通部１０９ｂの一端は、連通用接続流路１３３ａ′、１３３ｂ′、１３３ｃ′それぞれに接続されるように分岐されている。第２連通部１０９ｂの他端は、第１連通部１０９ａの他端と非吸着ガス流路１０４に接続されるように分岐されている。すなわち、連通流路１０９は２つの連通部１０９ａ、１０９ｂから構成され、吸着塔１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃそれぞれに２つの連通部１０９ａ、１０９ｂが接続される。また、第１連通部１０９ａと第２連通部１０９ｂとの間に第１流量制御バルブ１１３が介在し、第２連通部１０９ｂと非吸着ガス流路１０４との間に第２流量制御バルブ１１５が介在する。
【０００７】
原料ガス接続流路１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃそれぞれに、流路を開閉する原料ガスバルブ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃが設けられ、非吸着ガス接続流路１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃそれぞれに、流路を開閉する非吸着ガス用バルブ１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃが設けられ、放出ガス接続流路１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃそれぞれに、流路を開閉する放出ガス用バルブ１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃが設けられ、連通用接続流路１３３ａ、１３３ａ′、１３３ｂ、１３３ｂ′、１３３ｃ、１３３ｃ′それぞれに、流路を開閉する連通用バルブ１１０ａ、１１１ａ、１１０ｂ、１１１ｂ、１１０ｃ、１１１ｃが設けられている。従来、これらバルブは流路の開度を全開または零とする開閉機能のみを有する開閉バルブにより構成されていた。
【０００８】
圧力変動吸着装置１０１を用いて原料ガスＧ１から吸着質を分離する際には、吸着塔１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃそれぞれに原料ガスＧ１が順次導入される。吸着塔１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃそれぞれにおいて、原料ガスＧ１に含まれる吸着質を吸着剤に加圧下で吸着させると共に非吸着ガスＧ２を排出する吸着工程と、内部ガスを排出することで内部圧力を減少させる減圧工程と、吸着剤から脱着させた吸着質を含む放出ガスＧ３を排出する脱着工程と、減圧工程にある吸着塔１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの別の何れかから排出される内部ガスを導入した後に放出ガスＧ３′として排出する洗浄工程と、吸着工程にある吸着塔１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの別の何れかから排出される非吸着ガスＧ２を導入することで内部圧力を上昇させる昇圧工程とを順次実行する処理サイクルが繰り返される。
【０００９】
洗浄工程を実行する際、洗浄工程にある吸着塔に減圧工程にある吸着塔から導入されるガス量を調節するため、第１流量制御バルブ１１３により連通流路１０９の開度が調節される。例えば、第１吸着塔１０２ａで吸着工程、第２吸着塔１０２ｂで洗浄工程、第３吸着塔１０２ｃで減圧工程が実行される時、第１吸着塔１０２ａの原料ガス接続流路１３０ａと非吸着ガス接続流路１３１ａ、第２吸着塔１０２ｂの放出ガス接続流路１３２ｂと連通用接続流路１３３ｂ、第３吸着塔１０２ｃの連通用接続流路１３３ｃ′がバルブにより開かれ、残りの接続流路はバルブにより閉じられ、連通流路１０９の開度が第１流量制御バルブ１１３によって調節された開度とされ、第２連通部１０９ｂと非吸着ガス流路１０４との間が第２流量制御バルブ１１５により閉じられる。
【００１０】
昇圧工程を実行する際、昇圧工程にある吸着塔に吸着工程にある吸着塔から導入されるガス量を調節するため、第２流量制御バルブ１１５により連通流路１０９の開度が調節される。例えば、第１吸着塔１０２ａで吸着工程、第２吸着塔１０２ｂで昇圧工程、第３吸着塔１０２ｃで脱着工程が実行される時、第１吸着塔１０２ａの原料ガス接続流路１３０ａと非吸着ガス接続流路１３１ａ、第３吸着塔１０２ｃの放出ガス接続流路１３２ｃ、第２吸着塔１０２ｂの連通用接続流路１３３ｂ′がバルブにより開かれ、他の接続流路はバルブにより閉じられ、連通流路１０９の開度が第２流量制御バルブ１１５によって調節された開度とされ、第１連通部１０９ａと第２連通部１０９ｂとの間が第１流量制御バルブ１１３により閉じられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１４−１８９４８０号公報
【特許文献２】特開２０１４−２３１０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図７に示す従来の圧力変動吸着装置１０１においては、洗浄工程にある吸着塔に減圧工程にある吸着塔から連通流路１０９を介して導入されるガスの量を調節する時、２つの連通部１０９ａ、１０９ｂの間に介在する第１流量制御バルブ１１３が用いられる。また、昇圧工程にある吸着塔に吸着工程にある吸着塔から連通流路１０９を介して導入されるガス量を調節する時、連通部１０９ｂと非吸着ガス流路１０４との間に介在する第２流量制御バルブ１１５が用いられる。さらに、２つの連通部１０９ａ、１０９ｂの間を閉じる時に第１流量制御バルブ１１３が用いられ、連通部１０９ｂと非吸着ガス流路１０４との間を閉じる時に第２流量制御バルブ１１５が用いられる。
【００１３】
このように連通部の間に介在する流量制御バルブや、連通部と非吸着ガス流路との間に介在する流量制御バルブを用いる従来の圧力変動吸着装置においては、吸着塔毎の連通用接続流路の数が多く構造が複雑なものであった。例えば、図７に示す３つの吸着塔を備える従来の圧力変動吸着装置における吸着塔毎の連通用接続流路の数は上記のように２であり、特許文献２に開示されたような４つの吸着塔を備える圧力変動吸着装置における吸着塔毎の連通用接続流路の数は３である。吸着塔毎の連通用接続流路の数が増加すると、吸着塔それぞれに接続される連通部の数が増加する。さらに、連通用接続流路を開閉する開閉バルブ、連通部相互間の流量制御バルブ、連通部と非吸着ガス流路との間の流量制御バルブが必要であることから、バルブ総数が増加する。
【００１４】
そのため従来の圧力変動吸着装置においては、設備コストが増加し、装置のオペレーションやメンテナンスが煩雑になる。さらに、ガス流路を構成する配管レイアウトが複雑になり、死容積が増大する。そのような死容積の増大は圧力変動吸着装置により分離されるガスのロスにつながることから、例えば水素等を精製する場合は精製ガスの回収率が低下する。本発明は、このような従来技術の問題を解決できる圧力変動吸着装置およびガス分離方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明による圧力変動吸着装置は、３以上の数の吸着塔と、前記吸着塔それぞれに収納される吸着剤と、前記吸着剤に吸着される吸着質を含有する原料ガスの供給源に接続される原料ガス流路と、前記吸着剤に吸着されなかった非吸着ガスの出口を有する非吸着ガス流路と、前記吸着剤から脱着された吸着質を含む放出ガスの出口を有する放出ガス流路と、前記吸着塔の何れかと別の何れかとを互いに連通させるために用いられる連通流路とを備える。前記吸着塔それぞれは、前記原料ガス流路に接続される原料ガス接続流路と、前記非吸着ガス流路に接続される非吸着ガス接続流路と、前記放出ガス流路に接続される放出ガス接続流路と、前記連通流路に接続される連通用接続流路を有する。前記原料ガス接続流路それぞれに、流路の開閉機能を有する原料ガス用バルブが設けられ、前記非吸着ガス接続流路それぞれに、流路の開閉機能を有する非吸着ガス用バルブが設けられ、前記放出ガス接続流路それぞれに、流路の開閉機能を有する放出ガス用バルブが設けられ、前記連通用接続流路それぞれに、流路の開度調節機能と開閉機能を有する連通用バルブが設けられ、前記吸着塔の何れかと別の何れかとが、前記非吸着ガス流路を介して互いに連通可能とされ、前記非吸着ガス用バルブそれぞれが、前記非吸着ガス接続流路の開度調節機能を有する。
【００１６】
本発明の圧力変動吸着装置によれば、連通用バルブは連通用接続流路の開閉機能だけでなく開度調節機能も有する。これによって、何れかの吸着塔に別の吸着塔から導入されるガスの量を連通用バルブにより調節できるので、連通流路の途中に介在するガス量調節用のバルブを削減あるいは不要にできる。よって、連通流路を構成する連通部の数を低減し、吸着塔毎の連通用接続流路の数を低減し、ガス流路を構成する配管の長さを短縮できる。また、非吸着ガス用バルブは非吸着ガス接続流路の開閉機能だけでなく開度調節機能も有するので、何れかの吸着塔に別の吸着塔から導入される非吸着ガスの量を非吸着ガス用バルブにより調節できる。よって、連通流路を構成する連通部の数を低減し、吸着塔毎の連通用接続流路の数を低減し、ガス流路を構成する配管の長さを短縮できる。
【００１７】
本発明によるガス分離方法の第１の特徴は、本発明による圧力変動吸着装置を用いて、前記原料ガスから前記吸着質を分離する際に、前記吸着塔それぞれに前記原料ガスを順次導入し、前記吸着塔それぞれにおいて、前記原料ガスに含まれる吸着質を前記吸着剤に加圧下で吸着させると共に非吸着ガスを排出する吸着工程と、内部ガスを排出することで内部圧力を減少させる減圧工程と、前記吸着剤から脱着させた吸着質を含む放出ガスを排出する脱着工程と、前記減圧工程にある前記吸着塔の別の何れかから排出される内部ガスを導入した後に放出ガスとして排出する洗浄工程と、前記吸着工程にある前記吸着塔の別の何れかから排出される非吸着ガスを導入することで内部圧力を上昇させる昇圧工程とを順次実行する処理サイクルを繰り返し、前記洗浄工程にある前記吸着塔に設定された量のガスが導入されるように、前記洗浄工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度と、前記減圧工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度を、前記連通用バルブによって調節された開度とし、前記昇圧工程にある前記吸着塔に設定された量のガスが導入されるように、前記吸着工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度と、前記昇圧工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度を、前記連通用バルブによって調節された開度とする点にある。
【００１８】
これにより、洗浄工程にある吸着塔に減圧工程にある吸着塔から連通流路を介して導入されるガス量と、昇圧工程にある吸着塔に吸着工程にある吸着塔から連通流路を介して導入されるガス量を、連通用バルブにより連通用接続流路の開度を調節することで調節できる。よって、洗浄工程や昇圧工程に際して連通流路の途中や連通流路と非吸着ガス流路との間に、ガス量を調節するバルブを介在させる必要はない。
【００１９】
本発明によるガス分離方法の第２の特徴は、本発明による圧力変動吸着装置を用いて、前記原料ガスから前記吸着質を分離する際に、前記吸着塔それぞれに前記原料ガスを順次導入し、前記吸着塔それぞれにおいて、前記原料ガスに含まれる吸着質を前記吸着剤に加圧下で吸着させると共に非吸着ガスを排出する吸着工程と、前記吸着剤から脱着させた吸着質を含む放出ガスを排出する脱着工程と、前記吸着工程にある前記吸着塔の別の何れかから排出される非吸着ガスを導入することで内部圧力を上昇させる昇圧工程とを順次実行する処理サイクルを繰り返し、前記吸着工程後であって前記脱着工程前の状態にある前記吸着塔の何れかから内部ガスを送出するガス送出工程を実行すると同時に、その送出された内部ガスを前記脱着工程後であって前記昇圧工程前の状態にある前記吸着塔の別の何れかに導入するガス導入工程を実行し、前記ガス導入工程にある前記吸着塔に設定された量のガスが導入されるように、前記ガス導入工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度と、前記ガス送出工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度を、前記連通用バルブによって調節された開度とし、前記昇圧工程にある前記吸着塔に設定された量のガスが導入されるように、前記吸着工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度と、前記昇圧工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度を、前記連通用バルブによって調節された開度とする点にある。
【００２０】
これにより、ガス導入工程にある吸着塔にガス送出工程にある吸着塔から連通流路を介して導入されるガス量と、昇圧工程にある吸着塔に吸着工程にある吸着塔から連通流路を介して導入されるガス量を、連通用バルブにより連通用接続流路の開度を調節することで調節できる。よって、ガス導入工程や昇圧工程に際して連通流路の途中や連通流路と非吸着ガス流路との間に、ガス量を調節するバルブを介在させる必要はない。
【００２１】
本発明によるガス分離方法において、第１の特徴と第２の特徴を組み合わせるのが好ましい。これにより、各特徴それぞれに基づく効果を奏することができる。
【００２４】
本発明によるガス分離方法の第３の特徴は、本発明による圧力変動吸着装置を用いて、前記原料ガスから前記吸着質を分離する際に、前記吸着塔それぞれに前記原料ガスを順次導入し、前記吸着塔それぞれにおいて、前記原料ガスに含まれる吸着質を前記吸着剤に加圧下で吸着させると共に非吸着ガスを排出する吸着工程と、内部ガスを排出することで内部圧力を減少させる減圧工程と、前記吸着剤から脱着させた吸着質を含む放出ガスを排出する脱着工程と、前記減圧工程にある前記吸着塔の別の何れかから排出される内部ガスを導入した後に放出ガスとして排出する洗浄工程と、前記吸着工程にある前記吸着塔の別の何れかから排出される非吸着ガスを導入することで内部圧力を上昇させる昇圧工程とを順次実行する処理サイクルを繰り返し、前記洗浄工程にある前記吸着塔に設定された量のガスが導入されるように、前記洗浄工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度と、前記減圧工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度を、前記連通用バルブによって調節された開度とし、前記昇圧工程にある前記吸着塔に設定された量のガスが導入されるように、前記吸着工程にある前記吸着塔の前記非吸着ガス接続流路の開度と、前記昇圧工程にある前記吸着塔の前記非吸着ガス接続流路の開度を、前記非吸着ガス用バルブによって調節された開度とする点にある。
【００２５】
これによって、吸着工程にある吸着塔から昇圧工程にある吸着塔に、非吸着ガス流路を介して非吸着ガスを導入することができる。すなわち、非吸着ガスを連通流路を介することなく昇圧工程にある吸着塔に導入できるので、連通流路を構成する連通部の数を低減し、吸着塔毎の連通用接続流路の数を低減し、ガス流路を構成する配管の長さを短縮できる。
また、洗浄工程にある吸着塔に減圧工程にある吸着塔から連通流路を介して導入されるガス量を、連通用バルブにより連通用接続流路の開度を調節することで調節できる。よって、洗浄工程に際して連通流路の途中にガス量を調節するバルブを介在させる必要がない。
【００２６】
本発明によるガス分離方法の第４の特徴は、本発明による圧力変動吸着装置を用いて、前記原料ガスから前記吸着質を分離する際に、前記吸着塔それぞれに前記原料ガスを順次導入し、前記吸着塔それぞれにおいて、前記原料ガスに含まれる吸着質を前記吸着剤に加圧下で吸着させると共に非吸着ガスを排出する吸着工程と、前記吸着剤から脱着させた吸着質を含む放出ガスを排出する脱着工程と、前記吸着工程にある前記吸着塔の別の何れかから排出される非吸着ガスを導入することで内部圧力を上昇させる昇圧工程とを順次実行する処理サイクルを繰り返し、前記吸着工程後であって前記脱着工程前の状態にある前記吸着塔の何れかから内部ガスを送出するガス送出工程を実行すると同時に、その送出された内部ガスを前記脱着工程後であって前記昇圧工程前の状態にある前記吸着塔の別の何れかに導入するガス導入工程を実行し、前記ガス導入工程にある前記吸着塔に設定された量のガスが導入されるように、前記ガス導入工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度と、前記ガス送出工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度を、前記連通用バルブによって調節された開度とし、前記昇圧工程にある前記吸着塔に設定された量のガスが導入されるように、前記吸着工程にある前記吸着塔の前記非吸着ガス接続流路の開度と、前記昇圧工程にある前記吸着塔の前記非吸着ガス接続流路の開度を、前記非吸着ガス用バルブによって調節された開度とする点にある。
【００２７】
これによって、ガス導入工程にある吸着塔にガス送出工程にある吸着塔から連通流路を介して導入されるガス量を、連通用バルブにより連通用接続流路の開度を調節することで調節できる。よって、ガス導入工程に際して連通流路の途中にガス量を調節するバルブを介在させる必要はない。
また、吸着工程にある吸着塔から昇圧工程にある吸着塔に、非吸着ガス流路を介して非吸着ガスを導入することができる。すなわち、非吸着ガスを連通流路を介することなく昇圧工程にある吸着塔に導入できるので、連通流路を構成する連通部の数を低減し、吸着塔毎の連通用接続流路の数を低減し、ガス流路を構成する配管の長さを短縮できる。
【００２８】
本発明によるガス分離方法において、第３の特徴と第４の特徴を組み合わせるのが好ましい。これにより、各特徴それぞれに基づく効果を奏することができる。
【００２９】
さらに、前記ガス送出工程として、第１ガス送出工程と第２ガス送出工程とを実行し、前記ガス導入工程として、第１ガス導入工程と第２ガス導入工程とを実行し、前記第１ガス送出工程を前記吸着工程後であって前記脱着工程前に実行すると同時に、前記第１ガス導入工程を前記脱着工程後であって前記昇圧工程前に実行し、前記第２ガス送出工程を前記第１ガス送出工程後であって前記脱着工程前に実行すると同時に、前記第２ガス導入工程を前記脱着工程後であって前記第１ガス導入工程前に実行し、前記第１ガス導入工程にある前記吸着塔に設定された量のガスが導入されるように、前記第１ガス導入工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度と、前記第１ガス送出工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度を、前記連通用バルブによって調節された開度とし、前記第２ガス導入工程にある前記吸着塔に設定された量のガスが導入されるように、前記第２ガス導入工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度と、前記第２ガス送出工程にある前記吸着塔の前記連通用接続流路の開度を、前記連通用バルブによって調節された開度としてもよい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、設備コストの低減、オペレーション、メンテナンスの容易化、死容積の減少による分離ガスのロス低減に貢献する圧力変動吸着装置およびガス分離方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の比較例に係る圧力変動吸着装置の構成説明図。
【図２】本発明の比較例に係る圧力変動吸着装置の運転状態（ａ）〜（ｉ）を示す図。
【図３】本発明の比較例に係る圧力変動吸着装置の運転状態（ａ）〜（ｉ）における吸着塔それぞれでの処理工程と、バルブの状態との対応関係を示す図。
【図４】本発明の実施形態に係る圧力変動吸着装置の構成説明図。
【図５Ａ】本発明の実施形態に係る圧力変動吸着装置の運転状態（ａ）′〜（ｈ）′を示す図。
【図５Ｂ】本発明の実施形態に係る圧力変動吸着装置の運転状態（ｉ）′〜（ｐ）′を示す図。
【図６Ａ】本発明の実施形態に係る圧力変動吸着装置の運転状態（ａ）′〜（ｈ）′における吸着塔それぞれでの処理工程と、バルブの状態との対応関係を示す図。
【図６Ｂ】本発明の実施形態に係る圧力変動吸着装置の運転状態（ｉ）′〜（ｐ）′における吸着塔それぞれでの処理工程と、バルブの状態との対応関係を示す図。
【図７】従来の圧力変動吸着装置の構成説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、原料ガスＧ１から吸着質を分離するために用いられる本発明の比較例に係る圧力変動吸着装置１を示す。圧力変動吸着装置１は第１〜第３吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃを有する。各吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃに、原料ガスＧ１に含有される吸着質を吸着する吸着剤が収納される。吸着剤は原料ガスＧ１から吸着質を選択的に吸着するものであれば特に限定されない。例えば、炭素モレキュラーシーブ（ＣＭＳ）やゼオライトモレキュラーシーブ（ＺＭＳ）を、単独または組み合わせて吸着剤として用いることができる。また、原料ガスＧ１が吸着質として水分を含む場合は吸着剤としてアルミナを他の吸着剤と組み合わせて用いるのが好ましい。
【００３３】
目的成分ガスと不純物成分ガスとの混合ガスを原料ガスＧ１とし、圧力変動吸着装置１により目的成分ガスを高濃度に精製する場合、不純物成分ガスが吸着質であってもよいし、目的成分ガスが吸着質であってもよい。例えば、天然ガスの水蒸気改質ガスを原料ガスＧ１として用い、圧力変動吸着装置１により水素を精製する場合、原料ガスＧ１は目的成分ガスである水素ガスと不純物成分ガスである二酸化炭素、一酸化炭素、メタン等を含む。原料ガスＧ１の組成は特に限定されないが、一例を挙げると、水素が７６．０モル％、二酸化炭素が２０．０モル％、一酸化炭素が０．４モル％、メタンが３．６モル％である。また、石油精製プラントなどの供給源から供給されるガスを原料ガスＧ１として用い、圧力変動吸着装置１により炭酸ガスを精製する場合、原料ガスＧ１は目的成分ガスである炭酸ガスと不純物成分ガスである水素、メタン、窒素、酸素、一酸化炭素等を含む。
【００３４】
原料ガスＧ１を吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃそれぞれへ導入するため、配管により構成される原料ガス流路３が用いられる。すなわち、吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃそれぞれは、配管により構成される原料ガス接続流路３０ａ、３０ｂ、３０ｃと、一端部に形成された下部ガス通過口２ａ′、２ｂ′、２ｃ′と、他端部に形成された上部ガス通過口２ａ″、２ｂ″、２ｃ″を有する。原料ガス流路３の一端は分岐され、原料ガス接続流路３０ａ、３０ｂ、３０ｃそれぞれの一端に接続される。原料ガス流路３の他端は、原料ガスＧ１の供給源に接続される。なお、原料ガス流路３の他端と原料ガスＧ１の供給源との接続は従来同様に行えばよく、必要であれば加圧装置や流量制御バルブ等を介して接続してもよい。第１吸着塔２ａの下部ガス通過口２ａ′は原料ガス接続流路３０ａの他端に、第２吸着塔２ｂの下部ガス通過口２ｂ′は原料ガス接続流路３０ｂの他端に、第３吸着塔２ｃの下部ガス通過口２ｃ′は原料ガス接続流路３０ｃの他端に、それぞれ接続される。
【００３５】
吸着剤に吸着されなかった非吸着ガスＧ２を吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃそれぞれから排出するため、配管により構成される非吸着ガス流路４が用いられる。すなわち、吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃそれぞれは、配管により構成される非吸着ガス接続流路３１ａ、３１ｂ、３１ｃを有する。非吸着ガス流路４の一端は分岐され、非吸着ガス接続流路３１ａ、３１ｂ、３１ｃそれぞれの一端に接続される。非吸着ガス流路４の他端は、非吸着ガスＧ２の出口とされる。なお、非吸着ガス流路４の他端からの非吸着ガスＧ２の排出は従来同様に行えばよく、例えば背圧調節用の圧力制御バルブを介して排出すればよい。第１吸着塔２ａの上部ガス通過口２ａ″は非吸着ガス接続流路３１ａの他端に、第２吸着塔２ｂの上部ガス通過口２ｂ″は非吸着ガス接続流路３１ｂの他端に、第３吸着塔２ｃの上部ガス通過口２ｃ″は非吸着ガス接続流路３１ｃの他端に、それぞれ接続される。
【００３６】
吸着剤から脱着された吸着質を含む放出ガスＧ３、Ｇ３′を吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃそれぞれから排出するため、配管により構成される放出ガス流路５が用いられる。すなわち、吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃそれぞれは、配管により構成される放出ガス接続流路３２ａ、３２ｂ、３２ｃを有する。放出ガス流路５の一端は分岐され、放出ガス接続流路３２ａ、３２ｂ、３２ｃそれぞれの一端に接続される。放出ガス流路５の他端は放出ガスＧ３、Ｇ３′の出口とされる。放出ガス流路５の他端からの放出ガスＧ３、Ｇ３′の排出は従来同様に行えばよく、例えば背圧調節用の圧力制御バルブを介して大気圧領域に排出してもよいし、あるいは、流量制御バルブ、真空ポンプを介して排出してもよい。第１吸着塔２ａの下部ガス通過口２ａ′は放出ガス接続流路３２ａの他端に、第２吸着塔２ｂの下部ガス通過口２ｂ′は放出ガス接続流路３２ｂの他端に、第３吸着塔２ｃの下部ガス通過口２ｃ′は放出ガス接続流路３２ｃの他端に、それぞれ接続される。
【００３７】
吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃの何れかと別の何れかとを互いに連通させるため、配管により構成される連通流路９が用いられる。すなわち、吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃそれぞれは、連通流路９との接続用の連通用接続流路３３ａ、３３ｂ、３３ｃを有する。連通流路９の一端は第１吸着塔２ａの連通用接続流路３３ａの一端に接続され、連通流路９の他端は第３吸着塔２ｃの連通用接続流路３３ｃに接続され、連通流路９の中間部は第２吸着塔２ｂの連通用接続流路３３ｂに接続される。第１吸着塔２ａの上部ガス通過口２ａ″は連通用接続流路３３ａの他端に、第２吸着塔２ｂの上部ガス通過口２ｂ″は連通用接続流路３３ｂの他端に、第３吸着塔２ｃの上部ガス通過口２ｃ″は連通用接続流路３３ｃの他端に、それぞれ接続される。
【００３８】
原料ガス接続流路３０ａ、３０ｂ、３０ｃそれぞれに、流路の開閉機能を有する原料ガス用バルブ６ａ、６ｂ、６ｃが設けられている。原料ガス用バルブ６ａ、６ｂ、６ｃそれぞれは、原料ガス接続流路３０ａ、３０ｂ、３０ｃを開き状態と閉じ状態とに切り換える開閉バルブにより構成されている。これにより、第１吸着塔２ａの原料ガス接続流路３０ａは、第１原料ガス用バルブ６ａにより開閉され、第１原料ガス用バルブ６ａを介して原料ガス流路３に接続される。第２吸着塔２ｂの原料ガス接続流路３０ｂは、第２原料ガス用バルブ６ｂにより開閉され、第２原料ガス用バルブ６ｂを介して原料ガス流路３に接続される。第３吸着塔２ｃの原料ガス接続流路３０ｃは、第３原料ガス用バルブ６ｃにより開閉され、第３原料ガス用バルブ６ｃを介して原料ガス流路３に接続される。
【００３９】
非吸着ガス接続流路３１ａ、３１ｂ、３１ｃそれぞれに、流路の開閉機能を有する非吸着ガス用バルブ７ａ、７ｂ、７ｃが設けられている。非吸着ガス用バルブ７ａ、７ｂ、７ｃそれぞれは、非吸着ガス接続流路３１ａ、３１ｂ、３１ｃを開き状態と閉じ状態とに切り換える開閉バルブにより構成されている。これにより、第１吸着塔２ａの非吸着ガス接続流路３１ａは、第１非吸着ガス用バルブ７ａにより開閉され、第１非吸着ガス用バルブ７ａを介して非吸着ガス流路４に接続される。第２吸着塔２ｂの非吸着ガス接続流路３１ｂは、第２非吸着ガス用バルブ７ｂにより開閉され、第２非吸着ガス用バルブ７ｂを介して非吸着ガス流路４に接続される。第３吸着塔２ｃの非吸着ガス接続流路３１ｃは、第３非吸着ガス用バルブ７ｃにより開閉され、第３非吸着ガス用バルブ７ｃを介して非吸着ガス流路４に接続される。
【００４０】
放出ガス接続流路３２ａ、３２ｂ、３２ｃそれぞれに、流路の開閉機能を有する放出ガス用バルブ８ａ、８ｂ、８ｃが設けられている。放出ガス用バルブ８ａ、８ｂ、８ｃそれぞれは、放出ガス接続流路３２ａ、３２ｂ、３２ｃを開き状態と閉じ状態とに切り換える開閉バルブにより構成されている。これにより、第１吸着塔２ａの放出ガス接続流路３２ａは、第１放出ガス用バルブ８ａにより開閉され、第１放出ガス用バルブ８ａを介して放出ガス流路５に接続される。第２吸着塔２ｂの放出ガス接続流路３２ｂは、第２放出ガス用バルブ８ｂにより開閉され、第２放出ガス用バルブ８ｂを介して放出ガス流路５に接続される。第３吸着塔２ｃの放出ガス接続流路３２ｃは、第３放出ガス用バルブ８ｃにより開閉され、第３放出ガス用バルブ８ｃを介して放出ガス流路５に接続される。
【００４１】
連通用接続流路３３ａ、３３ｂ、３３ｃそれぞれに、流路の開度調節機能と開閉機能を有する連通用バルブ１０ａ、１０ｂ、１０ｃが設けられている。連通用バルブ１０ａ、１０ｂ、１０ｃそれぞれは、連通用接続流路３３ａ、３３ｂ、３３ｃの開度を全開または零とするだけでなく、全開〜零の間で変化するように調節する流量制御バルブにより構成され、開度を零にすることで連通用接続流路３３ａ、３３ｂ、３３ｃを閉じることができる。これにより、第１吸着塔２ａの連通用接続流路３３ａは、第１連通用バルブ１０ａにより開閉されると共に開度調節され、第１連通用バルブ１０ａを介して連通流路９に接続される。第２吸着塔２ｂの連通用接続流路３３ｂは、第２連通用バルブ１０ｂにより開閉されると共に開度調節され、第２連通用バルブ１０ｂを介して連通流路９に接続される。第３吸着塔２ｃの連通用接続流路３３ｃは、第３連通用バルブ１０ｃにより開閉されると共に開度調節され、第３連通用バルブ１０ｃを介して連通流路９に接続される。
【００４２】
上記圧力変動吸着装置１を用いて原料ガスＧ１から吸着質を分離する際に、吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃそれぞれに原料ガスが順次導入され、吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃそれぞれにおいて、複数の処理工程を順次実行する処理サイクルが繰り返される。
【００４３】
処理サイクルの１サイクルを構成する複数の処理工程として、吸着工程、減圧工程、ガス送出工程、脱着工程、洗浄工程、ガス導入工程、および昇圧工程を順次実行する。各処理工程の実行時間は、例えば分離されて回収されるガスの目標純度や回収率に応じて予め実験により求めて設定すればよい。吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃそれぞれにおける処理工程の実行タイミングは互いに相違する。これにより吸着装置１においては、図２に示すように、吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃそれぞれにおける処理工程が互いに相違する運転状態（ａ）〜（ｉ）が順次具現され、連続的に原料ガスＧ１から吸着質が分離される。図２における矢印はガスの流動方向を示す。運転状態（ａ）（ｄ）（ｇ）における各処理工程の実行時間は例えば３０秒、運転状態（ｂ）（ｅ）（ｈ）における各処理工程の実行時間は例えば２０秒、運転状態（ｃ）（ｆ）（ｉ）における各処理工程の実行時間は例えば１００秒とされる。各吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃの内部温度は特に限定されないが、季節に応じた温度変化を考慮して０〜４０℃程度であれば問題ない。
【００４４】
上記処理工程を順次実行するため、上記バルブ６ａ、６ｂ、６ｃ、７ａ、７ｂ、７ｃ、８ａ、８ｂ、８ｃ、１０ａ、１０ｂ、１０ｃそれぞれが駆動される。なお、バルブ６ａ、６ｂ、６ｃ、７ａ、７ｂ、７ｃ、８ａ、８ｂ、８ｃ、１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、アクチュエータにより駆動される公知の自動バルブにより構成し、公知の制御装置を用いて駆動すればよい。図３は、運転状態（ａ）〜（ｉ）と、吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃそれぞれにおいて実行される処理工程と、バルブ６ａ、６ｂ、６ｃ、７ａ、７ｂ、７ｃ、８ａ、８ｂ、８ｃ、１０ａ、１０ｂ、１０ｃそれぞれの状態との対応関係を示し、○印はバルブの開き状態を示し、×印はバルブの閉じ状態を示す。
【００４５】
運転状態（ａ）においては、第１原料ガス用、第１非吸着ガス用、第２放出ガス用、第２、第３連通用バルブ６ａ、７ａ、８ｂ、１０ｂ、１０ｃが開かれ、残りのバルブが閉じられる。第１原料ガス用、第１非吸着ガス用バルブ６ａ、７ａが開かれることで、第１吸着塔２ａで吸着工程が実行される。第２放出ガス用、第２、第３連通用バルブ８ｂ、１０ｂ、１０ｃが開かれることで、第２吸着塔２ｂで洗浄工程が、第３吸着塔２ｃで減圧工程がそれぞれ実行される。この際、連通用接続流路３３ｂの開度は第２連通用バルブ１０ｂによって調節された開度とされ、連通用接続流路３３ｃの開度は第３連通用バルブ１０ｃによって調節された開度とされ、洗浄工程にある吸着塔に所定量のガスが洗浄のために導入される。
【００４６】
運転状態（ｂ）においては、第１原料ガス用、第１非吸着ガス用、第２、第３連通用バルブ６ａ、７ａ、１０ｂ、１０ｃが開かれ、残りのバルブが閉じられる。第１原料ガス用、第１非吸着ガス用バルブ６ａ、７ａが開かれることで、第１吸着塔２ａでは運転状態（ａ）に引き続いて吸着工程が実行される。第２、第３連通用バルブ１０ｂ、１０ｃが開かれることで、第２吸着塔２ｂでガス導入工程、第３吸着塔２ｃでガス送出工程がそれぞれ実行される。この際、連通用接続流路３３ｂの開度は第２連通用バルブ１０ｂによって調節された開度とされ、連通用接続流路３３ｃの開度は第３連通用バルブ１０ｃによって調節された開度とされ、ガス送出工程にある第３吸着塔２ｃの内部圧力が減少し、ガス導入工程にある第２吸着塔２ｂの内部圧力が上昇し、両吸着塔２ｂ、２ｃの内部圧力が均等化される。なお、２つの吸着塔の内部圧力の均等化により、両吸着塔の内部圧力が同一になってもよいし、両吸着塔の内部圧力の差が低減されるだけでもよい。
【００４７】
運転状態（ｃ）においては、第１原料ガス用、第１非吸着ガス用、第３放出ガス用、第１、第２連通用バルブ６ａ、７ａ、８ｃ、１０ａ、１０ｂが開かれ、残りのバルブが閉じられる。第１原料ガス用、第１非吸着ガス用、第１、第２連通用バルブ６ａ、７ａ、１０ａ、１０ｂが開かれることで、第１吸着塔２ａでは運転状態（ｂ）に引き続いて吸着工程、第２吸着塔２ｂで昇圧工程がそれぞれ実行される。第３放出ガス用バルブ８ｃが開かれることで、第３吸着塔２ｃで脱着工程が実行される。この際、連通用接続流路３３ａの開度は第１連通用バルブ１０ａによって調節された開度とされ、連通用接続流路３３ｂの開度は第２連通用バルブ１０ｂによって調節された開度とされ、昇圧工程にある第２吸着塔２ｂに設定された量のガスが導入されることで第２吸着塔２ｂの内部圧力が所定圧力まで上昇する。運転状態（ａ）〜（ｃ）において第２連通用バルブ１０ｂによって調節される開度を一定とし、運転状態（ａ）、（ｂ）において第３連通用バルブ１０ｃによって調節される開度を変更し、運転状態（ｃ）において第１連通用バルブ１０ａによって調節される開度を変更することで、連通用バルブを操作する手間を少なくしてもよい。
【００４８】
運転状態（ｄ）においては、第２原料ガス用、第２非吸着ガス用、第３放出ガス用、第１、第３連通用バルブ６ｂ、７ｂ、８ｃ、１０ａ、１０ｃが開かれ、残りのバルブが閉じられる。第２原料ガス用、第２非吸着ガス用バルブ６ｂ、７ｂが開かれることで、第２吸着塔２ｂで吸着工程が実行される。第３放出ガス用、第１、第３連通用バルブ８ｃ、１０ａ、１０ｃが開かれることで、第１吸着塔２ａで減圧工程、第３吸着塔２ｃで洗浄工程がそれぞれ実行される。この際、連通用接続流路３３ａの開度は第１連通用バルブ１０ａによって調節された開度とされ、連通用接続流路３３ｃの開度は第３連通用バルブ１０ｃによって調節された開度とされる。
【００４９】
運転状態（ｅ）においては、第２原料ガス用、第２非吸着ガス用、第１、第３連通用バルブ６ｂ、７ｂ、１０ａ、１０ｃが開かれ、残りのバルブが閉じられる。第２原料ガス用、第２非吸着ガス用バルブ６ｂ、７ｂが開かれることで、第２吸着塔２ｂで運転状態（ｄ）に引き続いて吸着工程が実行される。第１、第３連通用バルブ１０ａ、１０ｃが開かれることで、第１吸着塔２ａでガス送出工程、第３吸着塔２ｃでガス導入工程がそれぞれ実行される。この際、連通用接続流路３３ａの開度は第１連通用バルブ１０ａによって調節された開度とされ、連通用接続流路３３ｃの開度は第３連通用バルブ１０ｃによって調節された開度とされ、ガス送出工程にある第１吸着塔２ａの内部圧力が減少し、ガス導入工程にある第３吸着塔２ｃの内部圧力が上昇し、両吸着塔２ａ、２ｃの内部圧力が均等化される。
【００５０】
運転状態（ｆ）においては、第２原料ガス用、第２非吸着ガス用、第１放出ガス用、第２、第３連通用バルブ６ｂ、７ｂ、８ａ、１０ｂ、１０ｃが開かれ、残りのバルブが閉じられる。第２原料ガス用、第２非吸着ガス用、第２、第３連通用バルブ６ｂ、７ｂ、１０ｂ、１０ｃが開かれることで、第２吸着塔２ｂで運転状態（ｅ）に引き続いて吸着工程、第３吸着塔２ｃで昇圧工程がそれぞれ実行される。第１放出ガス用バルブ８ａが開かれることで、第１吸着塔２ａで脱着工程が実行される。この際、連通用接続流路３３ｂの開度は第２連通用バルブ１０ｂにより調節された開度とされ、連通用接続流路３３ｃの開度は第３連通用バルブ１０ｃにより調節された開度とされ、昇圧工程にある第３吸着塔２ｃに設定された量のガスが導入されることで第３吸着塔２ｃの内部圧力が所定圧力まで上昇する。運転状態（ｄ）〜（ｆ）において第３連通用バルブ１０ｃによって調節される開度を一定とし、運転状態（ｄ）、（ｅ）において第１連通用バルブ１０ａによって調節される開度を変更し、運転状態（ｆ）において第２連通用バルブ１０ｂによって調節される開度を変更することで、連通用バルブを操作する手間を少なくしてもよい。
【００５１】
運転状態（ｇ）においては、第３原料ガス用、第３非吸着ガス用、第１放出ガス用、第１、第２連通用バルブ６ｃ、７ｃ、８ａ、１０ａ、１０ｂが開かれ、残りのバルブが閉じられる。第３原料ガス用、第３非吸着ガス用バルブ６ｃ、７ｃが開かれることで、第３吸着塔２ｃで吸着工程が実行される。第１放出ガス用、第１、第２連通用バルブ８ａ、１０ａ、１０ｂが開かれることで、第１吸着塔２ａで洗浄工程、第２吸着塔２ｂで減圧工程がそれぞれ実行される。この際、連通用接続流路３３ａの開度は第１連通用バルブ１０ａによって調節された開度とされ、連通用接続流路３３ｂの開度は第２連通用バルブ１０ｂによって調節された開度とされる。
【００５２】
運転状態（ｈ）においては、第３原料ガス用、第３非吸着ガス用、第１、第２連通用バルブ６ｃ、７ｃ、１０ａ、１０ｂが開かれ、残りのバルブが閉じられる。第３原料ガス用、第３非吸着ガス用バルブ６ｃ、７ｃが開かれることで、第３吸着塔２ｃで運転状態（ｇ）に引き続いて吸着工程が実行される。第１、第２連通用バルブ１０ａ、１０ｂが開かれることで、第１吸着塔２ａでガス導入工程、第２吸着塔２ｂでガス送出工程がそれぞれ実行される。連通用接続流路３３ａの開度は第１連通用バルブ１０ａによって調節された開度とされ、連通用接続流路３３ｂの開度は第２連通用バルブ１０ｂによって調節された開度とされ、ガス送出工程にある第２吸着塔２ｂの内部圧力が減少し、ガス導入工程にある第１吸着塔２ａの内部圧力が上昇し、両吸着塔２ａ、２ｂの内部圧力が均等化される。
【００５３】
運転状態（ｉ）においては、第３原料ガス用、第３非吸着ガス用、第２放出ガス用、第１、第３連通用バルブ６ｃ、７ｃ、８ｂ、１０ａ、１０ｃが開かれ、残りのバルブが閉じられる。第３原料ガス用、第３非吸着ガス用、第１、第３連通用バルブ６ｃ、７ｃ、１０ａ、１０ｃが開かれることで、第１吸着塔２ａで昇圧工程、第３吸着塔２ｃで運転状態（ｈ）に引き続いて吸着工程がそれぞれ実行される。第２放出ガス用バルブ８ｂが開かれることで、第２吸着塔２ｂで脱着工程が実行される。この際、連通用接続流路３３ａの開度は第１連通用バルブ１０ａによって調節された開度とされ、連通用接続流路３３ｃの開度は第３連通用バルブ１０ｃによって調節された開度とされ、昇圧工程にある第１吸着塔２ａに設定された量のガスが導入されることで第１吸着塔２ａの内部圧力が所定圧力まで上昇する。運転状態（ｇ）〜（ｉ）において第１連通用バルブ１０ａによって調節される開度を一定とし、運転状態（ｇ）、（ｈ）において第２連通用バルブ１０ｂによって調節される開度を変更し、運転状態（ｉ）において第３連通用バルブ１０ｃによって調節される開度を変更することで、連通用バルブを操作する手間を少なくしてもよい。
【００５４】
吸着工程が吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃの何れかにおいて実行される時、原料ガス流路３を介して原料ガスＧ１が導入されることで、その吸着塔の内部は原料ガスＧ１の圧力により吸着工程において必要とされる吸着圧力まで加圧される。吸着圧力は例えば０．６〜４．０ＭＰａＧとされる。これにより吸着工程においては、原料ガスＧ１に含まれる吸着質が吸着剤に加圧下で吸着され、また、吸着剤に吸着されない非吸着ガスＧ２は、非吸着ガス流路４を介して吸着塔から排出される。不純物成分ガスが吸着質である原料ガスＧ１から水素ガスのような目的成分ガスを分離して精製する場合、非吸着ガス流路４を介して排出される非吸着ガスＧ２が目的成分ガスとして回収され、不純物成分ガスが放出ガス流路５を介して排出される。
【００５５】
減圧工程が吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃの何れかにおいて実行される時、その吸着塔の内部は、連通流路９、洗浄工程にある吸着塔を介して放出ガス流路５に通じる。これにより、減圧工程にある吸着塔の内部圧力は吸着圧力から減少し、減圧工程にある吸着塔から内部ガスが洗浄工程にある吸着塔への導入後に放出ガス流路５を介して放出される。この際、減圧工程にある吸着塔の内部圧力の減少幅は、洗浄工程にある吸着塔に導入されるガス量に対応する。
【００５６】
ガス送出工程が吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃの何れかにおいて実行される時、その吸着塔内部は、連通流路９を介してガス導入工程が実行される吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃの別の何れかの内部に通じる。これにより、ガス送出工程にある吸着塔の内部圧力は減圧工程の終了時よりも減少する。この際、ガス送出工程にある吸着塔の内部ガスがガス導入工程にある吸着塔に導入されることで、ガス導入工程にある吸着塔の内部圧力は上昇する。よって、ガス送出工程にある吸着塔の内部圧力とガス導入工程にある吸着塔の内部圧力の差が低減される。ここで、連通用接続流路の開度が調節されることで、両吸着塔の内部圧力の変化速度を調節することができる。
【００５７】
脱着工程が吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃの何れかにおいて実行される時、その吸着塔内部は放出ガス流路５に通じるものとされる。これにより、脱着工程にある吸着塔の内部圧力はガス送出工程の終了時よりも減少し、吸着剤から吸着質が脱着される。脱着された吸着質を含む放出ガスＧ３が吸着塔内部から放出ガス流路５を介して排出される。吸着剤からの吸着質の脱着圧力は、放出ガスＧ３を放出ガス流路５から真空ポンプを介して排出する場合は大気圧未満とされ、放出ガスＧ３を放出ガス流路５から大気中に放出する場合は例えば３０〜５０ｋＰａＧとされる。目的成分ガスが吸着質である原料ガスＧ１から炭酸ガスのような目的成分ガスを分離して精製する場合、脱着工程において放出ガス流路５を介して排出される放出ガスＧ３が目的成分ガスとして回収され、不純物成分ガスが非吸着ガス流路４を介して排出される。
【００５８】
洗浄工程が吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃの何れかにおいて実行される時、その吸着塔内部は、減圧工程にある吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃの別の何れかの内部に連通流路９を介して通じる。これにより、減圧工程にある吸着塔から排出される内部ガスＧ４′が、洗浄工程にある吸着塔に導入された後に放出ガス流路５を介して放出ガスＧ３′として排出される。この際、放出ガスＧ３′には洗浄工程にある吸着塔に滞留していた吸着質が含まれる。
【００５９】
洗浄工程にある吸着塔に設定された量のガスが導入されるように、洗浄工程にある吸着塔の連通用接続流路の開度と、減圧工程にある吸着塔の連通用接続流路の開度が、連通用バルブによって調節された開度とされる。この連通用バルブによる連通用接続流路の開度の調節方法は特に限定されず、例えば、予め定めた開度となるように調節してもよいし、洗浄工程にある吸着塔への導入ガス量の目標値と測定値との偏差を低減するフィードバック制御を行うことで調節してもよい。
【００６０】
昇圧工程が吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃの何れかにおいて実行される時、その吸着塔内部は、連通流路９を介して吸着工程が実行される吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃの別の何れかの内部に通じる。この際、吸着工程にある吸着塔から排出される非吸着ガスＧ２の一部を、昇圧工程にある吸着塔に導入することで、昇圧工程にある吸着塔の内部圧力は吸着圧力あるいは吸着圧力近傍まで上昇する。
【００６１】
昇圧工程にある吸着塔に設定された量のガスが導入されるように、吸着工程にある吸着塔の連通用接続流路の開度と、昇圧工程にある吸着塔の連通用接続流路の開度が、連通用バルブによって調節された開度とされる。この連通用バルブによる連通用接続流路の開度の調節方法は特に限定されず、例えば、予め定めた開度となるように調節してもよいし、昇圧工程にある吸着塔への導入ガス量の目標値と測定値との偏差を低減するフィードバック制御を行うことで調節してもよい。
【００６２】
上記比較例によれば、連通用バルブ１０ａ、１０ｂ、１０ｃは連通用接続流路３３ａ、３３ｂ、３３ｃの開閉機能だけでなく開度調節機能も有する流量制御バルブにより構成されている。これにより、吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃの何れかに吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃの別の何れかから導入されるガスの量を、連通用バルブ１０ａ、１０ｂ、１０ｃの何れか２つを介して調節できるので、図７に示す従来技術におけるような連通流路１０９の途中に介在する流量制御バルブ１１３や非吸着ガス流路１０４と連通流路１０９との間に介在する流量制御バルブ１１５を削減あるいは不要にできる。すなわち、洗浄工程にある吸着塔に減圧工程にある吸着塔から連通流路９を介して導入されるガス量と、昇圧工程にある吸着塔に吸着工程にある吸着塔から連通流路９を介して導入されるガス量を、連通用バルブ１０ａ、１０ｂ、１０ｃの何れか２つにより連通用接続流路３３ａ、３３ｂ、３３ｃの何れか２つの開度を調節することで調節できる。よって、洗浄工程や昇圧工程に際して連通流路９の途中や連通流路９と非吸着ガス流路４との間に、ガス量を調節するバルブを介在させる必要はない。よって、従来の圧力変動吸着装置１０１のバルブ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１３、１１５の総数は１７であるのに対し、比較例の圧力変動吸着装置１におけるバルブ６ａ、６ｂ、６ｃ、７ａ、７ｂ、７ｃ、８ａ、８ｂ、８ｃ、１０ａ、１０ｂ、１０ｃの総数を１２にできる。また、吸着塔毎の連通用接続流路の数を低減でき、従来の圧力変動吸着装置１０１の吸着塔毎の連通用接続流路の数は２であるのに対し、比較例の圧力変動吸着装置１における吸着塔毎の連通用接続流路の数は１である。これにより、連通流路９を複数の連通部から構成する必要がなく、ガス流路を構成する配管の長さを短縮できる。
【００６３】
図４は、原料ガスＧ１から吸着質を分離するために用いられる本発明の実施形態に係る圧力変動吸着装置５１を示す。以下、比較例と同一部分は同一符号で示して説明を省略し、相違点を説明する。
【００６４】
圧力変動吸着装置５１は第４吸着塔２ｄを有し、そこに第１〜第３吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃと同様に吸着剤が収納される。第１〜第３吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃと同様に、第４吸着塔２ｄに下部ガス通過口２ｄ′と上部ガス通過口２ｄ″が形成され、下部ガス通過口２ｄ′に原料ガス接続流路３０ｄの他端と放出ガス接続流路３２ｄの他端が接続され、上部ガス通過口２ｄ″に非吸着ガス接続流路３１ｄの他端と連通用接続流路３３ｄの他端が接続される。
【００６５】
原料ガス流路３の一端は原料ガス接続流路３０ａ、３０ｂ、３０ｃと共に原料ガス接続流路３０ｄにも接続されるように分岐され、非吸着ガス流路４の一端は非吸着ガス接続流路３１ａ、３１ｂ、３１ｃと共に非吸着ガス接続流路３１ｄにも接続されるように分岐され、放出ガス流路５の一端は放出ガス接続流路３２ａ、３２ｂ、３２ｃと共に放出ガス接続流路３２ｄにも接続されるように分岐されている。
【００６６】
連通流路９の一端は第１吸着塔２ａの連通用接続流路３３ａの一端に接続され、連通流路９の他端は第４吸着塔２ｄの連通用接続流路３３ｄの一端に接続され、連通流路９の中間部は第２吸着塔２ｂの連通用接続流路３３ｂの一端と第３吸着塔２ｃの連通用接続流路３３ｃの一端に接続される。
【００６７】
原料ガス接続流路３０ｄの開閉機能を有する第４原料ガス用バルブ６ｄとして、原料ガス接続流路３０ｄを開き状態と閉じ状態とに切り換える開閉バルブが設けられている。放出ガス接続流路３２ｄの開閉機能を有する第４放出ガス用バルブ８ｄとして、放出ガス接続流路３２ｄを開き状態と閉じ状態とに切り換える開閉バルブが設けられている。連通用接続流路３３ｄの開度調節機能と開閉機能を有する第４連通用バルブ１０ｄとして、連通用接続流路３３ｄの開度を調節する流量制御バルブが設けられ、開度を零にすることで連通用接続流路３３ｄを閉じることができる。これにより、第４吸着塔２ｄの原料ガス接続流路３０ｄは、第４原料ガス用バルブ６ｄにより開閉され、第４原料ガス用バルブ６ｄを介して原料ガス流路３に接続される。第４吸着塔２ｄの放出ガス接続流路３２ｄは、第４放出ガス用バルブ８ｄにより開閉され、第４放出ガス用バルブ８ｄを介して放出ガス流路５に接続される。第４吸着塔２ｄの連通用接続流路３３ｄは、第４連通用バルブ１０ｄにより開閉されると共に開度調節され、第４連通用バルブ１０ｄを介して連通流路９に接続される。
【００６８】
比較例においては第１〜第３非吸着ガス用バルブ７ａ、７ｂ、７ｃを開閉バルブにより構成したが、実施形態においては第１〜第３非吸着ガス用バルブ５７ａ、５７ｂ、５７ｃを非吸着ガス接続流路３１ａ、３１ｂ、３１ｃの開度調節機能と開閉機能を有する流量制御バルブにより構成した。また、非吸着ガス接続流路３１ｄの開度調節機能と開閉機能を有する流量制御バルブが第４非吸着ガス用バルブ５７ｄとして設けられている。これにより、第１吸着塔２ａの非吸着ガス接続流路３１ａは、第１非吸着ガス用バルブ５７ａにより開閉されると共に開度調節され、第１非吸着ガス用バルブ５７ａを介して非吸着ガス流路４に接続される。第２吸着塔２ｂの非吸着ガス接続流路３１ｂは、第２非吸着ガス用バルブ５７ｂにより開閉されると共に開度調節され、第２非吸着ガス用バルブ５７ｂを介して非吸着ガス流路４に接続される。第３吸着塔２ｃの非吸着ガス接続流路３１ｃは、第３非吸着ガス用バルブ５７ｃにより開閉されると共に開度調節され、第３非吸着ガス用バルブ５７ｃを介して非吸着ガス流路４に接続される。第４吸着塔２ｄの非吸着ガス接続流路３１ｄは、第４非吸着ガス用バルブ５７ｄにより開閉されると共に開度調節され、第４非吸着ガス用バルブ５７ｄを介して非吸着ガス流路４に接続される。非吸着ガス用バルブ５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄにより非吸着ガス接続流路３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを開くことで、吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの何れかと別の何れかとが非吸着ガス流路４を介して連通できる。
【００６９】
上記圧力変動吸着装置５１を用いて原料ガスＧ１から吸着質を分離する際に、吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄそれぞれに原料ガスが順次導入され、吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄそれぞれにおいて、複数の処理工程を順次実行する処理サイクルが繰り返される。
【００７０】
処理サイクルの１サイクルを構成する複数の処理工程として、吸着工程、第１ガス送出工程、減圧工程、第２ガス送出工程、脱着工程、洗浄工程、第２ガス導入工程、第１ガス導入工程、および昇圧工程を順次実行する。実施形態では第２ガス導入工程と第１ガス導入工程との間に待機状態が設けられる。各処理工程の実行時間は、例えば分離されて回収されるガスの目標純度や回収率に応じて予め実験により求めて設定すればよい。吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄそれぞれにおける処理工程の実行タイミングは互いに相違する。これにより圧力変動吸着装置５１においては、図５Ａ、図５Ｂに示すように、吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄそれぞれにおける処理工程が互いに相違する運転状態（ａ）′〜（ｐ）′が順次具現され、連続的に原料ガスＧ１から吸着質が分離される。図５Ａ、図５Ｂにおける矢印はガスの流動方向を示す。
【００７１】
上記処理工程を順次実行するため、上記バルブ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄ、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄそれぞれが駆動される。なお、バルブ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄ、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、アクチュエータによって駆動される公知の自動バルブにより構成し、公知の制御装置を用いて駆動すればよい。図６Ａ、図６Ｂは、運転状態（ａ）′〜（ｐ）′と、吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄそれぞれにおいて実行される処理工程と、バルブ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄ、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄそれぞれの状態との対応関係を示し、○印はバルブの開き状態を示し、×印はバルブの閉じ状態を示す。
【００７２】
運転状態（ａ）′においては、第１原料ガス用、第１非吸着ガス用、第３放出ガス用、第２、第４連通用バルブ６ａ、５７ａ、８ｃ、１０ｂ、１０ｄが開かれ、残りのバルブが閉じられる。第１原料ガス用、第１非吸着ガス用バルブ６ａ、５７ａが開かれることで、第１吸着塔２ａで吸着工程が実行される。第２、第４連通用バルブ１０ｂ、１０ｄが開かれることにより、第２吸着塔２ｂで第１ガス導入工程が実行され、第４吸着塔２ｄで第１ガス送出工程が実行される。第３放出ガス用バルブ８ｃが開かれることにより、第３吸着塔２ｃで脱着工程が実行される。この際、連通用接続流路３３ｂの開度は第２連通用バルブ１０ｂによって調節された開度とされ、連通用接続流路３３ｄの開度は第４連通用バルブ１０ｄによって調節された開度とされ、第１ガス導入工程にある吸着塔に所定量のガスが内部圧力上昇のために導入される。
【００７３】
運転状態（ｂ）′においては、第１原料ガス用、第１、第２非吸着ガス用、第３放出ガス用、第３、第４連通用バルブ６ａ、５７ａ、５７ｂ、８ｃ、１０ｃ、１０ｄが開かれ、残りのバルブが閉じられる。第１原料ガス用、第１、第２非吸着ガス用バルブ６ａ、５７ａ、５７ｂが開かれることで、第１吸着塔２ａでは運転状態（ａ）′に引き続いて吸着工程が実行され、第２吸着塔２ｂで昇圧工程が実行される。第３放出ガス用、第３、第４連通用バルブ８ｃ、１０ｃ、１０ｄが開かれることで、第３吸着塔２ｃで洗浄工程が実行され、第４吸着塔２ｄで減圧工程が実行される。この際、非吸着ガス接続流路３１ａの開度は第１非吸着ガス用バルブ５７ａにより調節された開度とされ、非吸着ガス接続流路３１ｂの開度は第２非吸着ガス用バルブ５７ｂにより調節された開度とされ、昇圧工程にある第２吸着塔２ｂに設定された量のガスが導入されることで、第２吸着塔２ｂの内部圧力が所定圧力まで上昇する。また、連通用接続流路３３ｃの開度は第３連通用バルブ１０ｃ、によって調節された開度とされ、連通用接続流路３３ｄの開度は第４連通用バルブ１０ｄによって調節された開度とされ、洗浄工程にある吸着塔に所定量のガスが洗浄のために導入される。
【００７４】
運転状態（ｃ）′においては、第１原料ガス用、第１、第２非吸着ガス用、第３、第４連通用バルブ６ａ、５７ａ、５７ｂ、１０ｃ、１０ｄが開かれ、残りのバルブが閉じられる。第１原料ガス用、第１、第２非吸着ガス用バルブ６ａ、５７ａ、５７ｂが開かれることで、第１吸着塔２ａでは運転状態（ｂ）′に引き続いて吸着工程が実行され、第２吸着塔２ｂでは運転状態（ｂ）′に引き続いて昇圧工程が実行される。第３、第４連通用バルブ１０ｃ、１０ｄが開かれることで、第３吸着塔２ｃで第２ガス導入工程が実行され、第４吸着塔２ｄで第２ガス送出工程が実行される。この際、運転状態（ｂ）′と同様に、非吸着ガス接続流路３１ａの開度は第１非吸着ガス用バルブ５７ａによって調節された開度とされ、非吸着ガス接続流路３１ｂの開度は第２非吸着ガス用バルブ５７ｂによって調節された開度とされる。連通用接続流路３３ｃの開度は第３連通用バルブ１０ｃによって調節された開度とされ、連通用接続流路３３ｄの開度は第４連通用バルブ１０ｄによって調節された開度とされ、第２ガス送出工程にある第４吸着塔２ｄの内部圧力が減少し、第２ガス導入工程にある第３吸着塔２ｃの内部圧力が上昇し、両吸着塔２ｃ、２ｄの内部圧力が均等化される。運転状態（ａ）′〜（ｃ）′において第４連通用バルブ１０ｄによって調節される開度を一定とし、運転状態（ａ）′において第２連通用バルブ１０ｂによって調節される開度を変更し、運転状態（ｂ）′、（ｃ）′において第３連通用バルブ１０ｃにより調節される開度を変更することで、連通用バルブを操作する手間を少なくしてもよい。
【００７５】
運転状態（ｄ）′においては、第１原料ガス用、第１、第２非吸着ガス用、第４放出ガス用バルブ６ａ、５７ａ、５７ｂ、８ｄが開かれ、残りのバルブが閉じられる。第１原料ガス用、第１非吸着ガス用、第２非吸着ガス用バルブ６ａ、５７ａ、５７ｂが開かれることで、第１吸着塔２ａでは運転状態（ｃ）′に引き続いて吸着工程が実行され、第２吸着塔２ｂで運転状態（ｃ）′に引き続いて昇圧工程が実行される。第３吸着塔２ｃは何ら処理工程が実行されない待機状態とされる。第４放出ガス用バルブ８ｄが開かれることで、第４吸着塔２ｄで脱着工程が実行される。この際、運転状態（ｃ）′と同様に、非吸着ガス接続流路３１ａの開度は第１非吸着ガス用バルブ５７ａによって調節された開度とされ、非吸着ガス接続流路３１ｂの開度は第２非吸着ガス用バルブ５７ｂによって調節された開度とされる。運転状態（ａ）′〜（ｄ）′において第１非吸着ガス用バルブ５７ａによって調節される開度を一定（例えば全開）とし、運転状態（ｂ）′〜（ｄ）′において第２非吸着ガス用バルブ５７ｂによって調節される開度を変更することで、非吸着ガス用バルブを操作する手間を少なくしてもよい。
【００７６】
運転状態（ｅ）′においては、第２原料ガス用、第２非吸着ガス用、第４放出ガス用、第１、第３連通用バルブ６ｂ、５７ｂ、８ｄ、１０ａ、１０ｃが開かれ、残りのバルブが閉じられる。第２原料ガス用、第２非吸着ガス用バルブ６ｂ、５７ｂが開かれることで、第２吸着塔２ｂで吸着工程が実行される。第１、第３連通用バルブ１０ａ、１０ｃが開かれることにより、第１吸着塔２ａで第１ガス送出工程が実行され、第３吸着塔２ｃで第１ガス導入工程が実行される。第４放出ガス用バルブ８ｄが開かれることにより、第４吸着塔２ｄで脱着工程が実行される。この際、連通用接続流路３３ａの開度は第１連通用バルブ１０ａによって調節された開度とされ、連通用接続流路３３ｃの開度は第３連通用バルブ１０ｃによって調節された開度とされる。
【００７７】
運転状態（ｆ）′においては、第２原料ガス用、第２、第３非吸着ガス用、第４放出ガス用、第１、第４連通用バルブ６ｂ、５７ｂ、５７ｃ、８ｄ、１０ａ、１０ｄが開かれ、残りのバルブが閉じられる。第２原料ガス用、第２、第３非吸着ガス用バルブ６ｂ、５７ｂ、５７ｃが開かれることで、第２吸着塔２ｂでは運転状態（ｅ）′に引き続いて吸着工程が実行され、第３吸着塔２ｃで昇圧工程が実行される。第４放出ガス用、第１、第４連通用バルブ８ｄ、１０ａ、１０ｄが開かれることで、第４吸着塔２ｄで洗浄工程が実行され、第１吸着塔２ａで減圧工程が実行される。この際、非吸着ガス接続流路３１ｂの開度は第２非吸着ガス用バルブ５７ｂによって調節された開度とされ、非吸着ガス接続流路３１ｃの開度は第３非吸着ガス用バルブ５７ｃによって調節された開度とされ、昇圧工程にある第３吸着塔２ｃに設定された量のガスが導入されることで第３吸着塔２ｃの内部圧力が所定圧力まで上昇する。また、連通用接続流路３３ａの開度は第１連通用バルブ１０ａによって調節された開度とされ、連通用接続流路３３ｄの開度は第４連通用バルブ１０ｄによって調節された開度とされる。
【００７８】
運転状態（ｇ）′においては、第２原料ガス用、第２、第３非吸着ガス用、第１、第４連通用バルブ６ｂ、５７ｂ、５７ｃ、１０ａ、１０ｄが開かれ、残りのバルブが閉じられる。第２原料ガス用、第２、第３非吸着ガス用バルブ６ｂ、５７ｂ、５７ｃが開かれることで、第２吸着塔２ｂでは運転状態（ｆ）′に引き続いて吸着工程が実行され、第３吸着塔２ｃでは運転状態（ｆ）′に引き続いて昇圧工程が実行される。第１、第４連通用バルブ１０ａ、１０ｄが開かれることで、第１吸着塔２ａで第２ガス送出工程が実行され、第４吸着塔２ｄで第２ガス導入工程が実行される。この際、運転状態（ｆ）′と同様に、非吸着ガス接続流路３１ｂの開度は第２非吸着ガス用バルブ５７ｂによって調節された開度とされ、非吸着ガス接続流路３１ｃの開度は第３非吸着ガス用バルブ５７ｃによって調節された開度とされる。連通用接続流路３３ａの開度は第１連通用バルブ１０ａによって調節された開度とされ、連通用接続流路３３ｄの開度は第４連通用バルブ１０ｄにより調節された開度とされ、第２ガス送出工程にある第１吸着塔２ａの内部圧力が減少し、第２ガス導入工程にある第４吸着塔２ｄの内部圧力が上昇し、両吸着塔２ａ、２ｄの内部圧力が均等化される。運転状態（ｅ）′〜（ｇ）′において第１連通用バルブ１０ａによって調節される開度を一定とし、運転状態（ｅ）′において第３連通用バルブ１０ｃによって調節される開度を変更し、運転状態（ｆ）′、（ｇ）′において第４連通用バルブ１０ｄにより調節される開度を変更することで、連通用バルブを操作する手間を少なくしてもよい。
【００７９】
運転状態（ｈ）′においては、第２原料ガス用、第２非吸着ガス用、第３非吸着ガス用、第１放出ガス用バルブ６ｂ、５７ｂ、５７ｃ、８ａが開かれ、残りのバルブが閉じられる。第２原料ガス用、第２、第３非吸着ガス用バルブ６ｂ、５７ｂ、５７ｃが開かれることで、第２吸着塔２ｂでは運転状態（ｇ）′に引き続いて吸着工程が実行され、第３吸着塔２ｃで運転状態（ｇ）′に引き続いて昇圧工程が実行される。第４吸着塔２ｄは何ら処理工程が実行されない待機状態とされる。第１放出ガス用バルブ８ａが開かれることで、第１吸着塔２ａで脱着工程が実行される。この際、運転状態（ｇ）′と同様に、非吸着ガス接続流路３１ｂの開度は第２非吸着ガス用バルブ５７ｂによって調節された開度とされ、非吸着ガス接続流路３１ｃの開度は第３非吸着ガス用バルブ５７ｃによって調節された開度とされる。運転状態（ｅ）′〜（ｈ）′において第２非吸着ガス用バルブ５７ｂによって調節される開度を一定（例えば全開）とし、運転状態（ｆ）′〜（ｈ）′において第３非吸着ガス用バルブ５７ｃによって調節される開度を変更することで、非吸着ガス用バルブを操作する手間を少なくしてもよい。
【００８０】
運転状態（ｉ）′においては、第３原料ガス用、第３非吸着ガス用、第１放出ガス用、第２、第４連通用バルブ６ｃ、５７ｃ、８ａ、１０ｂ、１０ｄが開かれ、残りのバルブが閉じられる。第３原料ガス用、第３非吸着ガス用バルブ６ｃ、５７ｃが開かれることで、第３吸着塔２ｃで吸着工程が実行される。第２、第４連通用バルブ１０ｂ、１０ｄが開かれることにより、第２吸着塔２ｂで第１ガス送出工程が実行され、第４吸着塔２ｄで第１ガス導入工程が実行される。第１放出ガス用バルブ８ａが開かれることにより、第１吸着塔２ａで脱着工程が実行される。この際、連通用接続流路３３ｂの開度は第２連通用バルブ１０ｂによって調節された開度とされ、連通用接続流路３３ｄの開度は第４連通用バルブ１０ｄによって調節された開度とされる。
【００８１】
運転状態（ｊ）′においては、第３原料ガス用、第３、第４非吸着ガス用、第１放出ガス用、第１、第２連通用バルブ６ｃ、５７ｃ、５７ｄ、８ａ、１０ａ、１０ｂが開かれ、残りのバルブが閉じられる。第３原料ガス用、第３、第４非吸着ガス用バルブ６ｃ、５７ｃ、５７ｄが開かれることで、第３吸着塔２ｃでは運転状態（ｉ）′に引き続いて吸着工程が実行され、第４吸着塔２ｄで昇圧工程が実行される。第１放出ガス用、第１、第２連通用バルブ８ａ、１０ａ、１０ｂが開かれることで、第１吸着塔２ａで洗浄工程が実行され、第２吸着塔２ｂで減圧工程が実行される。この際、非吸着ガス接続流路３１ｃの開度は第３非吸着ガス用バルブ５７ｃによって調節された開度とされ、非吸着ガス接続流路３１ｄの開度は第４非吸着ガス用バルブ５７ｄによって調節された開度とされ、昇圧工程にある第４吸着塔２ｄに設定された量のガスが導入されることで第４吸着塔２ｄの内部圧力が所定圧力まで上昇する。また、連通用接続流路３３ａの開度は第１連通用バルブ１０ａによって調節された開度とされ、連通用接続流路３３ｂの開度は第２連通用バルブ１０ｂによって調節された開度とされる。運転状態（ｉ）′〜（ｋ）′において第２連通用バルブ１０ｂによって調節される開度を一定とし、運転状態（ｉ）′において第４連通用バルブ１０ｄによって調節される開度を変更し、運転状態（ｊ）′、（ｋ）′において第１連通用バルブ１０ａにより調節される開度を変更することで、連通用バルブを操作する手間を少なくしてもよい。
【００８２】
運転状態（ｋ）′においては、第３原料ガス用、第３、第４非吸着ガス用、第１、第２連通用バルブ６ｃ、５７ｃ、５７ｄ、１０ａ、１０ｂが開かれ、残りのバルブが閉じられる。第３原料ガス用、第３、第４非吸着ガス用バルブ６ｃ、５７ｃ、５７ｄが開かれることで、第３吸着塔２ｃでは運転状態（ｊ）′に引き続いて吸着工程が実行され、第４吸着塔２ｄでは運転状態（ｊ）′に引き続いて昇圧工程が実行される。第１、第２連通用バルブ１０ａ、１０ｂが開かれることで、第１吸着塔２ａで第２ガス導入工程が実行され、第２吸着塔２ｂで第２ガス送出工程が実行される。この際、運転状態（ｊ）′と同様に、非吸着ガス接続流路３１ｃの開度は第３非吸着ガス用バルブ５７ｃによって調節された開度とされ、非吸着ガス接続流路３１ｄの開度は第４非吸着ガス用バルブ５７ｄによって調節された開度とされる。連通用接続流路３３ａの開度は第１連通用バルブ１０ａによって調節された開度とされ、連通用接続流路３３ｂの開度は第２連通用バルブ１０ｂによって調節された開度とされ、第２ガス送出工程にある第２吸着塔２ｂの内部圧力が減少し、第２ガス導入工程にある第１吸着塔２ａの内部圧力が上昇し、両吸着塔２ａ、２ｂの内部圧力が均等化される。運転状態（ｉ）′〜（ｌ）′において第３非吸着ガス用バルブ５７ｃによって調節される開度を一定（例えば全開）とし、運転状態（ｊ）′〜（ｌ）′において第４非吸着ガス用バルブ５７ｄによって調節される開度を変更することで、非吸着ガス用バルブを操作する手間を少なくしてもよい。
【００８３】
運転状態（ｌ）′においては、第３原料ガス用、第３非吸着ガス用、第４非吸着ガス用、第２放出ガス用バルブ６ｃ、５７ｃ、５７ｄ、８ｂが開かれ、残りのバルブが閉じられる。第３原料ガス用、第３、第４非吸着ガス用バルブ６ｃ、５７ｃ、５７ｄが開かれることで、第３吸着塔２ｃでは運転状態（ｋ）′に引き続いて吸着工程が実行され、第４吸着塔２ｄで運転状態（ｋ）′に引き続いて昇圧工程が実行される。第１吸着塔２ａは何ら処理工程が実行されない待機状態とされる。第２放出ガス用バルブ８ｂが開かれることで、第２吸着塔２ｂで脱着工程が実行される。この際、運転状態（ｋ）′と同様に、非吸着ガス接続流路３１ｃの開度は第３非吸着ガス用バルブ５７ｃによって調節された開度とされ、非吸着ガス接続流路３１ｄの開度は第４非吸着ガス用バルブ５７ｄによって調節された開度とされる。
【００８４】
運転状態（ｍ）′においては、第４原料ガス用、第４非吸着ガス用、第２放出ガス用、第１、第３連通用バルブ６ｄ、５７ｄ、８ｂ、１０ａ、１０ｃが開かれ、残りのバルブが閉じられる。第４原料ガス用、第４非吸着ガス用バルブ６ｄ、５７ｄが開かれることで、第４吸着塔２ｄで吸着工程が実行される。第１、第３連通用バルブ１０ａ、１０ｃが開かれることにより、第１吸着塔２ａで第１ガス導入工程が実行され、第３吸着塔２ｃで第１ガス送出工程が実行される。第２放出ガス用バルブ８ｂが開かれることにより、第２吸着塔２ｂで脱着工程が実行される。この際、連通用接続流路３３ａの開度は第１連通用バルブ１０ａによって調節された開度とされ、連通用接続流路３３ｃの開度は第３連通用バルブ１０ｃによって調節された開度とされる。
【００８５】
運転状態（ｎ）′においては、第４原料ガス用、第１、第４非吸着ガス用、第２放出ガス用、第２、第３連通用バルブ６ｄ、５７ａ、５７ｄ、８ｂ、１０ｂ、１０ｃが開かれ、残りのバルブが閉じられる。第４原料ガス用、第１、第４非吸着ガス用バルブ６ｄ、５７ａ、５７ｄが開かれることで、第４吸着塔２ｄでは運転状態（ｍ）′に引き続いて吸着工程が実行され、第１吸着塔２ａで昇圧工程が実行される。第２放出ガス用、第２、第３連通用バルブ８ｂ、１０ｂ、１０ｃが開かれることで、第２吸着塔２ｂで洗浄工程が実行され、第３吸着塔２ｃで減圧工程が実行される。この際、非吸着ガス接続流路３１ａの開度は第１非吸着ガス用バルブ５７ａによって調節された開度とされ、非吸着ガス接続流路３１ｄの開度は第４非吸着ガス用バルブ５７ｄによって調節された開度とされ、昇圧工程にある第１吸着塔２ａに設定された量のガスが導入されることで第１吸着塔２ａの内部圧力が所定圧力まで上昇する。また、連通用接続流路３３ｂの開度は第２連通用バルブ１０ｂによって調節された開度とされ、連通用接続流路３３ｃの開度は第３連通用バルブ１０ｃによって調節された開度とされる。
【００８６】
運転状態（ｏ）′においては、第４原料ガス用、第１、第４非吸着ガス用、第２、第３連通用バルブ６ｄ、５７ａ、５７ｄ、１０ｂ、１０ｃが開かれ、残りのバルブが閉じられる。第４原料ガス用、第１、第４非吸着ガス用バルブ６ｄ、５７ａ、５７ｄが開かれることで、第４吸着塔２ｄでは運転状態（ｎ）′に引き続いて吸着工程が実行され、第１吸着塔２ａでは運転状態（ｎ）′に引き続いて昇圧工程が実行される。第２、第３連通用バルブ１０ｂ、１０ｃが開かれることで、第２吸着塔２ｂで第２ガス導入工程が実行され、第３吸着塔２ｃで第２ガス送出工程が実行される。この際、運転状態（ｎ）′と同様に、非吸着ガス接続流路３１ａの開度は第１非吸着ガス用バルブ５７ａによって調節された開度とされ、非吸着ガス接続流路３１ｄの開度は第４非吸着ガス用バルブ５７ｄによって調節された開度とされる。連通用接続流路３３ｂの開度は第２連通用バルブ１０ｂによって調節された開度とされ、連通用接続流路３３ｃの開度は第３連通用バルブ１０ｃによって調節された開度とされ、第２ガス送出工程にある第３吸着塔２ｃの内部圧力が減少し、第２ガス導入工程にある第２吸着塔２ｂの内部圧力が上昇し、両吸着塔２ｂ、２ｃの内部圧力が均等化される。運転状態（ｍ）′〜（ｏ）′において第３連通用バルブ１０ｃによって調節される開度を一定とし、運転状態（ｍ）′において第１連通用バルブ１０ａによって調節される開度を変更し、運転状態（ｎ）′、（ｏ）′において第２連通用バルブ１０ｂにより調節される開度を変更することで、連通用バルブを操作する手間を少なくしてもよい。
【００８７】
運転状態（ｐ）′においては、第４原料ガス用、第１、第４非吸着ガス用、第３放出ガス用バルブ６ｄ、５７ａ、５７ｄ、８ｃが開かれ、残りのバルブが閉じられる。第４原料ガス用、第１、第４非吸着ガス用バルブ６ｄ、５７ａ、５７ｄが開かれることで、第４吸着塔２ｄでは運転状態（ｏ）′に引き続いて吸着工程が実行され、第１吸着塔２ａで運転状態（ｏ）′に引き続いて昇圧工程が実行される。第２吸着塔２ｂは何ら処理工程が実行されない待機状態とされる。第３放出ガス用バルブ８ｃが開かれることで、第３吸着塔２ｃで脱着工程が実行される。この際、運転状態（ｏ）′と同様に、非吸着ガス接続流路３１ａの開度は第１非吸着ガス用バルブ５７ａによって調節された開度とされ、非吸着ガス接続流路３１ｄの開度は第４非吸着ガス用バルブ５７ｄによって調節された開度とされる。運転状態（ｍ）′〜（ｐ）′において第４非吸着ガス用バルブ５７ｄによって調節される開度を一定（例えば全開）とし、運転状態（ｎ）′〜（ｐ）′において第１非吸着ガス用バルブ５７ａによって調節される開度を変更することで、非吸着ガス用バルブを操作する手間を少なくしてもよい。
【００８８】
吸着工程が吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの何れかにおいて実行される時、その吸着塔内部に導入流路を介して原料ガスＧ１が導入され、吸着塔内部は原料ガスＧ１の圧力により吸着工程において必要とされる吸着圧力まで加圧される。原料ガスＧ１に含まれる吸着質が吸着剤に加圧下で吸着され、また、吸着剤に吸着されない非吸着ガスＧ２は、非吸着ガス用バルブ５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄ非吸着ガス流路４を介して吸着塔から排出される。
【００８９】
吸着工程後であって脱着工程前の状態にある吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの何れかから内部ガスを送出する第１ガス送出工程が実行されると同時に、その送出された内部ガスを脱着工程後であって昇圧工程前の状態にある吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの別の何れかに導入する第１ガス導入工程が実行される。
【００９０】
第１ガス送出工程が吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの何れかにおいて実行される時、その吸着塔内部は、連通流路９を介して第１ガス導入工程が実行される吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの別の何れかの内部に通じる。これにより、第１ガス送出工程にある吸着塔の内部圧力は減少する。この際、第１ガス送出工程にある吸着塔の内部ガスが第１ガス導入工程にある吸着塔に導入されることで、第１ガス導入工程にある吸着塔の内部圧力は上昇する。ここで、第１ガス送出工程にある吸着塔の内部圧力の減少幅と、第１ガス導入工程にある吸着塔の内部圧力の上昇幅は、第１ガス送出工程にある吸着塔から第１ガス導入工程にある吸着塔に導入されるガス量に対応する。
【００９１】
第１ガス導入工程にある吸着塔に設定された量のガスが導入されるように、第１ガス導入工程にある吸着塔の連通用接続流路の開度と、第１ガス送出工程にある吸着塔の連通用接続流路の開度が、連通用バルブによって調節された開度とされる。この連通用バルブによる連通用接続流路の開度の調節方法は特に限定されず、例えば、予め定めた開度となるように調節してもよいし、第１ガス導入工程にある吸着塔への導入ガス量の目標値と測定値との偏差を低減するフィードバック制御を行うことで調節してもよい。
【００９２】
減圧工程が吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの何れかにおいて実行される時、その吸着塔の内部は、連通流路９、洗浄工程にある吸着塔を介して放出ガス流路５に通じる。よって、減圧工程にある吸着塔から内部ガスが洗浄工程にある吸着塔への導入後に放出ガス流路５を介して放出される。これにより、減圧工程にある吸着塔の内部圧力は減少する。この際、減圧工程にある吸着塔の内部圧力の減少幅は、洗浄工程にある吸着塔に導入されるガス量に対応する。
【００９３】
第１ガス送出工程後であって脱着工程前の状態にある吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの何れかから内部ガスを送出する第２ガス送出工程が実行されると同時に、その送出された内部ガスを脱着工程後であって第１ガス導入工程前の状態にある吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの別の何れかに導入する第２ガス導入工程が実行される。
【００９４】
第２ガス送出工程が吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの何れかにおいて実行される時、その吸着塔内部は、連通流路９を介して第２ガス導入工程が実行される吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの別の何れかの内部に通じる。これにより、第２ガス送出工程にある吸着塔の内部圧力は、減圧工程の終了時よりも減少する。この際、第２ガス送出工程にある吸着塔の内部ガスが第２ガス導入工程にある吸着塔に導入されることで、第２ガス導入工程にある吸着塔の内部圧力は上昇する。よって、第２ガス送出工程にある吸着塔の内部圧力と第２ガス導入工程にある吸着塔の内部圧力の差が低減される。ここで、連通用接続流路の開度が調節されることで、両吸着塔の内部圧力の変化速度を調節することができる。
【００９５】
脱着工程が吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの何れかにおいて実行される時、その吸着塔内部は放出ガス流路５に通じるものとされる。放出ガス流路５の出口は、例えば大気圧領域あるいは真空ポンプに接続される。これにより、脱着工程にある吸着塔の内部圧力は減少し、吸着剤から吸着質が脱着される。脱着された吸着質を含む放出ガスＧ３が吸着塔内部から放出ガス流路５を介して排出される。
【００９６】
洗浄工程が吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの何れかにおいて実行される時、その吸着塔内部は、減圧工程にある吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの別の何れかの内部に連通流路９を介して通じる。これにより、減圧工程にある吸着塔から排出される内部ガスＧ４′が、洗浄工程にある吸着塔に導入された後に放出ガス流路５を介して放出ガスＧ３′として排出される。この際、放出ガスＧ３′には洗浄工程にある吸着塔に滞留していた吸着質が含まれる。
【００９７】
洗浄工程にある吸着塔に設定された量のガスが導入されるように、洗浄工程にある吸着塔の連通用接続流路の開度と、減圧工程にある吸着塔の連通用接続流路の開度が、連通用バルブによって調節された開度とされる。この連通用バルブによる連通用接続流路の開度の調節方法は特に限定されず、例えば、予め定めた開度となるように調節してもよいし、洗浄工程にある吸着塔への導入ガス量の目標値と測定値との偏差を低減するフィードバック制御を行うことで調節してもよい。
【００９８】
昇圧工程が吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの何れかにおいて実行される時、その吸着塔内部は、非吸着ガス流路４を介して吸着工程が実行される吸着塔２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの別の何れかの内部に通じる。この際、吸着工程にある吸着塔から排出される非吸着ガスＧ２の一部を、昇圧工程にある吸着塔に導入することで、昇圧工程にある吸着塔の内部圧力は吸着圧力あるいは吸着圧力近傍まで上昇する。
【００９９】
昇圧工程にある吸着塔に設定された量のガスが導入されるように、吸着工程にある吸着塔の非吸着ガス接続流路の開度と、昇圧工程にある吸着塔の非吸着ガス接続流路の開度が、非吸着ガス用バルブによって調節された開度とされる。この非吸着ガス用バルブによる非吸着ガス接続流路の開度の調節方法は特に限定されず、例えば、予め定めた開度となるように調節してもよいし、昇圧工程にある吸着塔への導入ガス量の目標値と測定値との偏差を低減するフィードバック制御を行うことで調節してもよい。
【０１００】
上記実施形態によれば、連通用バルブ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは連通用接続流路３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄの開閉機能だけでなく開度調節機能も有する。これにより、何れかの吸着塔に別の吸着塔から導入されるガスの量を連通用バルブ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄにより調節できるので、従来技術におけるような連通流路１０９の途中に介在するガス量調節用のバルブ１１３を削減あるいは不要にできる。すなわち、洗浄工程にある吸着塔に減圧工程にある吸着塔から連通流路９を介して導入されるガス量と、第１ガス導入工程にある吸着塔に第１ガス送出工程にある吸着塔から連通流路９を介して導入されるガス量と、第２ガス導入工程にある吸着塔に第２ガス送出工程にある吸着塔から連通流路９を介して導入されるガス量を、連通用バルブ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの何れか２つにより連通用接続流路３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄの何れか２つの開度を調節することで調節できる。よって、洗浄工程や第１および第２ガス導入工程に際して、連通流路９の途中にガス量を調節するバルブを介在させる必要はない。
また、非吸着ガス用バルブ５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄは非吸着ガス接続流路３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの開閉機能だけでなく開度調節機能も有する。これにより、非吸着ガスＧ２を連通流路９を介することなく昇圧工程にある吸着塔に導入でき、従来技術におけるような非吸着ガス流路１０４と連通流路１０９との間に介在する流量制御バルブ１１５を削減あるいは不要にできる。すなわち、昇圧工程にある吸着塔に吸着工程にある吸着塔から非吸着ガス流路４を介して導入されるガス量を、非吸着ガス用バルブ５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄの何れか２つにより非吸着ガス接続流路３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの何れか２つの開度を調節することで調節できる。よって、昇圧工程に際して連通流路９と非吸着ガス流路４との間にガス量を調節するバルブを介在させる必要はない。
これにより、実施形態の圧力変動吸着装置５１は比較例の圧力変動吸着装置１よりも吸着塔の数が多いにも関わらず、吸着塔毎の連通用バルブの数を同一とでき、さらに、吸着塔毎の連通用接続流路の数も同一とできる。よって、連通流路９を構成する連通部の数を低減でき、複数の連通部を設ける必要性をなくし、ガス流路を構成する配管の長さを短縮できる。
【０１０１】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明思想から逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、吸着装置における吸着塔の数は５塔以上でもよい。原料ガスから分離するガスは水素や炭酸ガスに限定されず、例えばヘリウムと空気の混合ガスである原料ガスからヘリウムを分離して精製する場合に本発明を適用してもよい。ガス流路を構成する配管のレイアウトも特に限定されない。上記実施形態においてはガス送出工程として第１ガス送出工程と第２ガス送出工程とを実行し、ガス導入工程として第１ガス導入工程と第２ガス導入工程とを実行したが、第１ガス送出工程と第１ガス導入工程を省略してもよいし、あるいは、第２ガス送出工程と第２ガス導入工程を省略してもよい。また、上記実施形態において、洗浄工程と減圧工程を省略してもよいし、あるいは、ガス送出工程とガス導入工程を省略してもよい。本発明における連通用バルブと非吸着ガス用バルブは、流路の開度調節機能と開閉機能を有するものであればよく、流路の開度を全開または零とするだけでなく、流路の開度を全開〜零の間で無段階に連続的に変化させるものでもよいし、段階的に変化させるものでもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１、５１…圧力変動吸着装置、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ…吸着塔、３…原料ガス流路、４…非吸着ガス流路、５…放出ガス流路、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ…原料ガス用バルブ、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄ…非吸着ガス用バルブ、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ…放出ガス用バルブ、９…連通流路、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ…連通用バルブ、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ…原料ガス接続流路、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ…非吸着ガス接続流路、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ…放出ガス接続流路、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ…連通用接続流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
0006468647.tif 000008
【図６Ｂ】
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【図７】
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