JP7787227B2 - ガス分離方法及びガス分離装置 - Google Patents
ガス分離方法及びガス分離装置Info
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Description
本発明はガス分離方法及びガス分離装置に関する。
半導体集積回路等の半導体製品又は液晶パネル等の表示装置を製造する工程では、希ガス雰囲気中で高周波放電により発生させたプラズマを利用する処理が行われている。このような処理において使用される希ガスとして、従来はアルゴンが用いられてきたが、近年はより高度な処理を行うためにクリプトン及びキセノンが注目されている。照明分野においても電球の封入ガスに、従来はアルゴンが用いられてきたが、近年は消費電力低減及び輝度向上のために、クリプトン又はキセノンを使用した高付加価値品が製造されてきている。また、ガラス分野においても複層ガラスの封入ガスに、従来はアルゴンが用いられてきたが、断熱性能の向上のために、クリプトンを使用した高付加価値品が製造されてきている。
しかし、クリプトン及びキセノンは、原料となる空気中の存在比及び分離工程の複雑さから極めて希少で高価なガスであり、その使用によって需給バランスが崩れ、コストが著しく増大する問題があった。このようなガスを使用することを経済的に成り立たせるためには、使用済みの希ガスを高回収率で分離回収して再利用することが極めて重要となる。
クリプトン又はキセノンを、高濃度、高回収率で分離回収する方法としては、圧力変動式吸着分離法（PSA;Pressure Swing Adsorption）を利用したものが知られている。特許文献１には、この種のガス分離方法が開示されている。
特許文献１のガス分離方法によれば、目的ガスを吸着部に吸着させて原料ガスから分離することができる。このようなガス分離方法では、設備から排出されるガスを導入ガスとして含む原料ガスを用いる場合がある。この場合、かかる設備の運転状態によって導入ガス中の目的ガスの濃度が変動し、それに伴い原料ガス中の目的ガスの濃度が変動することがある。原料ガス中の目的ガスの濃度が変動すると、原料ガスから分離される目的ガスの量も変動することが考えられる。
特許文献１のガス分離方法では、原料ガスから分離された目的ガスを分離サイクルの過程で用いるために目的ガス貯留槽に貯留する。そのため、原料ガスから分離される目的ガスの量が変動すると、目的ガス貯留槽に貯留されている目的ガスの量が不足するか又は過剰となり、原料ガスからの目的ガスの分離が継続できなくなるおそれがある。
本発明は、原料ガス中の目的ガスの濃度が変動した場合でも、原料ガスからの目的ガスの分離を継続しやすいガス分離方法及びガス分離装置を提供することを目的とする。
本発明の第１の態様としてのガス分離方法は、
（１）
圧力変動吸着法により、原料ガスから目的ガスを分離させるガス分離方法であって、
前記原料ガスを吸着部に供給し、前記原料ガス中の前記目的ガスを前記吸着部に吸着させる吸着工程と、
目的ガス貯留槽に貯留された前記目的ガスを前記吸着部に供給するパージ工程と、
前記吸着部に吸着された前記目的ガスを前記吸着部から脱離させ、前記目的ガス貯留槽に供給して貯留する分離工程と、をこの順に繰り返す分離サイクルを含み、
前記パージ工程において前記吸着部に供給される前記目的ガスの量である目的ガス供給量は、前記吸着工程において前記吸着部に供給される前記原料ガス中の前記目的ガスの濃度である目的ガス濃度に応じて調整される、ガス分離方法、である。
（１）
圧力変動吸着法により、原料ガスから目的ガスを分離させるガス分離方法であって、
前記原料ガスを吸着部に供給し、前記原料ガス中の前記目的ガスを前記吸着部に吸着させる吸着工程と、
目的ガス貯留槽に貯留された前記目的ガスを前記吸着部に供給するパージ工程と、
前記吸着部に吸着された前記目的ガスを前記吸着部から脱離させ、前記目的ガス貯留槽に供給して貯留する分離工程と、をこの順に繰り返す分離サイクルを含み、
前記パージ工程において前記吸着部に供給される前記目的ガスの量である目的ガス供給量は、前記吸着工程において前記吸着部に供給される前記原料ガス中の前記目的ガスの濃度である目的ガス濃度に応じて調整される、ガス分離方法、である。
本発明の１つの実施形態としてのガス分離方法は、
（２）
前記吸着工程における前記目的ガス濃度が、１つ前の前記分離サイクルにおいて実行された前記吸着工程における前記目的ガス濃度より大きい場合、前記パージ工程における前記目的ガス供給量を、１つ前の前記分離サイクルの前記パージ工程における前記目的ガス供給量より小さくする、上記（１）に記載のガス分離方法、である。
（２）
前記吸着工程における前記目的ガス濃度が、１つ前の前記分離サイクルにおいて実行された前記吸着工程における前記目的ガス濃度より大きい場合、前記パージ工程における前記目的ガス供給量を、１つ前の前記分離サイクルの前記パージ工程における前記目的ガス供給量より小さくする、上記（１）に記載のガス分離方法、である。
本発明の１つの実施形態としてのガス分離方法は、
（３）
前記吸着工程における前記目的ガス濃度が、１つ前の前記分離サイクルにおいて実行された前記吸着工程における前記目的ガス濃度より小さい場合、前記パージ工程における前記目的ガス供給量を、１つ前の前記分離サイクルの前記パージ工程における前記目的ガス供給量より大きくする、上記（１）又は（２）に記載のガス分離方法、である。
（３）
前記吸着工程における前記目的ガス濃度が、１つ前の前記分離サイクルにおいて実行された前記吸着工程における前記目的ガス濃度より小さい場合、前記パージ工程における前記目的ガス供給量を、１つ前の前記分離サイクルの前記パージ工程における前記目的ガス供給量より大きくする、上記（１）又は（２）に記載のガス分離方法、である。
本発明の１つの実施形態としてのガス分離方法は、
（４）
前記目的ガス濃度は、前記吸着工程の２つ以上の時点における前記原料ガス中の前記目的ガスの濃度の平均値である、上記（１）から（３）のいずれか１つに記載のガス分離方法、である。
（４）
前記目的ガス濃度は、前記吸着工程の２つ以上の時点における前記原料ガス中の前記目的ガスの濃度の平均値である、上記（１）から（３）のいずれか１つに記載のガス分離方法、である。
本発明の１つの実施形態としてのガス分離方法は、
（５）
前記目的ガス濃度は、前記吸着工程において所定時間毎に取得した前記原料ガス中の前記目的ガスの濃度の平均値である、上記（４）に記載のガス分離方法、である。
（５）
前記目的ガス濃度は、前記吸着工程において所定時間毎に取得した前記原料ガス中の前記目的ガスの濃度の平均値である、上記（４）に記載のガス分離方法、である。
本発明の第２の態様としてのガス分離装置は、
（６）
圧力変動吸着法により、原料ガスから目的ガスを分離させるガス分離装置であって、
前記目的ガスを吸着可能な吸着部と、
前記目的ガスを貯留可能な目的ガス貯留槽と、
前記目的ガスを含む前記原料ガスを前記吸着部に供給し、前記目的ガスを前記吸着部に吸着させる吸着工程、前記目的ガス貯留槽に貯留された前記目的ガスを前記吸着部に供給するパージ工程、及び、前記吸着部に吸着された前記目的ガスを前記吸着部から脱離させ前記目的ガス貯留槽に供給して貯留する分離工程、をこの順に繰り返す分離サイクルを制御する制御部と、
前記吸着工程において前記吸着部に供給される前記原料ガス中の前記目的ガスの濃度である目的ガス濃度を測定可能な濃度計と、を備え、
前記制御部は、前記濃度計の測定値に応じて、前記パージ工程において前記吸着部に供給される前記目的ガスの量である目的ガス供給量を調整する、ガス分離装置、である。
（６）
圧力変動吸着法により、原料ガスから目的ガスを分離させるガス分離装置であって、
前記目的ガスを吸着可能な吸着部と、
前記目的ガスを貯留可能な目的ガス貯留槽と、
前記目的ガスを含む前記原料ガスを前記吸着部に供給し、前記目的ガスを前記吸着部に吸着させる吸着工程、前記目的ガス貯留槽に貯留された前記目的ガスを前記吸着部に供給するパージ工程、及び、前記吸着部に吸着された前記目的ガスを前記吸着部から脱離させ前記目的ガス貯留槽に供給して貯留する分離工程、をこの順に繰り返す分離サイクルを制御する制御部と、
前記吸着工程において前記吸着部に供給される前記原料ガス中の前記目的ガスの濃度である目的ガス濃度を測定可能な濃度計と、を備え、
前記制御部は、前記濃度計の測定値に応じて、前記パージ工程において前記吸着部に供給される前記目的ガスの量である目的ガス供給量を調整する、ガス分離装置、である。
本発明の１つの実施形態としてのガス分離装置は、
（７）
前記制御部は、前記吸着工程における前記目的ガス濃度が、１つ前の前記分離サイクルにおいて実行された前記吸着工程における前記目的ガス濃度より大きい場合、前記パージ工程における前記目的ガス供給量を、１つ前の前記分離サイクルの前記パージ工程における前記目的ガス供給量より小さくする、上記（６）に記載のガス分離装置、である。
（７）
前記制御部は、前記吸着工程における前記目的ガス濃度が、１つ前の前記分離サイクルにおいて実行された前記吸着工程における前記目的ガス濃度より大きい場合、前記パージ工程における前記目的ガス供給量を、１つ前の前記分離サイクルの前記パージ工程における前記目的ガス供給量より小さくする、上記（６）に記載のガス分離装置、である。
本発明の１つの実施形態としてのガス分離装置は、
（８）
前記制御部は、前記吸着工程における前記目的ガス濃度が、１つ前の前記分離サイクルにおいて実行された前記吸着工程における前記目的ガス濃度より小さい場合、前記パージ工程における前記目的ガス供給量を、１つ前の前記分離サイクルの前記パージ工程における前記目的ガス供給量より大きくする、上記（６）又は（７）に記載のガス分離装置、である。
（８）
前記制御部は、前記吸着工程における前記目的ガス濃度が、１つ前の前記分離サイクルにおいて実行された前記吸着工程における前記目的ガス濃度より小さい場合、前記パージ工程における前記目的ガス供給量を、１つ前の前記分離サイクルの前記パージ工程における前記目的ガス供給量より大きくする、上記（６）又は（７）に記載のガス分離装置、である。
本発明の１つの実施形態としてのガス分離装置は、
（９）
前記目的ガス濃度は、前記吸着工程の２つ以上の時点における前記原料ガス中の前記目的ガスの濃度の平均値である、上記（６）から（８）のいずれか１つに記載のガス分離装置、である。
（９）
前記目的ガス濃度は、前記吸着工程の２つ以上の時点における前記原料ガス中の前記目的ガスの濃度の平均値である、上記（６）から（８）のいずれか１つに記載のガス分離装置、である。
本発明の１つの実施形態としてのガス分離装置は、
（１０）
前記目的ガス濃度は、前記吸着工程において所定時間毎に取得した前記原料ガス中の前記目的ガスの濃度の平均値である、上記（９）に記載のガス分離装置、である。
（１０）
前記目的ガス濃度は、前記吸着工程において所定時間毎に取得した前記原料ガス中の前記目的ガスの濃度の平均値である、上記（９）に記載のガス分離装置、である。
本発明によれば、原料ガス中の目的ガスの濃度が変動した場合でも、原料ガスからの目的ガスの分離を継続しやすいガス分離方法及びガス分離装置を提供することができる。
以下、本発明に係るガス分離方法及びガス分離装置の実施形態について図面を参照して例示説明する。各図において同一の構成には同一の符号を付している。なお、以下に説明する実施形態は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
＜ガス分離装置１００＞
図１～図８は、本発明に係るガス分離装置の一実施形態としてのガス分離装置１００を示す図である。図１～図８に示すガス分離装置１００は、吸着剤と、前記吸着剤に対して易吸着性である易吸着成分、及び、前記吸着剤に対して難吸着性である難吸着成分、を含む原料ガスと、を用い、前記原料ガス中の前記易吸着成分と前記難吸着成分とを分離し、前記易吸着成分及び前記難吸着成分のそれぞれを回収する圧力変動吸着式のガス分離装置である。
図１～図８は、本発明に係るガス分離装置の一実施形態としてのガス分離装置１００を示す図である。図１～図８に示すガス分離装置１００は、吸着剤と、前記吸着剤に対して易吸着性である易吸着成分、及び、前記吸着剤に対して難吸着性である難吸着成分、を含む原料ガスと、を用い、前記原料ガス中の前記易吸着成分と前記難吸着成分とを分離し、前記易吸着成分及び前記難吸着成分のそれぞれを回収する圧力変動吸着式のガス分離装置である。
圧力変動吸着式のガス分離装置とは、吸着剤の被吸着ガスの選択性を利用した圧力変動吸着式分離法（PSA;Pressure Swing Adsorption）を実行するための装置である。吸着剤の被吸着ガスの選択性には、平衡吸着量の相違によるものと、吸着速度の相違によるものとがある。平衡吸着量の相違によって選択性を有する吸着剤（平衡分離型吸着剤）の一例である活性炭では、キセノンを窒素及びアルゴンよりも１０倍以上吸着する（２９８Ｋ、１００ｋＰａ（ａｂｓ））。吸着速度の相違によって選択性を有する吸着剤（速度分離型吸着剤）の一例であるモレキュラーシーブスカーボン（ＭＳＣ）では、酸素の吸着速度が窒素の吸着速度の１５倍程度である。活性炭の場合、易吸着成分は、例えば、キセノン、二酸化炭素、六フッ化硫黄であり、難吸着成分は、例えば、窒素、酸素、ヘリウム、アルゴン、ネオン、水素である。ＭＳＣの場合、易吸着成分は、例えば、酸素、二酸化炭素であり、難吸着成分は、例えば、窒素である。
易吸着成分及び難吸着成分の種類は、使用する吸着剤に応じて異なる。そのため、ある吸着剤に対して易吸着性を示す成分が、別の吸着剤に対しては難吸着性を示す場合がある。逆に、ある吸着剤に対して難吸着性を示す成分が、別の吸着剤に対しては易吸着性を示す場合がある。例えば、吸着剤が活性炭、Ｎａ－Ｘ型ゼオライト、Ｃａ－Ｘ型ゼオライト、Ｃａ－Ａ型ゼオライト、Ｌｉ－Ｘ型ゼオライト等の平衡分離型吸着剤の場合では、易吸着成分としては、キセノン、クリプトン、六フッ化硫黄等が挙げられ、難吸着成分としては、窒素、酸素、水素、ヘリウム、ネオン、アルゴン等が挙げられる。また、吸着剤がＮａ－Ａ型ゼオライト、ＭＳＣ等の速度分離型吸着剤の場合では、易吸着成分としては、窒素、酸素、アルゴン等が挙げられ、難吸着成分としてはクリプトン、キセノン、六フッ化硫黄等が挙げられる。
図１～図８に示すように、本実施形態のガス分離装置１００は、吸着部１０Ａ、１０Ｂと、補助吸着部１１Ａ、１１Ｂと、原料ガス貯留槽１と、目的ガス貯留槽２と、非吸着ガス貯留槽３と、圧縮機４、５と、を備えている。
［吸着部１０Ａ、１０Ｂ及び補助吸着部１１Ａ、１１Ｂ］
本実施形態の吸着部１０Ａ、１０Ｂ及び補助吸着部１１Ａ、１１Ｂは、容器と、この容器に充填されている吸着剤と、を備える。より具体的に、本実施形態の吸着部１０Ａ、１０Ｂそれぞれは、吸着剤が充填されている所謂「下部筒」である。また、本実施形態の補助吸着部１１Ａ、１１Ｂそれぞれは、吸着剤が充填されている所謂「上部筒」である。但し、容器の形状については特に限定されない。吸着剤は、原料ガス中の目的ガスに対して易吸着性であり、目的ガス以外の成分としての非吸着ガスに対して難吸着性である。なお、下部筒と上部筒に充填する吸着剤は同一の吸着剤であることが望ましいが、前記特性を有する吸着剤であれば異なる吸着剤を充填してもよい。
本実施形態の吸着部１０Ａ、１０Ｂ及び補助吸着部１１Ａ、１１Ｂは、容器と、この容器に充填されている吸着剤と、を備える。より具体的に、本実施形態の吸着部１０Ａ、１０Ｂそれぞれは、吸着剤が充填されている所謂「下部筒」である。また、本実施形態の補助吸着部１１Ａ、１１Ｂそれぞれは、吸着剤が充填されている所謂「上部筒」である。但し、容器の形状については特に限定されない。吸着剤は、原料ガス中の目的ガスに対して易吸着性であり、目的ガス以外の成分としての非吸着ガスに対して難吸着性である。なお、下部筒と上部筒に充填する吸着剤は同一の吸着剤であることが望ましいが、前記特性を有する吸着剤であれば異なる吸着剤を充填してもよい。
［原料ガス貯留槽１、目的ガス貯留槽２及び非吸着ガス貯留槽３］
原料ガス貯留槽１、目的ガス貯留槽２及び非吸着ガス貯留槽３は、ガスを貯留可能なタンクである。原料ガス貯留槽１、目的ガス貯留槽２及び非吸着ガス貯留槽３の構成は限定されないが、特に、原料ガス貯留槽１、目的ガス貯留槽２はガスバッグであることが好ましい。ガスバッグとは、貯留量に応じて風船のように膨張及び収縮が可能なタンクである。また、原料ガス貯留槽１には原料ガスに含まれる少なくとも１つの成分を吸着可能な吸着剤が、目的ガス貯留槽２には目的ガスを吸着可能な吸着剤が、非吸着ガス貯留槽３には非吸着ガスを吸着可能な吸着剤が、それぞれ充填されていてもよい。
原料ガス貯留槽１、目的ガス貯留槽２及び非吸着ガス貯留槽３は、ガスを貯留可能なタンクである。原料ガス貯留槽１、目的ガス貯留槽２及び非吸着ガス貯留槽３の構成は限定されないが、特に、原料ガス貯留槽１、目的ガス貯留槽２はガスバッグであることが好ましい。ガスバッグとは、貯留量に応じて風船のように膨張及び収縮が可能なタンクである。また、原料ガス貯留槽１には原料ガスに含まれる少なくとも１つの成分を吸着可能な吸着剤が、目的ガス貯留槽２には目的ガスを吸着可能な吸着剤が、非吸着ガス貯留槽３には非吸着ガスを吸着可能な吸着剤が、それぞれ充填されていてもよい。
［圧縮機４］
圧縮機４は、原料ガス貯留槽１の原料ガスを吸着部１０Ａ、１０Ｂに圧送可能である。また、圧縮機４は、目的ガス貯留槽２の目的ガスを吸着部１０Ａ、１０Ｂに圧送可能である。すなわち、本実施形態の圧縮機４は、原料ガス貯留槽１の原料ガスを吸着部１０Ａ、１０Ｂに圧送する圧縮機と、目的ガス貯留槽２の目的ガスを吸着部１０Ａ、１０Ｂに圧送する圧縮機と、を兼ねている。但し、ガス分離装置１００は、原料ガス貯留槽１の原料ガスを吸着部１０Ａ、１０Ｂに圧送する圧縮機と、目的ガス貯留槽２の目的ガスを吸着部１０Ａ、１０Ｂに圧送する圧縮機と、を別々に備える構成であってもよい。
圧縮機４は、原料ガス貯留槽１の原料ガスを吸着部１０Ａ、１０Ｂに圧送可能である。また、圧縮機４は、目的ガス貯留槽２の目的ガスを吸着部１０Ａ、１０Ｂに圧送可能である。すなわち、本実施形態の圧縮機４は、原料ガス貯留槽１の原料ガスを吸着部１０Ａ、１０Ｂに圧送する圧縮機と、目的ガス貯留槽２の目的ガスを吸着部１０Ａ、１０Ｂに圧送する圧縮機と、を兼ねている。但し、ガス分離装置１００は、原料ガス貯留槽１の原料ガスを吸着部１０Ａ、１０Ｂに圧送する圧縮機と、目的ガス貯留槽２の目的ガスを吸着部１０Ａ、１０Ｂに圧送する圧縮機と、を別々に備える構成であってもよい。
圧縮機４の構成は特に制限されないが、原料ガス貯留槽１の原料ガスを圧送する際は、圧送するガスに原料ガス以外の成分を混入させず、目的ガス貯留槽２の目的ガスを圧送する際は、圧送するガスに目的ガス以外の成分を混入させない構成であることが好ましい。また、圧縮機４は、気密性が高く、オイルフリー仕様（潤滑油不使用、又は、圧送するガスに潤滑油が接触しない構造）であることが好ましい。
［圧縮機５］
圧縮機５は、目的ガス貯留槽２の目的ガスをガス分離装置１００の外部に圧送可能である。圧縮機５の構成は特に制限されないが、目的ガス貯留槽２の目的ガスを圧送する際は、圧送するガスに目的ガス以外の成分を混入させない構成であることが好ましい。また、圧縮機５は、気密性が高く、オイルフリー仕様（潤滑油不使用、又は、圧送するガスに潤滑油が接触しない構造）であることが好ましい。
圧縮機５は、目的ガス貯留槽２の目的ガスをガス分離装置１００の外部に圧送可能である。圧縮機５の構成は特に制限されないが、目的ガス貯留槽２の目的ガスを圧送する際は、圧送するガスに目的ガス以外の成分を混入させない構成であることが好ましい。また、圧縮機５は、気密性が高く、オイルフリー仕様（潤滑油不使用、又は、圧送するガスに潤滑油が接触しない構造）であることが好ましい。
本実施形態のガス分離装置１００は、ガスが流通可能な経路Ｌ１～Ｌ１６を備えている。
経路Ｌ１は、ガス分離装置１００の外部から原料ガス貯留槽１に導入ガスを供給可能である。
経路Ｌ２は、原料ガス貯留槽１と圧縮機４とを接続する。
経路Ｌ３は、目的ガス貯留槽２と圧縮機４とを接続する。
経路Ｌ４は、圧縮機４と吸着部１０Ａとを接続する。
経路Ｌ５は、圧縮機４と吸着部１０Ｂとを接続する。
経路Ｌ６Ａは、補助吸着部１１Ａと非吸着ガス貯留槽３とを接続する。
経路Ｌ６Ｂは、補助吸着部１１Ｂと非吸着ガス貯留槽３とを接続する。
経路Ｌ７は、非吸着ガス貯留槽３の非吸着ガスをガス分離装置１００の外部に排出可能である。
経路Ｌ８Ａは、非吸着ガス貯留槽３と補助吸着部１１Ａとを接続する。
経路Ｌ８Ｂは、非吸着ガス貯留槽３と補助吸着部１１Ｂとを接続する。
経路Ｌ９は、吸着部１０Ｂと目的ガス貯留槽２とを、圧縮機４を介さずに接続する。
経路Ｌ１０は、吸着部１０Ａと目的ガス貯留槽２とを、圧縮機４を介さずに接続する。
経路Ｌ１１は、吸着部１０Ａと原料ガス貯留槽１とを、圧縮機４を介さずに接続する。
経路Ｌ１２は、吸着部１０Ｂと原料ガス貯留槽１とを、圧縮機４を介さずに接続する。
経路Ｌ１３は、目的ガス貯留槽２の目的ガスをガス分離装置１００の外部に排出可能である。
経路Ｌ１４は、補助吸着部１１Ａと補助吸着部１１Ｂとを接続する。
経路Ｌ１５は、吸着部１０Ａと補助吸着部１１Ａとを接続する。
経路１６は、吸着部１０Ｂと補助吸着部１１Ｂとを接続する。
経路Ｌ２は、原料ガス貯留槽１と圧縮機４とを接続する。
経路Ｌ３は、目的ガス貯留槽２と圧縮機４とを接続する。
経路Ｌ４は、圧縮機４と吸着部１０Ａとを接続する。
経路Ｌ５は、圧縮機４と吸着部１０Ｂとを接続する。
経路Ｌ６Ａは、補助吸着部１１Ａと非吸着ガス貯留槽３とを接続する。
経路Ｌ６Ｂは、補助吸着部１１Ｂと非吸着ガス貯留槽３とを接続する。
経路Ｌ７は、非吸着ガス貯留槽３の非吸着ガスをガス分離装置１００の外部に排出可能である。
経路Ｌ８Ａは、非吸着ガス貯留槽３と補助吸着部１１Ａとを接続する。
経路Ｌ８Ｂは、非吸着ガス貯留槽３と補助吸着部１１Ｂとを接続する。
経路Ｌ９は、吸着部１０Ｂと目的ガス貯留槽２とを、圧縮機４を介さずに接続する。
経路Ｌ１０は、吸着部１０Ａと目的ガス貯留槽２とを、圧縮機４を介さずに接続する。
経路Ｌ１１は、吸着部１０Ａと原料ガス貯留槽１とを、圧縮機４を介さずに接続する。
経路Ｌ１２は、吸着部１０Ｂと原料ガス貯留槽１とを、圧縮機４を介さずに接続する。
経路Ｌ１３は、目的ガス貯留槽２の目的ガスをガス分離装置１００の外部に排出可能である。
経路Ｌ１４は、補助吸着部１１Ａと補助吸着部１１Ｂとを接続する。
経路Ｌ１５は、吸着部１０Ａと補助吸着部１１Ａとを接続する。
経路１６は、吸着部１０Ｂと補助吸着部１１Ｂとを接続する。
バルブＶ１～Ｖ１５は、経路を開放及び閉塞可能な開閉装置である。
バルブＶ１は、経路Ｌ２に設けられている。
バルブＶ２は、経路Ｌ３に設けられている。
バルブＶ３は、経路Ｌ４に設けられている。
バルブＶ４は、経路Ｌ５に設けられている。
バルブＶ５は、経路Ｌ１５に設けられている。
バルブＶ６は、経路Ｌ１６に設けられている。
バルブＶ７は、経路Ｌ８Ａに設けられている。
バルブＶ８は、経路Ｌ８Ｂに設けられている。
バルブＶ９は、経路Ｌ１４に設けられている。
バルブＶ１０は、経路Ｌ１０に設けられている。
バルブＶ１１は、経路Ｌ９に設けられている。
バルブＶ１２は、経路Ｌ１１に設けられている。
バルブＶ１３は、経路Ｌ１２に設けられている。
バルブＶ１４は、経路Ｌ６Ａに設けられている。
バルブＶ１５は、経路Ｌ６Ｂに設けられている。
バルブＶ２は、経路Ｌ３に設けられている。
バルブＶ３は、経路Ｌ４に設けられている。
バルブＶ４は、経路Ｌ５に設けられている。
バルブＶ５は、経路Ｌ１５に設けられている。
バルブＶ６は、経路Ｌ１６に設けられている。
バルブＶ７は、経路Ｌ８Ａに設けられている。
バルブＶ８は、経路Ｌ８Ｂに設けられている。
バルブＶ９は、経路Ｌ１４に設けられている。
バルブＶ１０は、経路Ｌ１０に設けられている。
バルブＶ１１は、経路Ｌ９に設けられている。
バルブＶ１２は、経路Ｌ１１に設けられている。
バルブＶ１３は、経路Ｌ１２に設けられている。
バルブＶ１４は、経路Ｌ６Ａに設けられている。
バルブＶ１５は、経路Ｌ６Ｂに設けられている。
本実施形態のガス分離装置１００は更に、濃度計６と、圧力計７、８と、センサ９と、制御部２０と、を備えている。
［濃度計６］
本実施形態の濃度計６は、原料ガス貯留槽１の原料ガス中の目的ガスの濃度を測定可能である。濃度計６は、原料ガス中の目的ガスの濃度を直接計測する構成であってもよいし、原料ガス中の目的ガス以外の成分の濃度の計測結果から間接的に原料ガス中の目的ガスの濃度を導く構成であってもよい。
本実施形態の濃度計６は、原料ガス貯留槽１の原料ガス中の目的ガスの濃度を測定可能である。濃度計６は、原料ガス中の目的ガスの濃度を直接計測する構成であってもよいし、原料ガス中の目的ガス以外の成分の濃度の計測結果から間接的に原料ガス中の目的ガスの濃度を導く構成であってもよい。
濃度計６の構成は、原料ガス貯留槽１の原料ガス中の目的ガスの濃度を測定可能であれば特に限定されないが、例えば質量分析計、ガスクロマトグラフ分析計、ジルコニア酸素計、ガルバニ電池式酸素計、赤外分光光度計、超音波式濃度計、熱伝導式濃度計などであってよい。また、本実施形態の濃度計６は経路Ｌ４及び経路Ｌ５に設けられているが、原料ガス中の目的ガスの濃度を測定可能であれば、設置場所は限定されない。濃度計６は、例えば、経路Ｌ２に設けられてもよい。
［圧力計７、８］
圧力計７は、経路Ｌ６Ａに設けられており、後述する吸着工程Ａ１において、吸着部１０Ａ及び補助吸着部１１Ａの圧力を測定可能である。圧力計８は、経路Ｌ６Ｂに設けられており、後述する吸着工程Ｂ５において、吸着部１０Ｂ及び補助吸着部１１Ｂの圧力を測定可能である。
圧力計７は、経路Ｌ６Ａに設けられており、後述する吸着工程Ａ１において、吸着部１０Ａ及び補助吸着部１１Ａの圧力を測定可能である。圧力計８は、経路Ｌ６Ｂに設けられており、後述する吸着工程Ｂ５において、吸着部１０Ｂ及び補助吸着部１１Ｂの圧力を測定可能である。
［センサ９］
センサ９は、目的ガス貯留槽２に設けられており、目的ガス貯留槽２に貯留されている目的ガスの量を測定可能である。センサ９の構成は、目的ガス貯留槽２に貯留されている目的ガスの量を測定可能であれば特に限定されないが、例えば目的ガス貯留槽２の重量変化を計測する重量センサであってよい。また、目的ガス貯留槽２がガスバッグである場合は、センサ９は、ガスバッグの高さの変化を計測するレベルセンサであってよい。目的ガス貯留槽２が容積一定のタンクの場合は、センサ９は、目的ガス貯留槽２の圧力を計測する圧力センサであってよい。また、センサ９は、レベルセンサ、重量センサ及び圧力センサのうち複数を組み合わせて構成されてもよい。
センサ９は、目的ガス貯留槽２に設けられており、目的ガス貯留槽２に貯留されている目的ガスの量を測定可能である。センサ９の構成は、目的ガス貯留槽２に貯留されている目的ガスの量を測定可能であれば特に限定されないが、例えば目的ガス貯留槽２の重量変化を計測する重量センサであってよい。また、目的ガス貯留槽２がガスバッグである場合は、センサ９は、ガスバッグの高さの変化を計測するレベルセンサであってよい。目的ガス貯留槽２が容積一定のタンクの場合は、センサ９は、目的ガス貯留槽２の圧力を計測する圧力センサであってよい。また、センサ９は、レベルセンサ、重量センサ及び圧力センサのうち複数を組み合わせて構成されてもよい。
［制御部２０］
本実施形態の制御部２０は、後述する２つの分離サイクルＣＡ、ＣＢを制御する。より具体的に、本実施形態の制御部２０は、バルブＶ１～Ｖ１５の開放及び閉塞、圧縮機４、５の作動及び停止をシーケンシャルに制御することで後述する２つの分離サイクルＣＡ、ＣＢを制御する。制御部２０は、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）若しくはＭＰＵ（Micro Processing Unit）などの汎用プロセッサ、又は特定の処理に特化した専用プロセッサ、等のプロセッサを含む。制御部２０は、例えば、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等の記憶部を更に含んでもよい。
本実施形態の制御部２０は、後述する２つの分離サイクルＣＡ、ＣＢを制御する。より具体的に、本実施形態の制御部２０は、バルブＶ１～Ｖ１５の開放及び閉塞、圧縮機４、５の作動及び停止をシーケンシャルに制御することで後述する２つの分離サイクルＣＡ、ＣＢを制御する。制御部２０は、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）若しくはＭＰＵ（Micro Processing Unit）などの汎用プロセッサ、又は特定の処理に特化した専用プロセッサ、等のプロセッサを含む。制御部２０は、例えば、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等の記憶部を更に含んでもよい。
＜ガス分離方法＞
次に、上述したガス分離装置１００を用いた、本発明に係るガス分離方法の一実施形態としてのガス分離方法について説明する。本実施形態では、目的ガス、及び、目的ガス以外の成分としての非吸着ガス、の２成分を含む混合ガスを原料ガスとして用いる例について説明する。そのため、本実施形態では、吸着部１０Ａ、１０Ｂ及び補助吸着部１１Ａ、１１Ｂの吸着剤として、目的ガスに対して易吸着性であり、非吸着ガスに対して難吸着性の吸着剤を用いる。目的ガスは、例えばキセノンであってよい。また、非吸着ガスは、例えばアルゴンであってよい。目的ガスがキセノンで、非吸着ガスがアルゴンの場合、吸着剤は、例えば活性炭であってよい。
次に、上述したガス分離装置１００を用いた、本発明に係るガス分離方法の一実施形態としてのガス分離方法について説明する。本実施形態では、目的ガス、及び、目的ガス以外の成分としての非吸着ガス、の２成分を含む混合ガスを原料ガスとして用いる例について説明する。そのため、本実施形態では、吸着部１０Ａ、１０Ｂ及び補助吸着部１１Ａ、１１Ｂの吸着剤として、目的ガスに対して易吸着性であり、非吸着ガスに対して難吸着性の吸着剤を用いる。目的ガスは、例えばキセノンであってよい。また、非吸着ガスは、例えばアルゴンであってよい。目的ガスがキセノンで、非吸着ガスがアルゴンの場合、吸着剤は、例えば活性炭であってよい。
図９は、本実施形態のガス分離方法に含まれる２つの分離サイクルＣＡ、ＣＢを説明する図である。図９に示すように、本実施形態のガス分離方法は、２つの分離サイクルＣＡ、ＣＢを含み、これらが並行して実行される。より具体的に、本実施形態のガス分離方法では、吸着部１０Ａ及び補助吸着部１１Ａを用いて分離サイクルＣＡが実行されている間に、吸着部１０Ｂ及び補助吸着部１１Ｂを用いて分離サイクルＣＢが実行される。
本実施形態の分離サイクルＣＡでは、吸着工程Ａ１と、パージ工程Ａ２と、分離工程Ａ３と、回収工程Ａ４と、リンス工程Ａ５と、均圧加圧工程Ａ６と、を含み、これらがこの順で繰り返し実行される。また、本実施形態の分離サイクルＣＢでは、分離工程Ｂ１と、回収工程Ｂ２と、リンス工程Ｂ３と、均圧加圧工程Ｂ４と、吸着工程Ｂ５と、パージ工程Ｂ６と、を含み、これらがこの順で繰り返し実行される。以下では、主に分離サイクルＣＡの各工程について説明するが、分離サイクルＣＢの各工程でも同様である。
［吸着工程Ａ１］
図１～図３は、吸着工程Ａ１が実行されている状態のガス分離装置１００を示している。図１～図３に示すように、吸着工程Ａ１では、バルブＶ２、Ｖ４、Ｖ７、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１２、Ｖ１５を閉塞し、バルブＶ１、Ｖ３、Ｖ５、Ｖ１４を開放する。この状態で、原料ガス貯留槽１の原料ガスを、圧縮機４により、経路Ｌ２、Ｌ４を介して吸着部１０Ａに供給する。このとき、吸着部１０Ａ及び補助吸着部１１Ａは、バルブＶ５が開放されているため、ほぼ同様に圧力上昇する。
図１～図３は、吸着工程Ａ１が実行されている状態のガス分離装置１００を示している。図１～図３に示すように、吸着工程Ａ１では、バルブＶ２、Ｖ４、Ｖ７、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１２、Ｖ１５を閉塞し、バルブＶ１、Ｖ３、Ｖ５、Ｖ１４を開放する。この状態で、原料ガス貯留槽１の原料ガスを、圧縮機４により、経路Ｌ２、Ｌ４を介して吸着部１０Ａに供給する。このとき、吸着部１０Ａ及び補助吸着部１１Ａは、バルブＶ５が開放されているため、ほぼ同様に圧力上昇する。
なお、原料ガス貯留槽１から吸着部１０Ａに供給される原料ガスは、経路Ｌ１を介して原料ガス貯留槽１に供給された導入ガス、及び、後述する回収工程及びリンス工程において原料ガス貯留槽１に供給されたガス、の混合ガスである。
吸着部１０Ａに供給された原料ガスでは、目的ガスが吸着部１０Ａの吸着剤に優先的に吸着され、非吸着ガスが濃縮される。吸着部１０Ａで非吸着ガスが濃縮されたガスは、吸着部１０Ａを通過した後、補助吸着部１１Ａに供給される。補助吸着部１１Ａに供給されたガスでは、目的ガスが補助吸着部１１Ａの吸着剤に更に吸着され、非吸着ガスが更に濃縮される。補助吸着部１１Ａで非吸着ガスが更に濃縮されたガスは、補助吸着部１１Ａを通過した後、経路Ｌ６Ａを介して非吸着ガス貯留槽３に供給される。
ここで、吸着工程Ａ１において吸着部１０Ａに供給される原料ガス中の目的ガスの濃度（以下、単に「目的ガス濃度」と記載する場合がある。）が、１つ前の分離サイクルＣＡの吸着工程Ａ１における目的ガス濃度より大きい場合、１つ前の分離サイクルＣＡの場合と比較して、吸着部１０Ａ及び補助吸着部１１Ａの吸着剤に吸着される目的ガスの量が増える一方、吸着部１０Ａ及び補助吸着部１１Ａで濃縮される非吸着ガスの量が減る。その結果、吸着部１０Ａ及び補助吸着部１１Ａの圧力が下がる。
逆に、吸着工程Ａ１における目的ガス濃度が、１つ前の分離サイクルＣＡの吸着工程Ａ１における目的ガス濃度より小さい場合、１つ前の分離サイクルＣＡの場合と比較して、吸着部１０Ａ及び補助吸着部１１Ａの吸着剤に吸着される目的ガスの量が減る一方、吸着部１０Ａ及び補助吸着部１１Ａで濃縮される非吸着ガスの量が増える。その結果、吸着部１０Ａ及び補助吸着部１１Ａの圧力が増える。
本実施形態のガス分離方法では、目的ガス濃度を濃度計６で測定し、その測定値を制御部２０に記憶させる。これにより、記憶した測定値に基づいて、後述するパージ工程Ａ２において吸着部１０Ａに供給される目的ガスの量を調整することができる。
［パージ工程Ａ２］
図４は、パージ工程Ａ２が実行されている状態のガス分離装置１００を示している。図４に示すように、パージ工程Ａ２では、吸着工程Ａ１が実行されている状態（図１～図３参照）から、バルブＶ１を閉塞し、バルブＶ２を開放する。この状態で、目的ガス貯留槽２の目的ガスをパージガスとして、圧縮機４により、経路Ｌ３、Ｌ４を介して吸着部１０Ａに供給する。これにより、吸着部１０Ａ内の非吸着ガスを補助吸着部１１Ａへ押し出し、吸着部１０Ａ内を目的ガスで吸着飽和とする。なお、吸着部１０Ａ内の非吸着ガスとは、吸着部１０Ａの吸着剤の充填層に共吸着された非吸着ガス、及び、吸着剤の空隙に存在する非吸着ガス、である。
図４は、パージ工程Ａ２が実行されている状態のガス分離装置１００を示している。図４に示すように、パージ工程Ａ２では、吸着工程Ａ１が実行されている状態（図１～図３参照）から、バルブＶ１を閉塞し、バルブＶ２を開放する。この状態で、目的ガス貯留槽２の目的ガスをパージガスとして、圧縮機４により、経路Ｌ３、Ｌ４を介して吸着部１０Ａに供給する。これにより、吸着部１０Ａ内の非吸着ガスを補助吸着部１１Ａへ押し出し、吸着部１０Ａ内を目的ガスで吸着飽和とする。なお、吸着部１０Ａ内の非吸着ガスとは、吸着部１０Ａの吸着剤の充填層に共吸着された非吸着ガス、及び、吸着剤の空隙に存在する非吸着ガス、である。
また、図４に示すように、パージ工程Ａ２では、上述のバルブ操作に加え、バルブＶ７、Ｖ８、Ｖ１４、Ｖ１５を閉塞し、バルブＶ９を開放してもよい。このようにすることで、補助吸着部１１Ａ内のガスを、経路Ｌ１４を介して補助吸着部１１Ｂに供給することができる。これにより、吸着部１０Ａ及び補助吸着部１１Ａの圧力が下がり、吸着部１０Ａ内の非吸着ガスを補助吸着部１１Ａへ押し出しやすくなる。また、吸着部１０Ｂ及び補助吸着部１１Ｂを、吸着部１０Ａ及び補助吸着部１１Ａと均圧加圧することができる。
ここで、吸着工程Ａ１における目的ガス濃度が、１つ前の分離サイクルＣＡの吸着工程Ａ１における目的ガス濃度より大きい場合、１つ前の分離サイクルＣＡの場合と比較して、パージ工程Ａ２において吸着部１０Ａ内の非吸着ガスを補助吸着部１１Ａへ押し出すために必要となる目的ガスの量が少なくなる。
逆に、吸着工程Ａ１における目的ガス濃度が、１つ前の分離サイクルＣＡの吸着工程Ａ１における目的ガス濃度より小さい場合、１つ前の分離サイクルＣＡの場合と比較して、パージ工程Ａ２において吸着部１０Ａ内の非吸着ガスを補助吸着部１１Ａへ押し出すために必要となる目的ガスの量が多くなる。
上記を踏まえ、本実施形態のガス分離方法のパージ工程Ａ２では、吸着部１０Ａに供給される目的ガスの量（以下、単に「目的ガス供給量」と記載する場合がある。）が、吸着工程Ａ１において吸着部１０Ａに供給される原料ガス中の目的ガスの濃度である目的ガス濃度に応じて調整される。
より具体的に、吸着工程Ａ１における目的ガス濃度が、１つ前の分離サイクルＣＡにおいて実行された吸着工程Ａ１における目的ガス濃度より大きい場合、パージ工程Ａ２における目的ガス供給量を、１つ前の分離サイクルＣＡのパージ工程Ａ２における目的ガス供給量より小さくする。
逆に、吸着工程Ａ１における目的ガス濃度が、１つ前の分離サイクルＣＡにおいて実行された吸着工程Ａ１における目的ガス濃度より小さい場合、パージ工程Ａ２における目的ガス供給量を、１つ前の分離サイクルＣＡのパージ工程Ａ２における目的ガス供給量より大きくする。
例えば、１つ前の分離サイクルＣＡの吸着工程Ａ１における目的ガス濃度の測定値が５０％で、今回の分離サイクルＣＡの吸着工程Ａ１における目的ガス濃度の測定値が５１～９０％の場合、１つ前の分離サイクルＣＡのパージ工程Ａ２における目的ガス供給量に対し、今回の分離サイクルＣＡのパージ工程Ａ２における目的ガス供給量を１～９０％減少させてよい。また、例えば、１つ前の分離サイクルＣＡの吸着工程Ａ１における目的ガス濃度の測定値が５０％で、今回の分離サイクルＣＡの吸着工程Ａ１における目的ガス濃度の測定値が５１～６０％の場合、１つ前の分離サイクルＣＡのパージ工程Ａ２における目的ガス供給量に対し、今回の分離サイクルＣＡのパージ工程Ａ２における目的ガス供給量を１～２０％減少させてよい。
逆に、例えば、１つ前の分離サイクルＣＡの吸着工程Ａ１における目的ガス濃度の測定値が５０％で、今回の分離サイクルＣＡの吸着工程Ａ１における目的ガス濃度の測定値が１０～４９％の場合、１つ前の分離サイクルＣＡのパージ工程Ａ２における目的ガス供給量に対し、今回の分離サイクルＣＡのパージ工程Ａ２における目的ガス供給量を１～９０％増加させてよい。また、例えば、１つ前の分離サイクルＣＡの吸着工程Ａ１における目的ガス濃度の測定値が５０％で、今回の分離サイクルＣＡの吸着工程Ａ１における目的ガス濃度の測定値が４０～４９％の場合、１つ前の分離サイクルＣＡのパージ工程Ａ２における目的ガス供給量に対し、今回の分離サイクルＣＡのパージ工程Ａ２における目的ガス供給量を１％～２０％増加させてよい。
なお、目的ガス供給量は、例えば、目的ガスの供給流量が一定の場合は、目的ガスを供給するパージ工程時間により制御されてよい。つまり、パージ工程Ａ２における目的ガスの供給流量が一定の場合は、目的ガス濃度に応じて、パージ工程時間が調整されてもよい。
目的ガス供給量は、１つ前の分離サイクルＣＡの吸着工程Ａ１における目的ガス濃度に応じて、自動的に定まる演算式を用いて決定されてもよい。
目的ガス供給量の調整に用いる目的ガス濃度としては、吸着工程Ａ１の２つ以上の時点における原料ガス中の目的ガスの濃度の平均値を用いることが好ましい。更に、目的ガス供給量の調整に用いる目的ガス濃度としては、吸着工程Ａ１において所定時間毎に取得した原料ガス中の目的ガスの濃度の平均値であることがより好ましい。具体的には、目的ガス濃度を、吸着工程Ａ１における１～１０秒の間の所定時間毎に取得した原料ガス中の目的ガスの濃度の平均値とすることがより好ましい。また、目的ガス濃度を、吸着工程Ａ１における１～５秒の間の所定時間毎に取得した原料ガス中の目的ガスの濃度の平均値とすることが更に好ましい。
［分離工程Ａ３］
図５は、分離工程Ａ３が実行されている状態のガス分離装置１００を示している。図５に示すように、分離工程Ａ３では、パージ工程Ａ２が実行されている状態（図４参照）から、バルブＶ２、Ｖ３、Ｖ５を閉塞し、バルブＶ１０を開放する。これにより、吸着工程Ａ１及びパージ工程Ａ２によって吸着部１０Ａに吸着した目的ガスを、吸着部１０Ａと目的ガス貯留槽２との差圧により、経路Ｌ１０を介して目的ガス貯留槽２に供給する。
図５は、分離工程Ａ３が実行されている状態のガス分離装置１００を示している。図５に示すように、分離工程Ａ３では、パージ工程Ａ２が実行されている状態（図４参照）から、バルブＶ２、Ｖ３、Ｖ５を閉塞し、バルブＶ１０を開放する。これにより、吸着工程Ａ１及びパージ工程Ａ２によって吸着部１０Ａに吸着した目的ガスを、吸着部１０Ａと目的ガス貯留槽２との差圧により、経路Ｌ１０を介して目的ガス貯留槽２に供給する。
なお、目的ガス貯留槽２に供給され、貯留された目的ガスは、圧縮機５によって、経路Ｌ１３を通じてガス分離装置１００の外部に適宜排出される。ガス分離装置１００の外部に排出されずに目的ガス貯留槽２に残った目的ガスは、上述したパージ工程Ａ２、Ｂ２においてパージガスとして使用される。
また、分離工程Ａ３では、上述したバルブ操作に加えて、バルブＶ７、Ｖ９、Ｖ１４が閉塞されている状態とされ、補助吸着部１１Ａは休止状態となる。
上述したように、今回の分離サイクルＣＡの吸着工程Ａ１における目的ガス濃度が、１つ前の分離サイクルＣＡの吸着工程Ａ１における目的ガス濃度より大きい場合、１つ前の分離サイクルＣＡの場合と比較して、吸着部１０Ａ及び補助吸着部１１Ａの圧力が下がる。その影響により、分離工程Ａ３において吸着部１０Ａから目的ガス貯留槽２に回収される目的ガスの量は減る。
また、上述したように、今回の分離サイクルＣＡの吸着工程Ａ１における目的ガス濃度が、１つ前の分離サイクルＣＡの吸着工程Ａ１における目的ガス濃度より小さい場合、１つ前の分離サイクルＣＡの場合と比較して、吸着部１０Ａ及び補助吸着部１１Ａの圧力が増える。その影響により、分離工程Ａ３において吸着部１０Ａから目的ガス貯留槽２に回収される目的ガスの量は増える。
上述したように、本実施形態のガス分離方法では、パージ工程Ａ２における目的ガス供給量が、吸着工程Ａ１における目的ガス濃度に応じて調整される。そのため、今回の分離サイクルＣＡの吸着工程Ａ１における目的ガス濃度が、１つ前の分離サイクルＣＡにおいて実行された吸着工程Ａ１における目的ガス濃度より大きく、１つ前の分離サイクルＣＡの場合と比較して、今回の分離サイクルＣＡの分離工程Ａ３において吸着部１０Ａから目的ガス貯留槽２に回収される目的ガスの量が減った場合でも、今回の分離サイクルＣＡのパージ工程Ａ２における目的ガス供給量を、１つ前の分離サイクルＣＡのパージ工程Ａ２における目的ガス供給量より小さくすることで、目的ガス貯留槽２に貯留されている目的ガスの量が不足することを抑制できる。また、逆に、今回の分離サイクルＣＡの吸着工程Ａ１における目的ガス濃度が、１つ前の分離サイクルＣＡにおいて実行された吸着工程Ａ１における目的ガス濃度より小さく、１つ前の分離サイクルＣＡの場合と比較して、今回の分離サイクルＣＡの分離工程Ａ３において吸着部１０Ａから目的ガス貯留槽２に回収される目的ガスの量が増えた場合でも、今回の分離サイクルＣＡのパージ工程Ａ２における目的ガス供給量を、１つ前の分離サイクルＣＡのパージ工程Ａ２における目的ガス供給量より大きくすることで、目的ガス貯留槽２に貯留されている目的ガスの量が過剰となることを抑制できる。これにより、原料ガス中の目的ガスの濃度が変動した場合でも、原料ガスからの目的ガスの分離を継続することが容易となる。
なお、分離工程Ａ３を行う時間は、リンス工程Ａ５を行う時間に合わせて調整されてよい。
［回収工程Ａ４］
図６は、回収工程Ａ４が実行されている状態のガス分離装置１００を示している。図６に示すように、回収工程Ａ４では、分離工程Ａ３が実行されている状態（図５参照）から、バルブＶ１０を閉塞し、バルブＶ５、Ｖ１２を開放する。これにより、分離工程Ｓ３の間に休止していた補助吸着部１１Ａと吸着部１０Ａとの差圧によって、補助吸着部１１Ａ内のガスが吸着部１０Ａに供給される。吸着部１０Ａに供給されたガスは、吸着部１０Ａ内をパージした後、吸着部１０Ａから排出され、経路Ｌ１１を介して原料ガス貯留槽１に回収される。原料ガス貯留槽１に回収されたガスは、経路Ｌ１から供給される導入ガスと混合された後、その後に実行される吸着工程Ａ１、Ｂ５において原料ガスとして使用される。
図６は、回収工程Ａ４が実行されている状態のガス分離装置１００を示している。図６に示すように、回収工程Ａ４では、分離工程Ａ３が実行されている状態（図５参照）から、バルブＶ１０を閉塞し、バルブＶ５、Ｖ１２を開放する。これにより、分離工程Ｓ３の間に休止していた補助吸着部１１Ａと吸着部１０Ａとの差圧によって、補助吸着部１１Ａ内のガスが吸着部１０Ａに供給される。吸着部１０Ａに供給されたガスは、吸着部１０Ａ内をパージした後、吸着部１０Ａから排出され、経路Ｌ１１を介して原料ガス貯留槽１に回収される。原料ガス貯留槽１に回収されたガスは、経路Ｌ１から供給される導入ガスと混合された後、その後に実行される吸着工程Ａ１、Ｂ５において原料ガスとして使用される。
［リンス工程Ａ５］
図７は、リンス工程Ａ５が実行されている状態のガス分離装置１００を示している。図７に示すように、リンス工程では、回収工程が実行されている状態（図６参照）から、バルブＶ７を開放する。これにより、非吸着ガス貯留槽３に貯留された非吸着ガスが、向流パージガスとして経路Ｌ８Ａを介して補助吸着部１１Ａに供給される。補助吸着部１１Ａに供給された非吸着ガスは、補助吸着部１１Ａの吸着剤に吸着された目的ガスを置換脱離させる。非吸着ガスと吸着剤から置換脱離された目的ガスとを含むガスは、補助吸着部１１Ａを通過し、吸着部１０Ａ及び経路Ｌ１１を介して、原料ガス貯留槽１に回収される。
図７は、リンス工程Ａ５が実行されている状態のガス分離装置１００を示している。図７に示すように、リンス工程では、回収工程が実行されている状態（図６参照）から、バルブＶ７を開放する。これにより、非吸着ガス貯留槽３に貯留された非吸着ガスが、向流パージガスとして経路Ｌ８Ａを介して補助吸着部１１Ａに供給される。補助吸着部１１Ａに供給された非吸着ガスは、補助吸着部１１Ａの吸着剤に吸着された目的ガスを置換脱離させる。非吸着ガスと吸着剤から置換脱離された目的ガスとを含むガスは、補助吸着部１１Ａを通過し、吸着部１０Ａ及び経路Ｌ１１を介して、原料ガス貯留槽１に回収される。
なお、本実施形態のリンス工程Ａ５では、非吸着ガス貯留槽３に貯留された非吸着ガスが、向流パージガスとして経路Ｌ８Ａを介して補助吸着部１１Ａに供給されるが、リンス工程Ａ５と並行して実行される吸着工程Ｂ５で補助吸着部１１Ｂから排出された非吸着ガスを、向流パージガスとして補助吸着部１１Ａに直接供給してもよい。
以上のように、本実施形態のガス分離方法の分離サイクルＣＡでは、上述した吸着工程Ａ１と、パージ工程Ａ２と、分離工程Ａ３と、回収工程Ａ４と、リンス工程Ａ５と、をこの順で繰り返し実行することで、原料ガスから目的ガスと目的ガス以外の成分としての非吸着ガスとを連続的に分離することができる。但し、本実施形態のガス分離方法では、リンス工程Ａ５の後に、均圧加圧工程Ａ６が実行されることが好ましい。
［均圧加圧工程Ａ６］
図８は、均圧加圧工程Ａ６が実行されている状態のガス分離装置１００を示している。図８に示すように、均圧加圧工程Ａ６では、リンス工程Ａ５を実行している状態（図７参照）から、バルブＶ７、Ｖ１２を閉塞し、バルブＶ９を開放する。これにより、補助吸着部１１Ｂから排出された非吸着ガスを、経路Ｌ１４を介して補助吸着部１１Ａ及び吸着部１０Ａに供給する。
図８は、均圧加圧工程Ａ６が実行されている状態のガス分離装置１００を示している。図８に示すように、均圧加圧工程Ａ６では、リンス工程Ａ５を実行している状態（図７参照）から、バルブＶ７、Ｖ１２を閉塞し、バルブＶ９を開放する。これにより、補助吸着部１１Ｂから排出された非吸着ガスを、経路Ｌ１４を介して補助吸着部１１Ａ及び吸着部１０Ａに供給する。
なお、分離サイクルＣＡにおいて均圧加圧工程Ａ６から吸着工程Ａ１に戻る際は、バルブＶ９を閉塞し、バルブＶ１、Ｖ３、Ｖ１４を開放する。この状態で、原料ガス貯留槽１の原料ガスを、圧縮機４により、経路Ｌ２、Ｌ４を介して吸着部１０Ａに供給する。
上述したように、本実施形態のガス分離方法では、２つの分離サイクルＣＡ、ＣＢ（図９参照）が並行して実行される。具体的に、本実施形態のガス分離方法では、吸着工程Ａ１が行われている間、分離工程Ｂ１、回収工程Ｂ２及びリンス工程Ｂ３が行われる（図１～図３、図９参照）。また、本実施形態のガス分離方法では、パージ工程Ａ２が行われている間、均圧加圧工程Ｂ４が行われる（図４、図９参照）。更に、本実施形態のガス分離方法では、分離工程Ａ３、回収工程Ａ４及びリンス工程Ａ５が行われている間、吸着工程Ｂ５が行われる（図５～図７、図９参照）。また更に、本実施形態のガス分離方法では、均圧加圧工程Ａ６が行われている間、パージ工程Ｂ６が行われる（図８、図９参照）。
このように、本実施形態のガス分離方法では、吸着部１０Ａ及び補助吸着部１１Ａにおいて分離サイクルＣＡを行い、それと並行して吸着部１０Ｂ及び補助吸着部１１Ｂにおいて分離サイクルＣＢを行うことにより、原料ガスからの非吸着ガス及び目的ガスの分離を連続的に行うことができる。
なお、本実施形態のガス分離方法では、経路Ｌ１を介しての原料ガス貯留槽１への導入ガスの供給、非吸着ガス貯留槽３から経路Ｌ７を介しての非吸着ガスの排出、及び、目的ガス貯留槽２から経路Ｌ１３を介しての目的ガスの排出は、上述した工程に依らず連続的に行われてよい。
＜試験例１＞
本実施形態のガス分離装置１００を用い、表１に示すバルブ制御で分離サイクルＣＡ、ＣＢを行った。その際の条件は次の通りであった。なお、表１の各工程において、「開」と記載されているバルブは開放状態にあり、「-」と記載されているバルブは閉塞状態にある。
本実施形態のガス分離装置１００を用い、表１に示すバルブ制御で分離サイクルＣＡ、ＣＢを行った。その際の条件は次の通りであった。なお、表１の各工程において、「開」と記載されているバルブは開放状態にあり、「-」と記載されているバルブは閉塞状態にある。
・ 導入ガス ：キセノンとアルゴンの混合ガス（キセノン濃度１０％） ２．０Ｌ／ｍｉｎ
（以下、すべて０℃、大気圧下）
・ 易吸着成分（目的ガス）：キセノン ０．２Ｌ／ｍｉｎ
・ 難吸着成分（非吸着ガス）：アルゴン １．８Ｌ／ｍｉｎ
・ 吸着部１０Ａ、吸着部１０Ｂ、補助吸着部１１Ａ、補助吸着部１１Ｂ：ステンレス鋼管８０Ａ（内径８３．１ｍｍ）内に吸着剤として活性炭１．５ｋｇを充填高さ５００ｍｍで充填したもの
・ 原料ガス貯留槽１：メンブレン式ガスホルダー 容積１００Ｌ
・ 目的ガス貯留槽２：メンブレン式ガスホルダー 容積１００Ｌ
・ 圧縮機４：ダイアフラム式圧縮機 ２０Ｌ／ｍｉｎ
・ 圧縮機５：ダイアフラム式圧縮機 ０．２Ｌ／ｍｉｎ
・ 濃度計６：超音波式ガス濃度計
・ センサ９：レーザー式レベルセンサ
（以下、すべて０℃、大気圧下）
・ 易吸着成分（目的ガス）：キセノン ０．２Ｌ／ｍｉｎ
・ 難吸着成分（非吸着ガス）：アルゴン １．８Ｌ／ｍｉｎ
・ 吸着部１０Ａ、吸着部１０Ｂ、補助吸着部１１Ａ、補助吸着部１１Ｂ：ステンレス鋼管８０Ａ（内径８３．１ｍｍ）内に吸着剤として活性炭１．５ｋｇを充填高さ５００ｍｍで充填したもの
・ 原料ガス貯留槽１：メンブレン式ガスホルダー 容積１００Ｌ
・ 目的ガス貯留槽２：メンブレン式ガスホルダー 容積１００Ｌ
・ 圧縮機４：ダイアフラム式圧縮機 ２０Ｌ／ｍｉｎ
・ 圧縮機５：ダイアフラム式圧縮機 ０．２Ｌ／ｍｉｎ
・ 濃度計６：超音波式ガス濃度計
・ センサ９：レーザー式レベルセンサ
上記の条件にて運転を行ったところ、非吸着ガス貯留槽３から排出されるアルゴン濃度、目的ガス貯留槽２から排出されるキセノン濃度がほぼ一定に落ち着いた。この時の結果は下記の通りである。
キセノン中のアルゴン濃度 ４４３ｐｐｍ ・・・ 製品キセノン濃度 ９９．９５％
アルゴン中のキセノン濃度 ３８７ｐｐｍ ・・・ キセノン回収率 ９９．６５％
吸着工程にて吸着部に供給されるガス濃度 ・・・ キセノン５０％
吸着圧力 ・・・ ５２０ｋＰａ
パージ工程／均圧加圧工程終了時の目的ガス貯留槽のガス保有量 ・・・１５Ｌ
キセノン中のアルゴン濃度 ４４３ｐｐｍ ・・・ 製品キセノン濃度 ９９．９５％
アルゴン中のキセノン濃度 ３８７ｐｐｍ ・・・ キセノン回収率 ９９．６５％
吸着工程にて吸着部に供給されるガス濃度 ・・・ キセノン５０％
吸着圧力 ・・・ ５２０ｋＰａ
パージ工程／均圧加圧工程終了時の目的ガス貯留槽のガス保有量 ・・・１５Ｌ
＜実施例１＞
試験例１の運転条件にて運転途中に、導入ガスの条件を下記に変更した。
導入ガス ：キセノンとアルゴンの混合ガス（キセノン濃度２０％） ２．０Ｌ／ｍｉｎ
（以下、すべて０℃、大気圧下）
・ 易吸着成分：キセノン ０．４Ｌ／ｍｉｎ
・ 難吸着成分：アルゴン １．６Ｌ／ｍｉｎ
試験例１の運転条件にて運転途中に、導入ガスの条件を下記に変更した。
導入ガス ：キセノンとアルゴンの混合ガス（キセノン濃度２０％） ２．０Ｌ／ｍｉｎ
（以下、すべて０℃、大気圧下）
・ 易吸着成分：キセノン ０．４Ｌ／ｍｉｎ
・ 難吸着成分：アルゴン １．６Ｌ／ｍｉｎ
運転を行い、吸着工程にて吸着部に供給されるガス濃度を１秒毎に測定したところキセノン濃度の平均値は５５％、アルゴン濃度の平均値は４５％であったため、パージ工程／均圧加圧工程を８０秒に変更した。その結果、目的ガス貯留槽２の貯留ガス量は一定で保持されるとともに、非吸着ガス貯留槽３から排出されるアルゴン濃度、目的ガス貯留槽２から排出されるキセノン濃度がほぼ一定に落ち着いた。この時の結果は下記の通りである。
キセノン中のアルゴン濃度 ４０７ｐｐｍ ・・・ 製品キセノン濃度 ９９．９６％
アルゴン中のキセノン濃度 ５２３ｐｐｍ ・・・ キセノン回収率 ９９．７９％
吸着工程にて吸着部に供給されるキセノン濃度の平均値・・・ ５５％
吸着工程にて吸着部に供給されるアルゴン濃度の平均値・・・ ４５％
吸着圧力 ・・・ ４９０ｋＰａ
パージ工程／均圧加圧工程終了時の目的ガス貯留槽のガス保有量 ・・・１５Ｌ
キセノン中のアルゴン濃度 ４０７ｐｐｍ ・・・ 製品キセノン濃度 ９９．９６％
アルゴン中のキセノン濃度 ５２３ｐｐｍ ・・・ キセノン回収率 ９９．７９％
吸着工程にて吸着部に供給されるキセノン濃度の平均値・・・ ５５％
吸着工程にて吸着部に供給されるアルゴン濃度の平均値・・・ ４５％
吸着圧力 ・・・ ４９０ｋＰａ
パージ工程／均圧加圧工程終了時の目的ガス貯留槽のガス保有量 ・・・１５Ｌ
＜実施例２＞
試験例１の運転条件にて運転途中に、導入ガスの条件を下記に変更した。
・ 導入ガス ：キセノンとアルゴンの混合ガス（キセノン濃度５％） ２．０Ｌ／ｍｉｎ
・ 易吸着成分：キセノン ０．１Ｌ／ｍｉｎ
・ 難吸着成分：アルゴン １．９Ｌ／ｍｉｎ
試験例１の運転条件にて運転途中に、導入ガスの条件を下記に変更した。
・ 導入ガス ：キセノンとアルゴンの混合ガス（キセノン濃度５％） ２．０Ｌ／ｍｉｎ
・ 易吸着成分：キセノン ０．１Ｌ／ｍｉｎ
・ 難吸着成分：アルゴン １．９Ｌ／ｍｉｎ
運転を行い、吸着工程にて吸着部に供給されるガス濃度を１秒毎に測定したところキセノン濃度の平均値は４５％、アルゴン濃度の平均値は５５％であったため、パージ工程／均圧加圧工程を１０６秒に変更した。その結果、目的ガス貯留槽の貯留ガス量は一定で保持されるとともに、非吸着ガス貯留槽３から排出されるアルゴン濃度、目的ガス貯留槽２から導出されるキセノン濃度がほぼ一定に落ち着いた。この時の結果は下記の通りである。
キセノン中のアルゴン濃度 ３９０ｐｐｍ ・・・ 製品キセノン濃度 ９９．９５％
アルゴン中のキセノン濃度 ２９７ｐｐｍ ・・・ キセノン回収率 ９９．４３％
吸着工程にて吸着部に供給されるキセノン濃度の平均値 ・・・ ４５％
吸着工程にて吸着部に供給されるアルゴン濃度の平均値 ・・・ ５５％
吸着圧力 ・・・ ５５０ｋＰａ
パージ工程／均圧加圧工程終了時の目的ガス貯留槽のガス保有量 ・・・１５Ｌ
キセノン中のアルゴン濃度 ３９０ｐｐｍ ・・・ 製品キセノン濃度 ９９．９５％
アルゴン中のキセノン濃度 ２９７ｐｐｍ ・・・ キセノン回収率 ９９．４３％
吸着工程にて吸着部に供給されるキセノン濃度の平均値 ・・・ ４５％
吸着工程にて吸着部に供給されるアルゴン濃度の平均値 ・・・ ５５％
吸着圧力 ・・・ ５５０ｋＰａ
パージ工程／均圧加圧工程終了時の目的ガス貯留槽のガス保有量 ・・・１５Ｌ
＜比較例１＞
試験例１の運転条件にて運転途中に、導入ガス等の条件を下記に変更した。
・ 導入ガス ：キセノンとアルゴンの混合ガス（キセノン濃度２０％） ２．０Ｌ／ｍｉｎ
（以下、すべて０℃、大気圧下）
・ 易吸着成分：キセノン ０．４Ｌ／ｍｉｎ
・ 難吸着成分：アルゴン １．６Ｌ／ｍｉｎ
試験例１の運転条件にて運転途中に、導入ガス等の条件を下記に変更した。
・ 導入ガス ：キセノンとアルゴンの混合ガス（キセノン濃度２０％） ２．０Ｌ／ｍｉｎ
（以下、すべて０℃、大気圧下）
・ 易吸着成分：キセノン ０．４Ｌ／ｍｉｎ
・ 難吸着成分：アルゴン １．６Ｌ／ｍｉｎ
運転を行ったところ、目的ガス貯留槽に貯留するガス量が徐々に減少してゼロとなり、運転が継続できなくなった。この時、吸着工程にて吸着部に供給されるガス濃度はキセノン濃度５５％、吸着圧は４９０ｋＰａであった。
＜比較例２＞
試験例１の運転条件にて運転途中に、導入ガス等の条件を下記に変更した
・ 導入ガス ：キセノンとアルゴンの混合ガス（キセノン濃度５％） ２．０Ｌ／ｍｉｎ
・ 易吸着成分：キセノン ０．１Ｌ／ｍｉｎ
・ 難吸着成分：アルゴン １．９Ｌ／ｍｉｎ
試験例１の運転条件にて運転途中に、導入ガス等の条件を下記に変更した
・ 導入ガス ：キセノンとアルゴンの混合ガス（キセノン濃度５％） ２．０Ｌ／ｍｉｎ
・ 易吸着成分：キセノン ０．１Ｌ／ｍｉｎ
・ 難吸着成分：アルゴン １．９Ｌ／ｍｉｎ
運転を行ったところ、目的ガス貯留槽に貯留するガス量が徐々に増加し、保有許容量を超過したため運転が継続できなくなった。この時、吸着工程にて吸着部に供給されるガス濃度はキセノン濃度４５％、吸着圧は５５０ｋＰａであった。
本発明はガス分離方法及びガス分離装置に関する。
１：原料ガス貯留槽
２：目的ガス貯留槽
３：非吸着ガス貯留槽
４、５：圧縮機
６：濃度計
７：圧力計
８：圧力計
９：センサ
１０Ａ、１０Ｂ：吸着部
１１Ａ、１１Ｂ：補助吸着部
Ｌ１～Ｌ１６：経路
Ｖ１～Ｖ１５：バルブ
２：目的ガス貯留槽
３：非吸着ガス貯留槽
４、５：圧縮機
６：濃度計
７：圧力計
８：圧力計
９：センサ
１０Ａ、１０Ｂ：吸着部
１１Ａ、１１Ｂ：補助吸着部
Ｌ１～Ｌ１６：経路
Ｖ１～Ｖ１５：バルブ
Claims (8)
- 圧力変動吸着法により、原料ガスから目的ガスを分離させるガス分離方法であって、
前記原料ガスを吸着部に供給し、前記原料ガス中の前記目的ガスを前記吸着部に吸着させる吸着工程と、
目的ガス貯留槽に貯留された前記目的ガスを前記吸着部に供給するパージ工程と、
前記吸着部に吸着された前記目的ガスを前記吸着部から脱離させ、前記目的ガス貯留槽に供給して貯留する分離工程と、をこの順に繰り返す分離サイクルを含み、
前記パージ工程において前記吸着部に供給される前記目的ガスの量である目的ガス供給量は、前記吸着工程において前記吸着部に供給される前記原料ガス中の前記目的ガスの濃度である目的ガス濃度に応じて調整され、
前記吸着工程における前記目的ガス濃度が、１つ前の前記分離サイクルにおいて実行された前記吸着工程における前記目的ガス濃度より大きい場合、前記パージ工程における前記目的ガス供給量を、１つ前の前記分離サイクルの前記パージ工程における前記目的ガス供給量より小さくし、前記目的ガス貯留槽に貯留されている前記目的ガスの量を所定量以上で維持する、ガス分離方法。 - 圧力変動吸着法により、原料ガスから目的ガスを分離させるガス分離方法であって、
前記原料ガスを吸着部に供給し、前記原料ガス中の前記目的ガスを前記吸着部に吸着させる吸着工程と、
目的ガス貯留槽に貯留された前記目的ガスを前記吸着部に供給するパージ工程と、
前記吸着部に吸着された前記目的ガスを前記吸着部から脱離させ、前記目的ガス貯留槽に供給して貯留する分離工程と、をこの順に繰り返す分離サイクルを含み、
前記パージ工程において前記吸着部に供給される前記目的ガスの量である目的ガス供給量は、前記吸着工程において前記吸着部に供給される前記原料ガス中の前記目的ガスの濃度である目的ガス濃度に応じて調整され、
前記吸着工程における前記目的ガス濃度が、１つ前の前記分離サイクルにおいて実行された前記吸着工程における前記目的ガス濃度より小さい場合、前記パージ工程における前記目的ガス供給量を、１つ前の前記分離サイクルの前記パージ工程における前記目的ガス供給量より大きくし、前記目的ガス貯留槽に貯留されている前記目的ガスの量を所定量以下で維持する、ガス分離方法。 - 前記目的ガス濃度は、前記吸着工程の２つ以上の時点における前記原料ガス中の前記目的ガスの濃度の平均値である、請求項１又は２に記載のガス分離方法。
- 前記目的ガス濃度は、前記吸着工程において所定時間毎に取得した前記原料ガス中の前記目的ガスの濃度の平均値である、請求項３に記載のガス分離方法。
- 圧力変動吸着法により、原料ガスから目的ガスを分離させるガス分離装置であって、
前記目的ガスを吸着可能な吸着部と、
前記目的ガスを貯留可能な目的ガス貯留槽と、
前記目的ガスを含む前記原料ガスを前記吸着部に供給し、前記目的ガスを前記吸着部に吸着させる吸着工程、前記目的ガス貯留槽に貯留された前記目的ガスを前記吸着部に供給するパージ工程、及び、前記吸着部に吸着された前記目的ガスを前記吸着部から脱離させ前記目的ガス貯留槽に供給して貯留する分離工程、をこの順に繰り返す分離サイクルを制御する制御部と、
前記吸着工程において前記吸着部に供給される前記原料ガス中の前記目的ガスの濃度である目的ガス濃度を測定可能な濃度計と、を備え、
前記制御部は、前記濃度計の測定値に応じて、前記パージ工程において前記吸着部に供給される前記目的ガスの量である目的ガス供給量を調整し、
前記制御部は、前記吸着工程における前記目的ガス濃度が、１つ前の前記分離サイクルにおいて実行された前記吸着工程における前記目的ガス濃度より大きい場合、前記パージ工程における前記目的ガス供給量を、１つ前の前記分離サイクルの前記パージ工程における前記目的ガス供給量より小さくし、前記目的ガス貯留槽に貯留されている前記目的ガスの量を所定量以上で維持する、ガス分離装置。 - 圧力変動吸着法により、原料ガスから目的ガスを分離させるガス分離装置であって、
前記目的ガスを吸着可能な吸着部と、
前記目的ガスを貯留可能な目的ガス貯留槽と、
前記目的ガスを含む前記原料ガスを前記吸着部に供給し、前記目的ガスを前記吸着部に吸着させる吸着工程、前記目的ガス貯留槽に貯留された前記目的ガスを前記吸着部に供給するパージ工程、及び、前記吸着部に吸着された前記目的ガスを前記吸着部から脱離させ前記目的ガス貯留槽に供給して貯留する分離工程、をこの順に繰り返す分離サイクルを制御する制御部と、
前記吸着工程において前記吸着部に供給される前記原料ガス中の前記目的ガスの濃度である目的ガス濃度を測定可能な濃度計と、を備え、
前記制御部は、前記濃度計の測定値に応じて、前記パージ工程において前記吸着部に供給される前記目的ガスの量である目的ガス供給量を調整し、
前記制御部は、前記吸着工程における前記目的ガス濃度が、１つ前の前記分離サイクルにおいて実行された前記吸着工程における前記目的ガス濃度より小さい場合、前記パージ工程における前記目的ガス供給量を、１つ前の前記分離サイクルの前記パージ工程における前記目的ガス供給量より大きくし、前記目的ガス貯留槽に貯留されている前記目的ガスの量を所定量以下で維持する、ガス分離装置。 - 前記目的ガス濃度は、前記吸着工程の２つ以上の時点における前記原料ガス中の前記目的ガスの濃度の平均値である、請求項５又は６に記載のガス分離装置。
- 前記目的ガス濃度は、前記吸着工程において所定時間毎に取得した前記原料ガス中の前記目的ガスの濃度の平均値である、請求項７に記載のガス分離装置。
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