(57)【要約】【課題】複数のガス成分を含む混合ガスから、第１ガス成分と第２ガス成分を圧力変動式吸着分離法を用いて分離するにあたって、これらガス成分を効率よく回収でき、しかも低コスト化が可能となるガス分離方法を提供する。【解決手段】第１ガス成分に対して難吸着性であって第２ガス成分に対して易吸着性である第１吸着剤を備えた第１吸着筒１１と、第１ガス成分に対して易吸着性であって第２ガス成分に対して難吸着性である第２吸着剤を備えた第２吸着筒２１とを用い、吸着工程と再生工程との間に、吸着筒１１、２１を均圧化する均圧減圧工程および均圧加圧工程を行う。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２種のガス成分を含む混合ガスから、第１ガス成分と第２ガス成分を圧力変動式吸着分離法を用いて分離する方法であって、
第１ガス成分に対して難吸着性であって第２ガス成分に対して易吸着性である第１吸着剤を備えた第１吸着筒と、
第１ガス成分に対して易吸着性であって第２ガス成分に対して難吸着性である第２吸着剤を備えた第２吸着筒とを用い、
（ステップ１）
第１吸着筒において、混合ガスを加圧下で供給し、第２ガス成分を吸着させ、第１ガス成分を第１製品ガスとして分離する吸着工程を行い、
第２吸着筒において、減圧により第１ガス成分を脱着させる再生工程を行い、
（ステップ２）
第１吸着筒において、第１吸着筒内のガスを第２吸着筒に導入してこれら吸着筒を均圧化することによって第１吸着筒を減圧する均圧減圧工程を行い、
第２吸着筒において、前記第１吸着筒からのガス導入によって第２吸着筒を加圧する均圧加圧工程を行い、
（ステップ３）
第１吸着筒において、減圧により第２ガス成分を脱着させる再生工程を行い、
第２吸着筒において、混合ガスを加圧下で供給し、第１ガス成分を吸着させ、第２ガス成分を第２製品ガスとして分離する吸着工程を行い、
（ステップ４）
第２吸着筒において、第２吸着筒内部のガスを第１吸着筒に導入してこれら吸着筒を均圧化することによって第２吸着筒を減圧する均圧減圧工程を行い、
第１吸着筒において、前記第２吸着筒からのガス導入によって第１吸着筒を加圧する均圧加圧工程を行うことにより、第１ガス成分と第２ガス成分を分離することを特徴とするガス分離方法。
【請求項２】
請求項１記載のガス分離方法において、第１および第２製品ガスを貯留する第１および第２製品ガス貯留槽を用い、
第１および第２吸着筒における再生工程で、第１および第２製品ガス貯留槽の各製品ガスを、それぞれ第１および第２吸着筒に導入し、
第１および第２吸着筒における均圧加圧工程で、第１および第２製品ガス貯留槽の各製品ガスを、それぞれ第１および第２吸着筒に導入することを特徴とするガス分離方法。
【請求項３】
請求項１記載のガス分離方法において、第１および第２吸着筒内のガスをパージガスとして貯留する第１および第２パージガス貯留槽を用い、
第１および第２吸着筒での均圧減圧工程で、第１および第２吸着筒内のガスを、パージガスとして、それぞれ第１および第２パージガス貯留槽に貯留し、
第１および第２吸着筒における再生工程で、第１および第２パージガス貯留槽のパージガスを、それぞれ第１および第２吸着筒に導入し、
第１および第２吸着筒における均圧加圧工程で、第１および第２パージガス貯留槽のパージガスを、それぞれ第１および第２吸着筒に導入することを特徴とするガス分離方法。
【請求項４】
第１および第２ガス成分のうち一方がクリプトンガスまたはキセノンガスであり、他方が窒素ガスであることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載のガス分離方法。
【請求項５】
第１および第２吸着剤のうち一方が平衡分離型吸着剤であり、他方が速度分離型吸着剤であることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載のガス分離方法。
【請求項６】
第１および第２吸着剤のうち一方が活性炭であり、他方がゼオライトであることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項記載のガス分離方法。
【請求項７】
速度分離型吸着剤を備えた吸着筒において、吸着工程における最高到達圧力が、３００〜５００ｋＰａ（ゲージ圧）であることを特徴とする請求項５項記載のガス分離方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも２種のガス成分、例えば希ガスと窒素ガスを含有する混合ガスから、これらガス成分を圧力変動式吸着分離法を用いて分離する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路、液晶パネル、太陽電池パネル、磁気ディスク等の半導体製品を製造する工程では、希ガス雰囲気中でプラズマを発生させ、該プラズマによって半導体製品の各種処理を行う方法が広く用いられている。
このプラズマ処理では、窒素ガス雰囲気中の処理チャンバ内に希ガスを流通させて高周波放電によりプラズマを発生させ、被処理物を取り出す際にチャンバ内を窒素ガスでパージする方法がとられている。
【０００３】
この処理において使用される希ガスとして、従来はアルゴンガスが用いられていたが、近年では、より高度な処理を行うために、クリプトンガスやキセノンガスの使用が検討されている。
しかし、クリプトンガスやキセノンガスは、空気中での存在比が少ないこと、および空気からの分離工程が複雑であることから、極めて高価なガスである。このため、クリプトンガスやキセノンガスを処理雰囲気ガスとして使用した後、そのまま排出（廃棄）すると、この雰囲気ガスに要するコストが高騰するという問題があった。
この希ガスを使用するプロセスを経済的に成り立たせるためには、排ガスから希ガスを高回収率で回収し、再利用することが重要となる。
希ガスを再利用するためには、不純物濃度を少なくとも１００ｐｐｍ以下とした希ガスを排ガスから分離する必要がある。
【０００４】
複数の成分を含む混合ガスから目的のガス成分を分離する方法としては、圧力変動式吸着分離法がある。
この圧力変動式吸着分離法は、上記排ガスから希ガスを回収する方法に適用可能である。
従来の圧力変動式吸着分離法によるガス分離方法では、吸着工程において、吸着剤に易吸着成分が吸着されると同時に、難吸着成分もわずかであるが吸着される。
さらに、吸着筒内の吸着剤間の空隙にも難吸着成分が存在するので、再生工程で排出される再生排ガス中にはかなりの量の難吸着成分が含まれることとなる。このため、目的のガス成分（この例では難吸着成分）の回収率を高めるのは難しい。
混合ガスから目的のガス成分を高い回収率で回収するためには、系外に排出されるガスに含まれる目的のガス成分量を最小限にすることが好ましい。
【０００５】
従来の圧力変動式吸着分離法には、被吸着成分の吸着速度差を利用した速度型圧力変動式吸着分離法と、平衡吸着量差を利用した平衡型圧力変動式吸着分離法がある。これらを組み合わせることによって、回収率を高めることができる。
これら２つの分離法を組み合わせる場合には、例えば、平衡型圧力変動式吸着分離法と、速度型圧力変動式吸着分離法のそれぞれの再生工程時に排出される脱着ガス（再生排ガス）を貯留槽に回収し、これを原料ガスと混合して、循環原料ガスとして再び吸着工程に供給する方法をとることができる。
この方法では、再生排ガスを吸着工程に供給するため、系外に排出される目的ガス成分量を抑えることができる。
２つの分離法を単純に組み合わせると、平衡型圧力変動式吸着分離機構と速度型圧力変動式分離機構に、それぞれ２つずつ、すなわち合計４つの吸着筒が必要となる。
これに対し、吸着特性の異なる吸着剤（平衡型と速度型）を充填した第１および第２吸着筒に対して、交互に混合ガスを供給するガス分離方法を用いると、２つの吸着筒で分離が可能になるので、装置のコンパクト化がはかれる。
【０００６】
以下、第１吸着筒において、平衡型圧力変動式吸着分離法により平衡型吸着剤に対する易吸着成分と難吸着成分を分離し、第２吸着筒において、速度型圧力変動式吸着分離法により速度型吸着剤に対する易吸着成分と難吸着成分を分離する方法について説明する。
【０００７】
第１および第２吸着筒における吸着工程では、原料の混合ガスを加圧下で吸着筒に導入してそれぞれの吸着剤に対する易吸着成分を吸着し、難吸着成分を製品ガスとして回収する。
再生工程では、吸着筒を減圧することによって、吸着剤に吸着された易吸着成分を脱着させ、吸着剤を再生させる。再生排ガスは原料の混合ガスと混合して、循環原料ガスとして、吸着工程で吸着筒に供給する。
この方法では、表１に示すように、第１吸着筒で吸着工程を行う際に、第２吸着筒で再生工程を行い、逆に、第１吸着筒で再生工程を行う際には、第２吸着筒で吸着工程を行う。
この方法では、各圧力変動式吸着分離法に用いられる吸着筒をそれぞれ１つにできる。
【０００８】
【表１】
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【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記方法では、製品回収率が十分でないため、この回収率を向上させることが要望されていた。ここで、製品回収率とは、以下で定義する循環原料ガス供給流量に対する製品ガスの導出流量の割合である。
製品回収率［％］　＝製品ガス導出流量／（循環原料ガス供給流量÷２×循環原料ガス中の製品ガス濃度）×１００
従来方法では、製品回収率が低いため、大きな容量の圧縮機が必要となり、設備コストと運転コストが増大する問題があった。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、複数のガス成分を含む混合ガスから、これらガス成分を圧力変動式吸着分離法を用いて分離するにあたって、これらガス成分を効率よく回収でき、しかも低コスト化が可能となるガス分離方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のガス分離方法は、第１ガス成分に対して難吸着性であって第２ガス成分に対して易吸着性である第１吸着剤を備えた第１吸着筒と、第１ガス成分に対して易吸着性であって第２ガス成分に対して難吸着性である第２吸着剤を備えた第２吸着筒とを用い、
（ステップ１）
第１吸着筒において、混合ガスを加圧下で供給し、第２ガス成分を吸着させ、第１ガス成分を第１製品ガスとして分離する吸着工程を行い、
第２吸着筒において、減圧により第１ガス成分を脱着させる再生工程を行い、
（ステップ２）
第１吸着筒において、第１吸着筒内のガスを第２吸着筒に導入してこれら吸着筒を均圧化することによって第１吸着筒を減圧する均圧減圧工程を行い、
第２吸着筒において、前記第１吸着筒からのガス導入によって第２吸着筒を加圧する均圧加圧工程を行い、
（ステップ３）
第１吸着筒において、減圧により第２ガス成分を脱着させる再生工程を行い、
第２吸着筒において、混合ガスを加圧下で供給し、第１ガス成分を吸着させ、第２ガス成分を第２製品ガスとして分離する吸着工程を行い、
（ステップ４）
第２吸着筒において、第２吸着筒内部のガスを第１吸着筒に導入してこれら吸着筒を均圧化することによって第２吸着筒を減圧する均圧減圧工程を行い、
第１吸着筒において、前記第２吸着筒からのガス導入によって第１吸着筒を加圧する均圧加圧工程を行うことにより、第１ガス成分と第２ガス成分を分離することを特徴とする。
【００１２】
本発明のガス分離方法では、第１および第２製品ガスを貯留する第１および第２製品ガス貯留槽を用い、第１および第２吸着筒における再生工程で、第１および第２製品ガス貯留槽の各製品ガスを、それぞれ第１および第２吸着筒に導入し、第１および第２吸着筒における均圧加圧工程で、第１および第２製品ガス貯留槽の各製品ガスを、それぞれ第１および第２吸着筒に導入する方法をとることができる。
本発明のガス分離方法では、第１および第２吸着筒内のガスをパージガスとして貯留する第１および第２パージガス貯留槽を用い、第１および第２吸着筒での均圧減圧工程で、第１および第２吸着筒内のガスを、パージガスとして、それぞれ第１および第２パージガス貯留槽に貯留し、第１および第２吸着筒における再生工程で、第１および第２パージガス貯留槽のパージガスを、それぞれ第１および第２吸着筒に導入し、第１および第２吸着筒における均圧加圧工程で、第１および第２パージガス貯留槽のパージガスを、それぞれ第１および第２吸着筒に導入するのが好ましい。
本発明のガス分離方法では、第１および第２ガス成分のうち一方をクリプトンガスまたはキセノンガスとし、他方を窒素ガスとすることができる。
本発明のガス分離方法では、第１および第２吸着剤のうち一方を平衡分離型吸着剤とし、他方を速度分離型吸着剤とすることができる。
本発明のガス分離方法では、第１および第２吸着剤のうち一方を活性炭とし、他方をゼオライトとすることができる。
本発明のガス分離方法では、速度分離型吸着剤を備えた吸着筒において、吸着工程における最高到達圧力を、３００〜５００ｋＰａ（ゲージ圧）とするのが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のガス分離方法の第１の実施形態を実施可能なガス分離装置を示すものである。
このガス分離装置は、少なくとも２種のガス成分を含む混合ガスである原料ガスが導入される原料貯留槽１と、原料貯留槽１からの循環原料ガスを圧縮する圧縮機２と、圧縮機２からの循環原料ガス中の第１ガス成分を第１製品ガスとして分離する第１分離ユニット３と、循環原料ガス中の第２ガス成分を第２製品ガスとして分離する第２分離ユニット４を備えている。
【００１４】
第１分離ユニット３は、循環原料ガス中の第１ガス成分を第１製品ガスとして分離する第１吸着筒１１と、第１製品ガスを貯留する第１製品ガス貯留槽１２を備えている。
符号Ｌ３は、圧縮機２からの循環原料ガスを第１吸着筒１１に導入する導入管路である。導入管路Ｌ３は第１吸着筒１１の下部に接続されている。
符号Ｌ４は、第１吸着筒１１からの第１製品ガスを第１製品ガス貯留槽１２に導入する機能と、第１製品ガスを貯留槽１２から吸着筒１１に戻す機能とを有する管路である。管路Ｌ４は、第１吸着筒１１の上部に接続されている。
符号Ｌ５は、貯留槽１２から第１製品ガスを導出する導出管路である。
符号Ｌ９は、第１吸着筒１１から再生排ガスを原料貯留槽１に返送する返送管路である。
符号Ｌ１１は、第１製品ガス貯留槽１２内の第１製品ガスをパージガスとして第１吸着筒１１に導入する導入管路である。
第１吸着筒１１には、第１ガス成分に対して難吸着性であって、第２ガス成分に対して易吸着性である第１吸着剤が用いられている。
【００１５】
第２分離ユニット４は、循環原料ガス中の第２ガス成分を第２製品ガスとして分離する第２吸着筒２１と、第２製品ガスを貯留する第２製品ガス貯留槽２２を備えている。
符号Ｌ６は、圧縮機２からの循環原料ガスを第２吸着筒２１に導入する導入管路である。導入管路Ｌ６は第２吸着筒２１の下部に接続されている。
符号Ｌ７は、第２吸着筒２１からの第２製品ガスを第２製品ガス貯留槽２２に導入する機能と、第２製品ガスを貯留槽２２から吸着筒２１に戻す機能とを有する管路である。管路Ｌ７は、第２吸着筒２１の上部に接続されている。
符号Ｌ８は、貯留槽２２から第２製品ガスを導出する導出管路である。
符号Ｌ１０は、第２吸着筒２１から再生排ガスを原料貯留槽１に返送する返送管路である。
符号Ｌ１２は、第２製品ガス貯留槽２２内の第２製品ガスをパージガスとして第２吸着筒２１に導入する導入管路である。
第２吸着筒２１には、第２ガス成分に対して難吸着性であって、第１ガス成分に対して易吸着性である第２吸着剤が用いられている。
【００１６】
以下、上記ガス分離装置を用いた場合を例として、本発明のガス分離方法の第１の実施形態を説明する。
本実施形態のガス分離方法では、第１ガス成分である窒素と、第２ガス成分であるクリプトンとを含む混合ガスを分離対象とする場合を例示する。
第１吸着筒１１に充填される第１吸着剤としては、平衡分離型吸着剤である活性炭を使用するのが好ましい。活性炭は、平衡吸着量としてクリプトンガスの吸着量が多く（易吸着性）、窒素ガスの吸着量が少ない（難吸着性）という性質をもつ。
第２吸着筒２１に充填される第２吸着剤としては、速度分離型吸着剤であるゼオライト４Ａ（Ｎａ−Ａ型ゼオライト）を使用するのが好ましい。
ゼオライト４Ａは、比較的分子径の大きいクリプトンガスを吸着しにくく（難吸着性）、クリプトンガスより分子径の小さい窒素ガスを吸着しやすい性質（易吸着性）をもつ。
この特性は、一般に速度分離型と呼ばれる分離特性で、適当な吸着時間を選定すれば窒素ガスを選択的に吸着させ、かつクリプトンガスを吸着させずに吸着筒から導出することが可能である。
【００１７】
（ステップ１）
上記混合ガスを原料ガスとして管路Ｌ１を通して原料貯留槽１に導入する。
図２（Ａ）に示すように、第１吸着筒１１においては、クリプトンガスを吸着させ、窒素ガスを第１製品ガスとして分離する吸着工程を行う。
この吸着工程では、原料貯留槽１からの循環原料ガスを圧縮機２で圧縮し、管路Ｌ３を通して第１吸着筒１１に供給する。
循環原料ガスの供給により第１吸着筒１１を加圧することによって、第１吸着剤に対して易吸着性のクリプトンガスを吸着させ、難吸着性の窒素ガスを管路Ｌ４を通して第１製品ガス貯留槽１２に導入する。
第１製品ガス貯留槽１２内の窒素ガスは、第１製品ガスとして管路Ｌ５を通して系外に導出する。
【００１８】
この吸着工程では、循環原料ガスを吸着筒１１に供給し、吸着筒１１の圧力が貯留槽１２よりも高くなるまで弁Ｖ２を閉じておき、吸着筒１１の圧力が貯留槽１２よりも高くなった時点で弁Ｖ２を開き、吸着筒１１内のガスを管路Ｌ４を通して貯留槽１２に導入するのが好ましい。
なお、吸着筒１１と貯留槽１２とを接続する管路（図示略）を設け、この管路に逆止弁を設け、吸着筒１１の圧力が貯留槽１２よりも高くなった時点で、吸着筒１１内のガスが、この管路を通して貯留槽１２に導入されるようにすることもできる。
【００１９】
第２吸着筒２１においては、減圧により窒素ガスを脱着させる再生工程を行う。
この再生工程では、弁Ｖ８を開とすることによって、ステップ１に先だつ吸着工程で吸着された窒素ガスを脱着させ、再生排ガスとして管路Ｌ１０を通して原料貯留槽１に返送する。これによって、第２吸着剤が再生される。
同時に、第２製品ガス貯留槽２２内のクリプトンガスを、管路Ｌ１２を通して第２吸着筒２１に導入し、このクリプトンガスを第２吸着筒２１に流通させ、第２吸着剤に吸着されている窒素ガスの脱着を促進する。
【００２０】
ステップ１においては、吸着筒２１（ステップ３においては吸着筒１１）から返送されるガス（再生排ガスなど）と、管路Ｌ１から導入された原料ガスとが原料貯留槽１に導入される。
このため、上記吸着筒２１（ステップ３においては吸着筒１１）からの返送ガスと原料ガスとの混合物である循環原料ガスが、第１吸着筒１１（ステップ３においては第２吸着筒２１）に供給される。
【００２１】
（ステップ２）
図２（Ｂ）に示すように、第１吸着筒１１では、吸着筒１１内のガスを第２吸着筒２１に導入して吸着筒１１、２１を均圧化することによって第１吸着筒１１を減圧する均圧減圧工程を行う。
この均圧減圧工程では、弁Ｖ１、Ｖ４を開放することによって、管路Ｌ３、Ｌ６により第１吸着筒１１と第２吸着筒２１とを連通させる。
第１吸着筒１１はステップ１（吸着工程）により圧力が高い状態となっており、第２吸着筒２１はステップ１（再生工程）により圧力が低い状態となっているため、第１吸着筒１１内のガスが管路Ｌ３、Ｌ６を通して第２吸着筒２１に導入され、第１吸着筒１１が減圧されるとともに、吸着筒１１、２１が均圧化される。
ステップ２では、第１吸着筒１１が減圧されるため、第１吸着剤に吸着していたクリプトンガスが脱着し、第２吸着筒２１に導入される。
【００２２】
第２吸着筒２１においては、吸着筒１１、２１の均圧化によって第２吸着筒２１を加圧する均圧加圧工程を行う。
この均圧加圧工程では、前記均圧減圧工程により第１吸着筒１１からのガスが第２吸着筒２１に導入されるとともに、第２製品ガス貯留槽２２からクリプトンガスが管路Ｌ７を通して第２吸着筒２１に導入される。これによって第２吸着筒２１は加圧される。
【００２３】
ステップ２（第１吸着筒１１での均圧減圧工程および第２吸着筒２１での均圧加圧工程）では、圧縮機２の駆動を停止せず、循環原料ガスの供給を継続する。この循環原料ガスは、上記吸着筒１１から吸着筒２１への導入ガスとともに、管路Ｌ６を通して第２吸着筒２１に供給される。
ステップ１からステップ２に移行する際には、循環原料ガスの導入先が第１吸着筒１１から第２吸着筒２１に変わることになるが、ステップ２では、第１吸着筒１１からのガス導入によって第２吸着筒２１が加圧されるため、圧縮機２に加えられる負荷の大幅な低下は起こらない。
【００２４】
（ステップ３）
図２（Ｃ）に示すように、第１吸着筒１１において、減圧によりクリプトンガスを脱着させる再生工程を行う。
この再生工程では、弁Ｖ７を開とすることによって、ステップ１で吸着されたクリプトンガスを脱着させ、再生排ガスとして管路Ｌ９を通して原料貯留槽１に返送する。これによって、第１吸着剤が再生される。
同時に、第１製品ガス貯留槽１２内の窒素ガスを、管路Ｌ１１を通して第１吸着筒１１に導入し、この窒素ガスを第１吸着筒１１に流通させ、第１吸着剤に吸着されているクリプトンガスの脱着を促進する。
【００２５】
第２吸着筒２１においては、窒素ガスを吸着させ、クリプトンガスを第２製品ガスとして分離する吸着工程を行う。
この吸着工程では、原料貯留槽１からの循環原料ガスを圧縮機２で圧縮し、管路Ｌ６を通して第２吸着筒２１に供給する。
循環原料ガスの供給により第２吸着筒２１を加圧することによって、第２吸着剤に対して易吸着性の窒素ガスを吸着させ、難吸着性のクリプトンガスを管路Ｌ７を通して第２製品ガス貯留槽２２に導入する。
第２製品ガス貯留槽２２内のクリプトンガスは、第２製品ガスとして管路Ｌ８を通して系外に導出する。
【００２６】
第２吸着筒２１では、吸着工程時の最高到達圧力（以下、吸着圧力という）を３００〜５００ｋＰａ（ゲージ圧）の範囲に設定するのが好ましい。
圧力変動式吸着分離法では、吸着圧力を高めると、単位吸着剤あたりの吸着量が増加するため、この圧力を３００ｋＰａ（ゲージ圧）以上とすることによって、製品ガス中の不純物濃度を低下させることができる。このため、吸着剤充填量を最小限に抑え、低コスト化を図ることができる。
【００２７】
また吸着圧力を５００ｋＰａ（ゲージ圧）を越えて設定する場合には、吸着筒２１に供給する循環原料ガスの流量を高める必要があるため、圧縮機２における電力消費量が大きくなる。
特に、高純度（９９．９９％程度）のクリプトンガスを分離する場合には、一般的な圧力変動式吸着分離法とは異なり、吸着圧力を上昇させる操作は必ずしも製品ガス濃度の上昇に繋がらない。
吸着圧力を５００ｋＰａ（ゲージ圧）を越える値に設定すると、逆に製品ガス中の不純物濃度を上昇させる結果となり、吸着剤充填量の増加、または製品回収率の低下を招く。
従って、吸着圧力を３００〜５００ｋＰａ（ゲージ圧）の範囲に設定することによって、製品回収率を低下させずに、設備コストおよび運転コストを低く抑えることができる。
【００２８】
この吸着工程では、循環原料ガスを吸着筒２１に供給し、吸着筒２１の圧力が貯留槽２２よりも高くなるまで弁Ｖ５を閉じておき、吸着筒２１の圧力が貯留槽２２よりも高くなった時点で弁Ｖ５を開き、吸着筒２１内のガスを管路Ｌ７を通して貯留槽２２に導入するのが好ましい。
なお、吸着筒２１と貯留槽２２とを接続する管路（図示略）を設け、この管路に逆止弁を設け、吸着筒２１の圧力が貯留槽２２よりも高くなった時点で、吸着筒２１内のガスが、この管路を通して貯留槽２２に導入されるようにすることもできる。
【００２９】
（ステップ４）
図２（Ｄ）に示すように、第２吸着筒２１内のガスを第１吸着筒１１に導入して吸着筒１１、２１を均圧化することによって第２吸着筒２１を減圧する均圧減圧工程を行う。
この均圧減圧工程では、弁Ｖ１、Ｖ４を開放することによって、管路Ｌ３、Ｌ６により第１吸着筒１１と第２吸着筒２１とを連通させる。
第１吸着筒１１はステップ３（再生工程）により圧力が低い状態となっており、第２吸着筒２１はステップ３（吸着工程）により圧力が高い状態となっているため、第２吸着筒２１内のガスが管路Ｌ６、Ｌ３を通して第１吸着筒１１に導入され、第２吸着筒２１が減圧されるとともに、吸着筒１１、２１が均圧化される。
ステップ４では、第２吸着筒２１が減圧されるため、第２吸着剤に吸着していた窒素ガスが脱着し、第１吸着筒１１に導入される。
【００３０】
第１吸着筒１１においては、吸着筒１１、２１の均圧化によって第１吸着筒１１を加圧する均圧加圧工程を行う。
この均圧加圧工程では、前記均圧減圧工程により第２吸着筒２１からのガスが第１吸着筒１１に導入されるとともに、第１製品ガス貯留槽１２から管路Ｌ４を通して貯留槽１２の窒素ガスが第１吸着筒１１に導入される。これによって、第１吸着筒１１内が加圧される。
【００３１】
ステップ４（第２吸着筒２１での均圧減圧工程および第１吸着筒１１での均圧加圧工程）では、圧縮機２の駆動を停止せず、循環原料ガスの供給を継続する。この循環原料ガスは、上記吸着筒２１から吸着筒１１への導入ガスとともに、管路Ｌ３を通して第１吸着筒１１に供給される。
ステップ３からステップ４に移行する際には、循環原料ガスの導入先が第２吸着筒２１から第１吸着筒１１に変わることになるが、ステップ４では、第２吸着筒２１からのガス導入によって第１吸着筒１１が加圧されるため、圧縮機２に加えられる負荷の大幅な低下は起こらない。
【００３２】
このガス分離方法では、上記ステップ１〜４を繰り返すことによって、原料ガスからのガス成分の分離を連続的に行うことができる。
【００３３】
一般に、圧力変動式吸着分離法におけるサイクルタイム（一連の工程に要する時間、上記実施形態ではステップ１からステップ４までに要する時間）は、製品回収率および吸着剤充填量に大きな影響を与える重要なパラメータである。
圧力変動式吸着分離法の操作圧力（吸着圧力および再生圧力）と吸着剤量を一定とした条件で比較した場合、圧縮機の容量を高め、吸着筒に供給する循環原料ガス流量を増加させれば、サイクルタイムを短くすることができる。この場合には、製品ガスの流量も増加するため、製品回収率は大きく変化しない。
これは、サイクルタイムを短縮することによって、圧縮機の容量を増加させることなく、吸着剤充填量が削減可能であることを意味する。
ただし、サイクルタイムの短縮には限界がある。すなわちサイクルタイムを限界値以下に短くすると、製品流量の増加割合よりも循環原料ガスの増加割合の方が大きくなり、製品回収率が低下する。
サイクルタイムは、吸着剤の種類や循環原料ガスの成分濃度に応じて、製品回収率を低下させずに吸着剤量や圧縮機容量を低く設定できるように定めればよい。
【００３４】
なお、本発明では、図１に破線で示すように、圧縮機２の出口側の管路Ｌ１３と原料貯留槽１とを接続する連絡管路Ｌ１４を設け、圧縮機２からの循環原料ガスの一部を、この連絡管路Ｌ１４を通して原料貯留槽１に戻すこともできる。
また、上記実施形態では、ステップ２、４において、管路Ｌ３、Ｌ６により吸着筒１１と吸着筒２１とを連通させ、吸着筒１１と吸着筒２１を均圧化する方法を例示したが、管路Ｌ３、Ｌ６とは別に、吸着筒１１と吸着筒２１とを接続する管路（図示略）を設け、この管路によって吸着筒１１と吸着筒２１を連通させてもよい。
【００３５】
本実施形態のガス分離方法では、ステップ２において、第１吸着筒１１内のガスを第２吸着筒２１に導入して吸着筒１１と吸着筒２１を均圧化する均圧減圧工程および均圧加圧工程を行う。
ステップ２では、第１吸着筒１１が減圧されるため、第１吸着筒１１に吸着されていたクリプトンガスを多く含むガスが、循環原料ガスとともに第２吸着筒２１に導入される。
このため、ステップ２で第２吸着筒２１に導入されるガス中のクリプトン濃度は、循環原料ガス中のクリプトンガス濃度よりも高くなる。
また、ステップ４では、第２吸着筒２１内のガスを第１吸着筒１１に導入して吸着筒１１と吸着筒２１を均圧化する均圧減圧工程および均圧加圧工程を行う。
ステップ４では、第２吸着筒２１が減圧されるため、第２吸着筒２１に吸着されていた窒素ガスを多く含むガスが、循環原料ガスとともに第１吸着筒１１に導入される。
このため、ステップ４で第１吸着筒１１に導入されるガス中の窒素濃度は、循環原料ガス中の窒素濃度よりも高くなる。
【００３６】
このように、ステップ２、４では、均圧減圧工程および均圧加圧工程において、製品ガスとして分離するべき対象ガス（クリプトンガスまたは窒素ガス）の濃度が高いガスを、吸着筒１１、２１に供給することができる。
よって、これらステップ２、４に続くステップ（ステップ１、３）の吸着工程において、吸着筒１１でのクリプトン吸着、および吸着筒２１での窒素吸着の効率化を図ることができ、製品回収率を高めることができる。
また、クリプトンおよび窒素の吸着効率を高めることができるため、圧縮機２の容量を小さくすることが可能となる。例えば、従来の方法に比べ、圧縮機２の容量を５〜２０％小さく設定することができる。
従って、圧縮機２を小型化し、省スペース化を図るとともに、設備コストを低く抑えることができる。
【００３７】
さらに、このガス分離方法では、ステップ２、４において、均圧減圧工程および均圧加圧工程により、循環原料ガス導入先となる吸着筒１１、２１を加圧するため、圧縮機２における急激な負荷変動を防ぐことができ、圧縮機２の負担を軽減することができる。
従って、圧縮機２の容量を小さく設定することができ、設備コストを低く抑えることができる。
【００３８】
図３は、本発明のガス分離方法の第２の実施形態を実施可能なガス分離装置を示すものである。
ここに示すガス分離装置は、製品ガス貯留槽１２、２２から窒素ガスまたはクリプトンガスを吸着筒１１、２１に導入する管路Ｌ１１、１２が設けられていない点、および吸着筒１１、１２から導出したガスをパージガスとして貯留する第１および第２パージガス貯留槽１３、２３が設けられている点で、図１に示すガス分離装置と異なる。
【００３９】
第１パージガス貯留槽１３は、管路Ｌ１５を介して管路Ｌ４に接続されており、貯留槽１３内のガスを、パージガスとして管路Ｌ１５、Ｌ４を通して第１吸着筒１１に供給することができるようになっている。
第２パージガス貯留槽２３は、管路Ｌ１６を介して管路Ｌ７に接続されており、貯留槽２３内のガスを、パージガスとして管路Ｌ１６、Ｌ７を通して第２吸着筒２１に供給することができるようになっている。
【００４０】
以下、上記ガス分離装置を用いた場合を例として、本発明のガス分離方法の第２の実施形態を説明する。
（ステップ１）
混合ガスを原料ガスとして管路Ｌ１を通して原料貯留槽１に導入する。
図４（Ａ）に示すように、第１吸着筒１１においては、循環原料ガス中のクリプトンガスを吸着させ、窒素ガスを貯留槽１２を経て第１製品ガスとして系外に導出する吸着工程を行う。
【００４１】
第２吸着筒２１においては、減圧により窒素ガスを脱着させる再生工程を行う。この再生工程では、ステップ１に先だつ吸着工程で吸着された窒素ガスを脱着させ、再生排ガスとして管路Ｌ１０を通して原料貯留槽１に返送する。
同時に、第２パージガス貯留槽２３内のパージガスを、管路Ｌ１６、Ｌ７を通して第２吸着筒２１に導入し、このガスを第２吸着筒２１に流通させ、第２吸着剤に吸着されている窒素ガスの脱着を促進する。
【００４２】
（ステップ２）
図４（Ｂ）に示すように、第１吸着筒１１内のガスを、管路Ｌ３、Ｌ６を通して第２吸着筒２１に導入し、吸着筒１１、２１を均圧化することによって第１吸着筒１１を減圧する均圧減圧工程を行う。
この際、吸着筒１１内のガスの一部（例えば吸着筒１１上部の空隙部のガス）を、管路Ｌ４、Ｌ１５を通して、パージガスとして、第１パージガス貯留槽１３に導入する。
【００４３】
第２吸着筒２１においては、吸着筒１１、２１の均圧化によって第２吸着筒２１を加圧する均圧加圧工程を行う。
この均圧加圧工程では、前記均圧減圧工程により第１吸着筒１１からのガスが第２吸着筒２１に導入されるとともに、貯留槽２２からクリプトンガスが第２吸着筒２１に導入される。これによって第２吸着筒２１は加圧される。
【００４４】
（ステップ３）
図４（Ｃ）に示すように、第１吸着筒１１において、減圧によりクリプトンガスを脱着させる再生工程を行う。この再生工程では、ステップ１で吸着されたクリプトンガスを脱着させ、再生排ガスとして管路Ｌ９を通して原料貯留槽１に返送する。
同時に、第１パージガス貯留槽１３内のパージガスを、管路Ｌ１５、Ｌ４を通して第１吸着筒１１に導入し、このガスを第１吸着筒１１に流通させ、第１吸着剤に吸着されているクリプトンガスの脱着を促進する。
【００４５】
第２吸着筒２１においては、循環原料ガス中の窒素ガスを吸着させ、クリプトンガスを貯留槽２２を経て第２製品ガスとして系外に導出する吸着工程を行う。
【００４６】
（ステップ４）
図４（Ｄ）に示すように、第２吸着筒２１内のガスを、管路Ｌ６、Ｌ３を通して第１吸着筒１１に導入し、吸着筒１１と吸着筒２１とを均圧化することによって、第２吸着筒２１を減圧する均圧減圧工程を行う。
この際、吸着筒２１内のガスの一部（例えば吸着筒２１上部の空隙部のガス）を、管路Ｌ７、Ｌ１６を通して、パージガスとして、第２パージガス貯留槽２３に導入する。
【００４７】
第１吸着筒１１においては、吸着筒１１と吸着筒２１の均圧化によって第１吸着筒１１を加圧する均圧加圧工程を行う。
この均圧加圧工程では、前記均圧減圧工程により第２吸着筒２１からのガスが第１吸着筒１１に導入されるとともに、貯留槽１２の窒素ガスが管路Ｌ４を通して第１吸着筒１１に導入される。これによって第１吸着筒１１は加圧される。
【００４８】
本実施形態のガス分離方法では、ステップ２、４において、第１吸着筒１１内のガスを第２吸着筒２１に導入して吸着筒１１と吸着筒２１とを均圧化する均圧減圧工程および均圧加圧工程を行うので、第１の実施形態の方法と同様に、これらステップ２、４に続くステップ（ステップ１、３）の吸着工程において、吸着筒１１でのクリプトン吸着、および吸着筒２１での窒素吸着の効率化を図ることができる。
従って、製品回収率を高めることができる。
また、圧縮機２を小型化し、省スペース化を図るとともに、設備コストを低く抑えることができる。
【００４９】
さらに、本実施形態のガス分離方法では、ステップ１（もしくはステップ３）での再生工程において、パージガス貯留槽２３（もしくはパージガス貯留槽１３）からのパージガスを吸着筒２１（もしくは吸着筒１１）に供給するので、貯留槽２２（もしくは貯留槽１２）の製品ガスをパージガスとして使用する必要がない。
従って、製品回収率をさらに高めることができる。
また、均圧減圧工程時にパージガス貯留槽１３（もしくは貯留槽２３）に導入するガス流量と、再生工程時に吸着筒１１（もしくは吸着筒２１）へ導出するガス流量が大きく異なる場合には、パージガス貯留槽１３（もしくは貯留槽２３）と吸着筒１１（もしくは吸着筒２１）を繋ぐ管路を、管路Ｌ１５（もしくは管路Ｌ１６）の他に設け、パージガス導入時と導出時で、別々の管路を用いることもできる（図示せず）。
【００５０】
上記実施形態では、窒素とクリプトンとを含む混合ガスを分離対象としたが、分離対象となるガス成分は、これに限定されず、例えばクリプトンに代えてキセノンを分離対象とすることもできる。
【００５１】
【実施例】
（実施例１）
図１に示すガス分離装置を使用して、次のようにして混合ガスの分離を行った。使用したガス分離装置の仕様を以下に示す。
（１）第１吸着筒１１
内径４３ｍｍ、長さ７００ｍｍの円筒状の該吸着筒内に、０．４５ｋｇの活性炭（第１吸着剤）を充填した。
（２）第２吸着筒２１
内径７０．３ｍｍ、長さ５４０ｍｍの円筒状の該吸着筒内に、１．４２ｋｇのゼオライト４Ａ（第２吸着剤）を充填した。
（３）圧縮機２
容量：４．７Ｌ／ｍｉｎ（流量［Ｌ／ｍｉｎ］は０℃、１気圧換算値、以下同じ）。
【００５２】
混合ガスとしては、窒素ガス（第１ガス成分）５０容量％と、クリプトンガス（第２ガス成分）５０容量％とを含むものを使用した。
上記ガス分離装置を、ステップ１〜４を１サイクルとし、１サイクルの運転時間を４００秒として運転した。各ステップの時間は表２に示す通りとした。
【００５３】
【表２】
2004000819.tif 000004
【００５４】
（ステップ１）
図１および図２（Ａ）に示すように、弁Ｖ１、Ｖ３、Ｖ６、Ｖ８、Ｖ１０を開状態とし、その他の弁は閉状態とした。
混合ガスを、流量０．４４Ｌ／ｍｉｎで原料貯留槽１に導入し、この原料貯留槽１からの循環原料ガスを、圧縮機２を用いて、管路Ｌ３を通して第１吸着筒１１に供給した。なお、循環原料ガスの濃度は原料ガス組成と略同じになるように調整した。
循環原料ガスの供給を、吸着筒１１の圧力が、貯留槽１２の圧力より高くなるまで行った後、弁Ｖ２を開放し、吸着筒１１内のガス（窒素ガス）を管路Ｌ４を通して第１製品ガス貯留槽１２に回収した。このときの第１吸着筒１１の圧力は１８０〜４３５ｋＰａ（ゲージ圧）とした（吸着工程）。
【００５５】
第２吸着筒２１においては、吸着筒２１内のガスを、再生排ガスとして管路Ｌ１０を通して原料貯留槽１に返送した。これによって、第２吸着筒２１を減圧し、第２吸着剤に吸着された窒素ガスを脱着させた。第２吸着筒２１内の圧力は、０〜１０ｋＰａ（ゲージ圧）とした。
同時に、第２製品ガス貯留槽２２内のクリプトンガスを、管路Ｌ１２を通して第２吸着筒２１に導入し、吸着筒２１のパージを行った（再生工程）。
【００５６】
（ステップ２）
図１および図２（Ｂ）に示すように、弁Ｖ２、Ｖ８、Ｖ１０を閉状態とし、弁Ｖ１、Ｖ４、Ｖ５を開状態とした。
これによって、管路Ｌ３、Ｌ６により第１吸着筒１１と第２吸着筒２１とを連通させ、第１吸着筒１１内のガスを、管路Ｌ３、Ｌ６を通して第２吸着筒２１に導入した。
同時に、第２製品ガス貯留槽２２からクリプトンガスを管路Ｌ７を通して第２吸着筒２１に導入した。
これによって、第１吸着筒１１は、２９０ｋＰａ（ゲージ圧）に減圧され、第２吸着筒２１は２６０ｋＰａ（ゲージ圧）に昇圧された（均圧減圧工程および均圧加圧工程）。
【００５７】
（ステップ３）
図１および図２（Ｃ）に示すように、弁Ｖ１、Ｖ５を閉状態とし、弁Ｖ７、Ｖ９を開状態とした。
これによって、第１吸着筒１１内のガスを、再生排ガスとして管路Ｌ９を通して原料貯留槽１に返送した。第１吸着筒１１の圧力は、０〜１０ｋＰａ（ゲージ圧）とした。
同時に、第１製品ガス貯留槽１２内の窒素ガスを、管路Ｌ１１を通して第１吸着筒１１に導入し、吸着筒１１のパージを行った（再生工程）。
【００５８】
第２吸着筒２１においては、循環原料ガスを管路Ｌ６を通して第２吸着筒２１に供給した。
循環原料ガスの供給を、吸着筒２１の圧力が貯留槽２２の圧力より高くなるまで行った後、弁Ｖ５を開放し、吸着筒２１内のガス（クリプトンガス）を管路Ｌ７を通して第２製品ガス貯留槽２２に回収した。このときの第２吸着筒２１の圧力は２６０〜４２０ｋＰａ（ゲージ圧）とした（吸着工程）。
【００５９】
（ステップ４）
図１および図２（Ｄ）に示すように、弁Ｖ７、Ｖ９、Ｖ５を閉状態とし、弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ４を開状態とした。
これによって、管路Ｌ３、Ｌ６により第１吸着筒１１と第２吸着筒２１とを連通させ、第２吸着筒２１内のガスを、管路Ｌ３、Ｌ６を通して第１吸着筒１１に導入した。
同時に、第１製品ガス貯留槽１２から窒素ガスを管路Ｌ４を通して第１吸着筒１１に導入した。
これによって、第１吸着筒１１の圧力は１８０ｋＰａ（ゲージ圧）に昇圧され、第２吸着筒２１は２４０ｋＰａ（ゲージ圧）に減圧された（均圧減圧工程および均圧加圧工程）。
【００６０】
上記ステップ１〜４を繰り返すことで、第１製品ガス貯槽１２に、窒素ガス濃度９９．５％の第１製品ガスが回収され、第２製品ガス貯槽２２に、クリプトンガス濃度９９．９９５％の第２製品ガスが回収された。
製品ガス流量と製品回収率を、表３に示す。
【００６１】
（比較例１）
第１および第２吸着筒と、これら吸着筒に混合ガスを供給する圧縮機とを備えたガス分離装置を使用して、混合ガスの分離を行った。
試験条件は、圧縮機の容量を５．３Ｌ／ｍｉｎとすること以外は、実施例１に準じた。
表１に示すように、第１および第２吸着筒では、吸着工程と再生工程を交互に行い、一方の吸着筒が吸着工程にあるときに他方の吸着筒で再生工程を行うようにした。
実施例１と製品窒素ガス濃度、製品クリプトンガス濃度が同じ条件における製品ガス流量と製品回収率を、表３に併せて示す。
【００６２】
【表３】
2004000819.tif 000005
【００６３】
表３より、実施例１のガス分離方法では、比較例１に比べ、製品回収率を高めることができたことがわかる。
【００６４】
（実施例２）
実施例１で用いたものと同じガス分離装置を使用して混合ガスの分離を行った。
このガス分離装置を、１サイクルの運転時間を６００秒として運転した。吸着工程および再生工程はそれぞれ２９５秒とし、均圧減圧工程および均圧加圧工程はそれぞれ５秒とした。
混合ガスとしては、実施例１で用いたものと同じものを用いた。
製品窒素ガスと製品クリプトンガスの流量を、いずれも０．１５Ｌ／ｍｉｎとした。
循環原料ガスの供給流量を、２．８〜４．０Ｌ／ｍｉｎの範囲で変化させて、その流量変化に伴う製品窒素ガス濃度と製品クリプトンガス濃度の変動を測定した。なお、第１吸着筒１１と第２吸着筒２１の吸着工程での圧力は、循環原料ガスの流量に応じて変化した。
【００６５】
第１吸着筒１１の吸着圧力と第１製品ガス中のクリプトンガス濃度の変化を図５に示す。
第２吸着筒２１の吸着圧力と第２製品ガス中の窒素ガス濃度の変化を図６に示す。
【００６６】
図５より、第１吸着筒１１での吸着圧力を上昇させることによって、第１製品ガス中のクリプトン濃度を低下させることができることがわかる。この傾向は、一般的な圧力変動式吸着分離法と同じ傾向である。
この結果より、活性炭を吸着剤として使用して、窒素とクリプトンからなる混合ガスから窒素ガスを濃縮する圧力変動式吸着分離において、吸着剤の充填量を削減するには、吸着圧力を高くすることが有効であることが確認された。
【００６７】
これに対して、図６に示すように、第２吸着筒２１での吸着分離では、吸着圧力が比較的低い範囲において、この圧力を上昇させると窒素濃度が低下するが、吸着圧力が比較的高い範囲において、この圧力を上昇させると窒素濃度が逆に高くなってしまう。
例えば、吸着圧力が５００ｋＰａ（ゲージ圧）を越える場合には、窒素濃度が高くなるため、吸着剤充填量の増加や、製品回収率の低下を招くことになる。
図６より、吸着圧力は、３００〜５００ｋＰａ（ゲージ圧）とすることが好ましいことがわかる。
吸着圧力が比較的高い範囲において、圧力を上昇させると不純物濃度が高くなる傾向は、従来の圧力変動式吸着分離法と異なるものである。
このことから、ゼオライト４Ａを使用して、窒素とクリプトンからなる混合ガスからクリプトンガスを分離する圧力変動式吸着分離法では、吸着圧力を最適な範囲に調整する必要があることがわかる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明のガス分離方法では、ステップ２、４において、第１および第２吸着筒を均圧化する均圧減圧工程および均圧加圧工程を行う。
このため、これらの工程において、製品ガスとして分離するべき対象ガスの濃度が高いガスを、吸着筒に供給することができる。
よって、これらステップ２、４に続くステップ（ステップ１、３）の吸着工程において、ガス成分の吸着効率を高め、製品回収率を高めることができる。
また、吸着効率を高めることができるため、圧縮機の容量を小さくすることが可能となる。
従って、圧縮機を小型化し、省スペース化を図るとともに、設備コストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガス分離方法の第１実施形態を実施可能なガス分離装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明のガス分離方法の第１実施形態の工程図である。
【図３】本発明のガス分離方法の第２実施形態を実施可能なガス分離装置を示す概略構成図である。
【図４】本発明のガス分離方法の第２実施形態の工程図である。
【図５】試験結果を示すグラフである。
【図６】試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１…原料貯留槽、２・・・圧縮機、３・・・第１分離ユニット、４・・・第２分離ユニット、１１・・・第１吸着筒、１２・・・第１製品ガス貯留槽、１３・・・第１パージガス貯留槽、２１・・・第２吸着筒、２２・・・第２製品ガス貯留槽、２３・・・第２パージガス貯留槽
【図１】
2004000819.tif 000006
【図２】
2004000819.tif 000007
【図３】
2004000819.tif 000008
【図４】
2004000819.tif 000009
【図５】
2004000819.tif 000010
【図６】
2004000819.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成15年7月29日(2003.7.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２種のガス成分を含む混合ガスから、第１ガス成分と第２ガス成分を圧力変動式吸着分離法を用いて分離する方法であって、
第１ガス成分に対して難吸着性であって第２ガス成分に対して易吸着性である第１吸着剤を備えた第１吸着筒と、
第１吸着筒からの第１成分ガスを第１製品ガスとして貯留する第１製品ガス貯留槽と、
第１ガス成分に対して易吸着性であって第２ガス成分に対して難吸着性である第２吸着剤を備えた第２吸着筒と、
第２吸着筒からの第２成分ガスを第２製品ガスとして貯留する第２製品ガス貯留槽とを用い、
（ステップ１）
第１吸着筒において、混合ガスを加圧下で供給し、第２ガス成分を吸着させ、第１ガス成分を第１製品ガスとして分離する吸着工程を行い、
第２吸着筒において、減圧により第１ガス成分を脱着させる再生工程を行い、（ステップ２）
第１吸着筒において、第１吸着筒内のガスを第２吸着筒に導入してこれら吸着筒を均圧化することによって第１吸着筒を減圧する均圧減圧工程を行い、
第２吸着筒において、前記第１吸着筒と第２製品ガス貯留槽からのガス導入によって第２吸着筒を加圧する均圧加圧工程を行い、
（ステップ３）
第１吸着筒において、減圧により第２ガス成分を脱着させる再生工程を行い、
第２吸着筒において、混合ガスを加圧下で供給し、第１ガス成分を吸着させ、第２ガス成分を第２製品ガスとして分離する吸着工程を行い、
（ステップ４）
第２吸着筒において、第２吸着筒内部のガスを第１吸着筒に導入してこれら吸着筒を均圧化することによって第２吸着筒を減圧する均圧減圧工程を行い、
第１吸着筒において、前記第２吸着筒と第１製品ガス貯留槽からのガス導入によって第１吸着筒を加圧する均圧加圧工程を行うことを特徴とするガス分離方法。
【請求項２】
請求項１記載のガス分離方法において、第１および第２吸着筒内のガスをパージガスとして貯留する第１および第２パージガス貯留槽を用い、
第１および第２吸着筒での均圧減圧工程で、第１および第２吸着筒内のガスを、パージガスとして、それぞれ第１および第２パージガス貯留槽に貯留し、
第１および第２吸着筒における再生工程で、第１および第２パージガス貯留槽のパージガスを、それぞれ第１および第２吸着筒に導入することを特徴とするガス分離方法。
【請求項３】
第１および第２ガス成分のうち一方がクリプトンガスまたはキセノンガスであり、他方が窒素ガスであることを特徴とする請求項１または２に記載のガス分離方法。
【請求項４】
第１および第２吸着剤のうち一方が平衡分離型吸着剤であり、他方が速度分離型吸着剤であることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載のガス分離方法。
【請求項５】
第１および第２吸着剤のうち一方が活性炭であり、他方がゼオライトであることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載のガス分離方法。
【請求項６】
速度分離型吸着剤を備えた吸着筒において、吸着工程における最高到達圧力が、３００〜５００ｋＰａ（ゲージ圧）であることを特徴とする請求項４項記載のガス分離方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のガス分離方法は、少なくとも２種のガス成分を含む混合ガスから、第１ガス成分と第２ガス成分を圧力変動式吸着分離法を用いて分離する方法であって、第１ガス成分に対して難吸着性であって第２ガス成分に対して易吸着性である第１吸着剤を備えた第１吸着筒と、第１吸着筒からの第１成分ガスを第１製品ガスとして貯留する第１製品ガス貯留槽と、第１ガス成分に対して易吸着性であって第２ガス成分に対して難吸着性である第２吸着剤を備えた第２吸着筒と、第２吸着筒からの第２成分ガスを第２製品ガスとして貯留する第２製品ガス貯留槽とを用い、
（ステップ１）
第１吸着筒において、混合ガスを加圧下で供給し、第２ガス成分を吸着させ、第１ガス成分を第１製品ガスとして分離する吸着工程を行い、第２吸着筒において、減圧により第１ガス成分を脱着させる再生工程を行い、
（ステップ２）
第１吸着筒において、第１吸着筒内のガスを第２吸着筒に導入してこれら吸着筒を均圧化することによって第１吸着筒を減圧する均圧減圧工程を行い、第２吸着筒において、前記第１吸着筒と第２製品ガス貯留槽からのガス導入によって第２吸着筒を加圧する均圧加圧工程を行い、
（ステップ３）
第１吸着筒において、減圧により第２ガス成分を脱着させる再生工程を行い、第２吸着筒において、混合ガスを加圧下で供給し、第１ガス成分を吸着させ、第２ガス成分を第２製品ガスとして分離する吸着工程を行い、
（ステップ４）
第２吸着筒において、第２吸着筒内部のガスを第１吸着筒に導入してこれら吸着筒を均圧化することによって第２吸着筒を減圧する均圧減圧工程を行い、第１吸着筒において、前記第２吸着筒と第１製品ガス貯留槽からのガス導入によって第１吸着筒を加圧する均圧加圧工程を行うことを特徴とする。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明のガス分離方法では、第１および第２吸着筒内のガスをパージガスとして貯留する第１および第２パージガス貯留槽を用い、第１および第２吸着筒での均圧減圧工程で、第１および第２吸着筒内のガスを、パージガスとして、それぞれ第１および第２パージガス貯留槽に貯留し、第１および第２吸着筒における再生工程で、第１および第２パージガス貯留槽のパージガスを、それぞれ第１および第２吸着筒に導入する方法をとることができる。
本発明のガス分離方法では、第１および第２ガス成分のうち一方をクリプトンガスまたはキセノンガスとし、他方を窒素ガスとすることができる。
本発明のガス分離方法では、第１および第２吸着剤のうち一方を平衡分離型吸着剤とし、他方を速度分離型吸着剤とすることができる。
本発明のガス分離方法では、第１および第２吸着剤のうち一方を活性炭とし、他方をゼオライトとすることができる。
本発明のガス分離方法では、速度分離型吸着剤を備えた吸着筒において、吸着工程における最高到達圧力を、３００〜５００ｋＰａ（ゲージ圧）とするのが好ましい。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
このように、ステップ２、４では、均圧減圧工程および均圧加圧工程において、製品ガスとして分離するべき対象ガス（クリプトンガスまたは窒素ガス）の濃度が高いガスを、吸着筒１１、２１に供給することができる。
よって、これらステップ２、４に続くステップ（ステップ３、１）の吸着工程において、吸着筒１１でのクリプトン吸着、および吸着筒２１での窒素吸着の効率化を図ることができ、製品回収率を高めることができる。
また、クリプトンおよび窒素の吸着効率を高めることができるため、圧縮機２の容量を小さくすることが可能となる。例えば、従来の方法に比べ、圧縮機２の容量を５〜２０％小さく設定することができる。
従って、圧縮機２を小型化し、省スペース化を図るとともに、設備コストを低く抑えることができる。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
本実施形態のガス分離方法では、ステップ２、４において、第１吸着筒１１内のガスを第２吸着筒２１に導入して吸着筒１１と吸着筒２１とを均圧化する均圧減圧工程および均圧加圧工程を行うので、第１の実施形態の方法と同様に、これらステップ２、４に続くステップ（ステップ３、１）の吸着工程において、吸着筒１１でのクリプトン吸着、および吸着筒２１での窒素吸着の効率化を図ることができる。
従って、製品回収率を高めることができる。
また、圧縮機２を小型化し、省スペース化を図るとともに、設備コストを低く抑えることができる。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
（ステップ１）
図１および図２（Ａ）に示すように、弁Ｖ１、Ｖ３、Ｖ６、Ｖ８、Ｖ１０を開状態とし、その他の弁は閉状態とした。
混合ガスを、流量０．４４Ｌ／ｍｉｎで原料貯留槽１に導入し、この原料貯留槽１からの循環原料ガスを、圧縮機２を用いて、４．７Ｌ／ｍｉｎで管路Ｌ３を通して第１吸着筒１１に供給した。なお、循環原料ガスの濃度は原料ガス組成と略同じになるように調整した。
循環原料ガスの供給を、吸着筒１１の圧力が、貯留槽１２の圧力より高くなるまで行った後、弁Ｖ２を開放し、吸着筒１１内のガス（窒素ガス）を管路Ｌ４を通して第１製品ガス貯留槽１２に回収した。このときの第１吸着筒１１の圧力は１８０〜４３５ｋＰａ（ゲージ圧）とした（吸着工程）。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
（比較例１）
第１および第２吸着筒と、これら吸着筒に混合ガスを供給する圧縮機とを備えたガス分離装置を使用して、混合ガスの分離を行った。
試験条件は、圧縮機からの循環原料ガス供給流量を５．３Ｌ／ｍｉｎとすること以外は、実施例１に準じた。
表１に示すように、第１および第２吸着筒では、吸着工程と再生工程を交互に行い、一方の吸着筒が吸着工程にあるときに他方の吸着筒で再生工程を行うようにした。
実施例１と製品窒素ガス濃度、製品クリプトンガス濃度が同じ条件における製品ガス流量と製品回収率を、表３に併せて示す。


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
これに対して、図６に示すように、第２吸着筒２１での吸着分離では、吸着圧力が比較的低い範囲において、この圧力を上昇させると窒素濃度が低下するが、吸着圧力が比較的高い範囲において、この圧力を上昇させると窒素濃度が逆に高くなってしまう。
例えば、吸着圧力が５００ｋＰａ（ゲージ圧）を越える場合には、窒素濃度が高くなるため、吸着剤充填量の増加や、製品回収率の低下を招くことになる。
図６より、吸着圧力は、３００〜５００ｋＰａ（ゲージ圧）とすることが好ましいことがわかる。
吸着圧力が比較的高い範囲において、圧力を上昇させると不純物濃度が高くなる傾向は、従来の圧力変動式吸着分離法と異なるものである。
このことから、ゼオライト４Ａ等の速度分離型吸着剤を使用して、窒素とクリプトンからなる混合ガスからクリプトンガスを分離する圧力変動式吸着分離法では、吸着圧力を最適な範囲に調整する必要があることがわかる。


【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
【発明の効果】
本発明のガス分離方法では、ステップ２、４において、第１および第２吸着筒を均圧化する均圧減圧工程および均圧加圧工程を行う。
このため、これらの工程において、製品ガスとして分離するべき対象ガスの濃度が高いガスを、吸着筒に供給することができる。
よって、これらステップ２、４に続くステップ（ステップ３、１）の吸着工程において、ガス成分の吸着効率を高め、製品回収率を高めることができる。
また、吸着効率を高めることができるため、圧縮機の容量を小さくすることが可能となる。
従って、圧縮機を小型化し、省スペース化を図るとともに、設備コストを低く抑えることができる。