JPH072025Y2 - 圧力スイング吸着装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、複数の吸着塔からなる
吸着ユニットが複数個並列に配置された多連ユニット式
の圧力スイング吸着装置（ＰＳＡ装置、pressure swing
adsorptionapparatus ）、特に空気を分離するのに使
用される多連ユニット式の圧力スイング吸着装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】今日までに、ＰＳＡ装置を用いて、複数
のガス成分からなる混合ガスを各構成ガス成分に吸着分
離することが知られており、一般的なＰＳＡ装置として
は、２つの吸着塔が１つのユニットを形成した２塔式の
ものや、４つの吸着塔が並列に連結されて１つのユニッ
トを形成した４塔式のもの等がある。

【０００３】しかしながら、これらのＰＳＡ装置は、い
ずれも１ユニット式のものであって、このようなＰＳＡ
装置を設計する際には、例えば、小型のＮ₂ −ＰＳＡ装
置を用いた性能テスト実験により、最適空塔速度、Air/
Ｎ₂ 、製品Ｎ₂ 量／吸着材充填量、充填高さ／塔径、空
気量／塔断面積などを予め算出し、これらの値をそのま
ま利用して、需要先より与えられた製品Ｎ₂ 量に応じ
て、必要となる原料空気量を算出していた。それゆえ、
吸着塔の直径（塔径）は、このようにして算出された原
料空気量を、先に算出した空塔速度で割って得た空塔断
面積（１塔当たりの空塔断面積）を基に決定していた。
このため、原料の空気量が多くなればなるほど大きな塔
径が必要となり、装置全体を小型化することは困難であ
った。

【０００４】又、従来の小型ＰＳＡ装置の場合には吸着
塔の塔径が小さいので、吸着塔内は比較的均一な流動状
態が得られるが、大量の原料空気量を分離するために吸
着塔径を大きくしたＰＳＡ装置にあっては、以下に示す
ような問題点があった。まず第１の問題点は、吸着塔の
塔径が大きいためにＬ／Ｄ（Ｌ：吸着材充填高さ、Ｄ：
吸着塔内径）の値が小さくなり、吸着塔内のガス流動状
態が不均一になりやすく、製品純度の低下などの性能の
低下を招くことである。これまでの経験則から、Ｌ／Ｄ
≦３の式を満たす２塔式ＰＳＡ装置の場合には、吸着工
程において、原料空気が不均一な流動になり、また脱着
工程においては比較的ガス量の少ないパージガスが均一
に流動せず、部分的に流動するチャネリング現象が生じ
ることが知られている。その結果、このような２塔式Ｐ
ＳＡ装置では、吸着された酸素成分の脱着が不十分とな
り、十分なパージ再生が行なわれず、次工程の吸着工程
における吸着材（例えばモレキュラー・シーブ・カーボ
ン）に酸素成分が十分に吸着分離されなくなって、分離
効率が低下する。

【０００５】次に、従来の小型のＰＳＡ装置における第
２の問題点は、吸着塔を切り換える際の圧力変動による
性能低下である。即ち、図５の（ａ）〜（ｃ）に示され
るように、従来の２塔式Ｎ₂ −ＰＳＡ装置においては吸
着塔を切り換えた場合、これまで吸着工程にあったＡ塔
が脱着工程になり、これまで脱着工程にあったＢ塔が吸
着工程になる（図５の（ａ）及び（ｃ）参照）。このと
き一般には、製品の収率を向上させるために、Ａ塔では
吸着工程−均圧工程−脱着工程、Ｂ塔ではＡ塔とは逆に
脱着工程−均圧工程−吸着工程のように吸着工程と脱着
工程の間に均圧工程を設け（図５の（ｂ）参照）、この
均圧工程において、吸着塔内に残留している窒素成分を
他塔へ移動して回収する。

【０００６】よって、このような従来の２塔式Ｎ₂ −Ｐ
ＳＡ装置の均圧工程では、吸着塔から製品窒素を取り出
すことができず、吸着塔を切り換える際に大きな圧力変
動が生じ、図６に示される吸着工程での吸着塔内濃度分
布の測定例からもわかるように、圧力変動により、製品
窒素濃度が大きく変動するという問題点がある。

【０００７】この他、中型〜大型のＮ₂ −ＰＳＡ装置や
Ｏ₂ −ＰＳＡ装置の場合には、吸着塔の容量が大きくな
ると、装置全体の据え付け面積（又は、装置における吸
着ユニットの大きさ、吸着塔の直径）が大きくなり、車
両幅（例えば、トラックの荷台幅など）より大きくなれ
ば、工場内で組み立てたまま輸送することは困難にな
る。そして、このような大型のＰＳＡ装置の場合には、
現地で組み立てを行わなければならなくなり、装置の組
み立てに要する期間が長くなるという問題も生じる。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】本考案は、上記の従来
のＰＳＡ装置における問題点を解決し、吸着塔内のガス
の流動状態を均一に保つことができ、しかも吸着塔を切
り換える際の圧力変動が少なく、大量の混合ガスを性能
良く分離することが可能な圧力スイング吸着装置を提供
することを課題とする。

【０００９】本考案者は、複数の吸着塔からなる従来の
吸着ユニットを並列させて多連ユニット構造とし、各吸
着ユニットに流入する混合ガスの流量を、分流器とバル
ブで調節可能な構造とすることによって、吸着塔内のガ
スの流動状態を均一に保つと共に、吸着ユニット中の吸
着塔切換時間をシーケンサによりずらすことで、吸着塔
を切換える際の圧力変動を少なくして、分離性能を高め
ることに成功した。又、各吸着ユニットで分離されたガ
スが最終的に集められる製品ガスホルダーの容量が小さ
い場合であっても、製品ガスホルダーへ送られる手前に
合流器とバルブを設けることにより、吸着塔内のガスの
流動状態が均一で、吸着塔切換時の圧力変動が少ない状
態で混合ガスを分離ができることを見出した。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本考案の圧力スイング吸
着装置は、複数のガス成分からなる混合ガスを、各構成
ガス成分に分離するのに用いられる圧力スイング吸着装
置において、２以上の吸着塔が並列に連結されることに
より一つの吸着ユニットを形成し、かつ上記吸着ユニッ
トが２以上並列に連結されていること、上記各吸着ユニ
ットの混合ガス流入側には、混合ガスを各吸着塔に分流
することが可能な分流器が設けられ、上記分流器と吸着
ユニットの間には、各吸着ユニットに送られる混合ガス
の流量を調整することが可能な分流ガス調節バルブがそ
れぞれ設けられていること、上記各吸着ユニットの分離
ガス流出側が、吸着ユニットごとにそれぞれ分離ガスサ
ージタンクと連結されており、上記各分離ガスサージタ
ンクは、更に製品ガスホルダーと連結されていること、
及び上記吸着ユニット中の吸着塔切換時間が、吸着ユニ
ットごとにずれるようにして制御されることを特徴とす
る。

【００１１】又、本考案は、上記の吸着装置にあって、
各分離ガスサージタンクと製品ガスホルダーの間に、分
離されたガスを合流することが可能な合流器が設けられ
ており、しかもこの合流器と各分離ガスサージタンクと
の間に、合流器へ送られる分離ガスの流量を調整するこ
とが可能な合流ガス調節バルブがそれぞれ設けられてい
ることを特徴とするものでもある。

【００１２】まず、図１に本考案のＰＳＡ装置の一例と
して、Ｎ₂ −ＰＳＡ装置における構成図を示すが、本考
案はこれに限定されるものではない。図１に示されるよ
うに、本考案では、２以上の吸着塔が並列に連結される
ことにより形成される吸着ユニット３が２以上並列に連
結されており、多塔多連ユニット式であるという点にお
いて従来のものとは大きく異なる（図１に示される本考
案のＰＳＡ装置は、２つの吸着塔を１ユニットとした３
ユニット式のものである）。よって、従来のものに比べ
て、一つの吸着塔に流入する混合ガス（空気）の量を小
さくすることが可能で、塔径を小さくすることができ、
Ｌ／Ｄの値を３以上とし易いので、従来における問題点
の１つである、吸着塔内における混合ガスの不均一な流
動分布を防止することができる。本考案における１つの
吸着ユニット３の最も簡単なものは、図１に示されるよ
うな、２塔（Ａ塔及びＢ塔）から構成されたものである
が、３塔以上であっても良い。尚、図１に示される吸着
塔Ａ及びＢの内部には、混合ガスを構成するガス成分に
応じて充填材が充填され、この充填材としては、これま
でに市販されている種々の吸着材（例えばモレキュラー
・シーブ・カーボン等）が広く利用できる。

【００１３】又、本考案のＰＳＡ装置では、混合ガスの
不均一な流動分布を解消し、原料の混合ガスを各吸着ユ
ニット３へ均等に分流することができるように、各吸着
ユニット３におけるガス流入側（一般に各吸着ユニット
の塔底入口部）に、各吸着塔へ送られる混合ガスを分流
可能な分流器１及び分流ガス調節バルブ２がそれぞれ設
けられている。

【００１４】この分流器１としては、図３に示されるよ
うな構造のものが一般的であり、混合ガス流入口９から
流入した混合ガスは、分流器１の本体の内部を通り、各
混合ガス流出口１０から流出される。この図３の分流器
１は、吸着ユニットの数が２個の場合に使用されるもの
であるが、吸着ユニットの数がｎ個の場合には混合ガス
流出口１０がｎ個設けられたものを使用すれば良い。こ
の際、各吸着ユニットへ混合ガスが均等に分流されるよ
うに、分流器１の内径Ｄと、混合ガス流入口９の内径ｄ
及び混合ガス流出口１０の内径ｄが、Ｄ≧２ｄの式を満
たすことが好ましい。

【００１５】一方、分流ガス調節バルブ２はそれぞれ、
分流器１と吸着ユニット３の間に設けられ、このバルブ
により、各吸着ユニット３に送られる混合ガスの流量を
調整することができる。一般に流体、特にガスの配管内
の静圧力は流動抵抗によって決まるものであって、各ユ
ニットへの混合ガス流入口配管を分岐し、分岐後のいず
れの配管における静圧力も等しくするには流動抵抗を等
しくすれば良く、本考案では、分流器１及び各吸着ユニ
ット３への配管に設けられた分流ガス調節バルブ２が、
原料混合ガス（例えば空気）の静圧力を等しくする作用
をする。この分流ガス調節バルブ２としてはニードル弁
や固定オリフィスを使用しても良い。

【００１６】このようにして、本考案のＰＳＡ装置で
は、分流器１と分流ガス調節バルブ２により、分離する
混合ガスが各吸着ユニット３に均等に分流され、吸着塔
内のガス濃度分布を均一なものとすることかできるの
で、従来のように１つの吸着ユニットで全空気量を処理
する場合に生じる不均一流動による吸着分離性能の低
下、特に製品純度の低下が生じない。

【００１７】尚、図１に示される本考案のＮ₂ −ＰＳＡ
装置では、吸着ユニット３に供給される混合ガス（原料
空気）の総量が、装置全体に必要な所定の流量となるよ
うに流量計８で原料空気の供給量が計測されており、各
吸着ユニット３ごとに設けられた分流ガス調節バルブ２
により各吸着ユニット３への空気の流入量が均等になる
ようにして分流され、Ａ塔及びＢ塔にて吸着分離された
後、分離によって生じた排ガスが、各吸着ユニット３か
らそれぞれ排気される構造となっている。

【００１８】又、本考案のＰＳＡ装置では、図１に示さ
れるように、各吸着ユニット３の分離ガス（窒素ガス）
流出側が、吸着ユニットごとにそれぞれ分離ガスサージ
タンク５と連結され、更に、この分離ガスサージタンク
５がそれぞれ、図１に示されるように大きな容量を有す
る１個の製品ガスホルダー７と連結されている。この分
離ガスサージタンク５は、製品ガス濃度の経時変化を可
能な限り平均化して製品ガスホルダー７に送る働きをす
ると共に、圧力変化の変動を小さくする働きもする。こ
のように、各吸着ユニット３で分離された製品ガスは、
製品ガスホルダー７に集められ、この製品ホルダー７を
経た後、最終製品として取り出される。

【００１９】又、本考案における別のＰＳＡ装置におい
ては、図２に示されるように、各分離ガスサージタンク
５の分離ガス（窒素ガス）流出側が、分離されたガスを
合流することが可能な合流器４と連結されており、この
合流器４を経て製品ガスホルダー７へ分離ガスが送られ
る。この合流器４は、前述の分流器１と同様の構造を有
するものであって、例えば図４に示されるように、各分
離ガス流入口１２から流入した分離ガスが、合流器４の
本体内部を通って分離ガス流出口１１から流出される。
この際、合流器４の内径Ｄと、分離ガス流入口１２の内
径ｄ及び分離ガス流出口１１の内径ｄとの関係は、前述
の分流器１の場合と同様に、Ｄ≧２ｄの式を満たすこと
が好ましい。

【００２０】更に、図２に示される本考案のＰＳＡ装置
では、合流器４と各分離ガスサージタンク５との間に、
合流ガス調節バルブ６がそれぞれ設けられ、このバルブ
６によって合流器４へ送られる分離ガス（窒素ガス）の
流量が均等に調整される構造となっているが、合流ガス
調節バルブ６を設けることなく、合流器４へ送られる分
離ガスの流量を分流ガス調節バルブ２によって均等に調
節できる場合もあり、本考案における合流ガス調節バル
ブ６は適宜設けられるものである。このようにして各分
離ガスサージタンク５ごとに流量を均等に調整すること
により得られる効果は、前述の分流ガス調節バルブ２に
よる各吸着ユニット３への混合ガスの均等分流の場合と
同様であり、この合流ガス調節バルブ６としては、前述
の分流ガス調節バルブ２と同様のものが使用できる。

【００２１】尚、本考案では、分流器４を設ける必要が
あるか否か、即ち混合ガスの分離において図２に示され
る構成のＰＳＡ装置を使用しなければならないかどうか
は、製品ガスホルダー７における製品ガスの平均滞留時
間によって決定され、この平均滞留時間が１０sec.以上
であれば分流器４を設けなくても良く、図１に示される
構成のＰＳＡ装置を使用することができ、各分離ガスサ
ージタンク５からの製品ガス濃度が均一なものとなる。
しかし、製品ガスホルダー７における製品ガスの平均滞
留時間が１０sec.以下となる場合には、分流器４が設け
られた図２に示される構成のＰＳＡ装置を必ず使用しな
ければならない。このように、本考案では、分流器４は
必ずしも設けられるとは限らず、分流器４が設けられな
い場合（製品ガスホルダー７の内容積が大きい場合）に
は製品ガスホルダー７が分流器４の役割を兼ねることに
なる。

【００２２】又、本考案のＰＳＡ装置は、複数の吸着ユ
ニット３を有した構造である上に、この各吸着ユニット
３中の吸着塔切換え時間が、吸着ユニット３ごとにずれ
るようにして制御されることを特徴とし、例えば吸着ユ
ニット３が２塔式の場合は、半サイクル時間ごとに吸着
塔（Ａ塔とＢ塔）の切り換えが各吸着ユニット３ごとに
ずれて行われ、各吸着ユニット３において同時に吸着塔
が切り換わることがない。本考案では、一般的に、吸着
塔切換え時間はシーケンサ制御等により均等にずれるよ
うにして制御され、シーケンサが設けられる。尚、図１
及び図２に示される本考案のＰＳＡ装置には、シーケン
サは図示されていない。

【００２３】本考案のＰＳＡ装置は、このようにして吸
着塔切換え時間が制御されるために、吸着塔を切り換え
る際の圧力変動を低下させることができ、これにより製
品純度を高めることができる。これに対し、従来の２塔
１ユニット式Ｎ₂ −ＰＳＡ装置を用いた場合には、図６
の吸着塔内の濃度分布曲線に示されるように、吸着塔を
吸着工程、均圧工程、脱着工程又はこの逆方向に切り換
えた際、均圧工程時に圧力変動と共に製品濃度の変動が
大きくなって分離性能が低下するという問題点があり、
本考案のＰＳＡ装置は、このような問題点を解決したも
のである。

【００２４】吸着塔切り換えた際の濃度変動を小さくす
るには、均圧工程での圧力変動を小さくさせることが必
要であり、この点に関し、本考案における複数の吸着ユ
ニット式は、従来の１ユニット式よりも極めて有利であ
る。即ち、並列に連結した複数の吸着ユニットにおける
吸着塔切換え時間を均等にずらした場合には、圧力変動
（濃度変動）を最も小さくすることができ、例えば各ユ
ニットにおける吸着塔切換え時間が６０sec.で、３ユニ
ット式（３連式）である場合には、６０／３＝２０sec.
の間隔をおいて吸着ユニットの吸着塔切換えが行われる
ように制御される。このような３ユニット式ＰＳＡ装置
を用いた場合の圧力変動は、１ユニット式ＰＳＡ装置を
用いた場合の約１／３程度にまで減少する。

【００２５】本考案のＰＳＡ装置を用いて混合ガスの吸
着分離を行う際には、各吸着ユニットの運転条件、特に
分離性能に影響を与える条件のうち、吸着塔切換え時間
及びパージ量を予め設定しておく必要があり、１つの吸
着ユニットごとに運転しながら、投入する空気の量を分
流ガス調節バルブで調整し、又、均圧時間を調整する。
そして、各吸着ユニットに調整用濃度計を取り付け、各
吸着ユニットへの混合ガス投入量を調整し、原料空気が
各吸着ユニットへ均等に分流されているかどうか、製品
ガスが均等に合流されているかどうかを確認した上で運
転を行う。

【００２６】本考案のＰＳＡ装置は、空気から窒素ガス
や酸素ガスを分離するのに非常に適したものではある
が、これに限定されるものではなく、吸着塔の内部に充
填される吸着材を適宜選択することによって、種々の混
合ガスの分離にも利用できるものである。

【００２７】

【実施例】実施例１：５ユニット式Ｎ₂ −ＰＳＡ装置
（原料空気から製品として窒素ガスを分離する装置であ
って、加圧吸着、常圧脱着方式）による性能テスト試験 充填高さ８５ｃｍ×塔内径１５ｃｍの吸着塔が２つ並列
に連結されて１つの吸着ユニットを形成し、かつ、この
ような吸着ユニットを５つ並列に連結して吸着分離部を
形成させた。そして、各吸着ユニットにおけるガス流入
側に、各吸着ユニットへ送られる混合ガスを分流可能な
分流器として、図３に示される構造のもの（内径Ｄ＝３
ｃｍ、内径ｄ＝０．４ｃｍ）を設け、更に分流器と吸着
ユニットの間には、各吸着ユニットに送られる混合ガス
の流量を調整することが可能な分流ガス調節バルブ（ニ
ードル弁）をそれぞれ設けた。

【００２８】一方、各吸着ユニットの分離ガス排出側に
は、それぞれ分離ガスサージタンク（容量１０リット
ル）を連結し、この分離ガスサージタンクを更に製品ガ
スホルダー（容量４０リットル）とを連結して、図１に
示されるものと同様の部分構造を有した本考案の圧力ス
イング吸着装置（２塔５ユニット式）を製作した。この
吸着装置では、比較的内容積の大きな製品ガスホルダー
が合流器を兼ねるために、合流器を別に設置しなかっ
た。尚、吸着分離試験に使用する空気は、便宜上、窒素
と酸素とから構成されているものとし、酸素を優先的に
吸着する吸着材としてモレキュラー・シーブ・カーボン
を、吸着塔１塔あたり約１０ｋｇ使用した。

【００２９】そして、この圧力スイング吸着装置に、圧
縮機により約７．５ｋｇ／ｃｍ² Ｇにまで圧縮された原
料空気を１時間あたり３２Ｎｍ³ 導入し、分流ガス調節
バルブを調節して各吸着ユニットに均等に原料空気が分
流されるようにして吸着分離操作を行った。この際、各
ユニットにおける吸着塔切換時間は１５秒ずつ均等にず
らせた。このようにして各吸着ユニットより分離された
製品窒素は、製品ガスホルダーに集められ、最後に製品
窒素を取り出した。

【００３０】その結果、上記の５ユニット式のＮ₂ −Ｐ
ＳＡ装置では、製品窒素純度が０．７０％Ｏ₂ である製
品窒素（製品窒素中の不純物のＯ₂ 濃度が０．７０％Ｏ
₂ ）を、１時間あたり１０Ｎｍ³ （約２．８リットル／
sec.）採取することができた。よって、この実施例１に
おける製品ガスホルダー内の製品ガスの平均滞留時間は
４０／２．８＝約１４sec.であった。

【００３１】実施例２：５ユニット式Ｎ₂ −ＰＳＡ装置
（合流器が設けられたＰＳＡ装置）による性能テスト試
験 実施例１記載のＮ₂ −ＰＳＡ装置にあって、製品ガスホ
ルダーとして容量２０リットルのものを使用し、この製
品ガスホルダーと分離ガスサージタンクとの間に、各吸
着塔からの分離ガスが合流可能な合流器として、図４に
示される構造のもの（内径Ｄ＝３ｃｍ、内径ｄ＝０．４
ｃｍ）を設けた。更に、分離ガスサージタンクと合流器
とを連結する配管には、分離ガスサージタンクから供給
される分離ガスの流量を調整することが可能な合流ガス
調節バルブをそれぞれ設け、図２に示されるものと同様
の部分構造を有した本考案の圧力スイング吸着装置（２
塔５ユニット式）を製作した。

【００３２】そして、実施例１と同様にして原料空気を
導入し、製品として窒素ガスを分離した。この際、合流
器へ送られる製品窒素の流量を、合流ガス調節バルブに
よって均等な圧力となるように調節した。その結果、上
記の５ユニット式のＮ₂ −ＰＳＡ装置により、実施例１
と同様の製品窒素純度を有する製品窒素を、１時間あた
り１０Ｎｍ³ （約２．８リットル／sec.）採取すること
ができた。よってこの実施例２における、製品ガスホル
ダー内の製品ガスの平均滞留時間は２０／２．８＝約７
sec.であった。

【００３３】実施例３：５ユニット式Ｏ₂ −ＰＳＡ装置
（原料空気から製品として酸素ガスを分離する装置）に
よる性能テスト試験 実施例１に記載される５ユニット式のＮ₂ −ＰＳＡ装置
において、モレキュラー・シーブ・カーボンの代わりに
吸着材として合成ゼオライト５Ａ約１０ｋｇを各吸着塔
に充填することにより、本考案の５ユニット式Ｏ₂ −Ｐ
ＳＡ装置を製作した。そして、圧縮機により約２．０ｋ
ｇ／ｃｍ² Ｇにまで圧縮された原料空気を１時間あたり
１００Ｎｍ³ 導入して吸着分離操作を行った。その結
果、上記の５ユニット式のＯ₂ −ＰＳＡ装置では、製品
酸素純度が９４％Ｏ₂ である製品酸素を、１時間あたり
１０Ｎｍ³ 採取することができた。

【００３４】比較例１（従来のＮ₂ −ＰＳＡ装置の一
例） 充填高さ１０６ｃｍ×塔内径３０ｃｍの吸着塔を有する
１ユニット式Ｎ₂ −ＰＳＡ装置を使用し、実施例１と同
様にして、原料空気から窒素を分離する実験を行った。
その結果、このＰＳＡ装置の場合には、１時間あたり１
０Ｎｍ³ の製品窒素を採取するのに１時間あたり３５Ｎ
ｍ³ の空気を導入する必要があり、しかも、得られた製
品窒素の純度は０．７５％Ｏ₂ （製品窒素中の不純物の
Ｏ₂ 濃度が０．７５％Ｏ₂ ）であって、実施例１及び実
施例２の場合に比べて純度が低いことがわかった。

【００３５】比較例２（従来のＯ₂ −ＰＳＡ装置の一
例） 充填高さ１０６ｃｍ×塔内径３０ｃｍの吸着塔を有する
１ユニット式Ｏ₂ −ＰＳＡ装置を使用し、実施例３と同
様にして、原料空気から酸素を分離する実験を行った。
その結果、このＰＳＡ装置の場合には、１時間あたり１
０Ｎｍ³ の製品酸素を採取するのに１時間あたり１１５
Ｎｍ³ の空気を導入する必要があり、しかも、得られた
製品酸素の純度は９３％Ｏ₂ であって、実施例３の場合
に比べて純度が低いことがわかった。

【００３６】

【考案の効果】本考案のＰＳＡ装置では、従来の１ユニ
ット式ＰＳＡ装置に比べて、１ユニットあたりの吸着塔
径が小さいので、吸着塔内では均一な流動になり易く、
高い分離効率が得られ、製品純度の低下が生じない。
又、各ユニットごとに塔切換え時間をずらしているの
で、塔切換え時の圧力変動が小さく、それだけ分離効率
が高い。更に、吸着塔容積が小さいので、塔切換え時に
伴うパージ騒音も小さい。その上、付加的効果として
は、吸着塔がそれぞれユニット化されているので、装置
容量を小刻みに容易に調整することができ、自動化が可
能である。

【００３７】本考案のＰＳＡ装置は、大量の空気を分離
するのに特に適したものであって、空気を分離して窒素
ガスを製品とするＮ₂ −ＰＳＡ装置は、酸化防止用シー
ルガスや防爆用シールガスを供給するのに使用でき、小
型Ｎ₂ −ＰＳＡ装置は窒素ボンベの代わりに、又、中型
Ｎ₂ −ＰＳＡ装置は液体窒素の代わりに使用することが
できる。

【００３８】尚、このようなことはＮ₂ −ＰＳＡ装置に
限ったことではなく、吸着材としてゼオライトを用いた
Ｏ₂ −ＰＳＡ装置にも適用できるものであり、空気を分
離して酸素ガスを製品とするＯ₂ −ＰＳＡ装置は、オゾ
ン発生用原料ガスを供給するのに使用でき、小型Ｏ₂ −
ＰＳＡ装置は酸素ボンベの代わりに、又、中型Ｏ₂ −Ｐ
ＳＡ装置は液体酸素の代わりに使用することができる。
このように、本考案のＰＳＡ装置は、非常に幅広い分野
に利用できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の圧力スイング吸着装置（２塔３ユニッ
ト式Ｎ₂ −ＰＳＡ装置）の一例を示す構成図である。

【図２】合流器と合流ガス調節バルブが設けられた、本
考案の圧力スイング吸着装置（２塔３ユニット式Ｎ₂ −
ＰＳＡ装置）の一例を示す構成図である。

【図３】本考案の圧力スイング吸着装置における分流器
の一例を示す構造図である。

【図４】本考案の圧力スイング吸着装置における合流器
の一例を示す構造図である。

【図５】従来の圧力スイング吸着装置（２塔１ユニット
式のＮ₂ −ＰＳＡ装置）における、(a) Ａ塔吸着工程、
(b) 均圧工程、(c) Ｂ塔吸着工程を示す図である。

【図６】図５に示される従来のＮ₂ −ＰＳＡ装置を用い
て、空気を分離する際の吸着塔内の酸素濃度分布変化を
示すグラフである。

【符号の説明】

１ 分流器 ２ 分流ガス調節バルブ ３ 吸着ユニット ４ 合流器 ５ 分離ガスサージタンク ６ 合流ガス調節バルブ ７ 製品ガスホルダー ８ 流量計 ９ 混合ガス流入口 １０ 混合ガス流出口 １１ 分離ガス流出口 １２ 分離ガス流入口

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のガス成分からなる混合ガスを、各
   構成ガス成分に分離するのに用いられる圧力スイング吸
   着装置において、 ２以上の吸着塔が並列に連結されることにより一つの吸
   着ユニット３を形成し、かつ上記吸着ユニット３が２以
   上並列に連結されていること、 上記各吸着ユニット３の混合ガス流入側には、混合ガス
   を各吸着塔に分流することが可能な分流器１が設けら
   れ、上記分流器１と吸着ユニット３の間には、各吸着ユ
   ニット３に送られる混合ガスの流量を調整することが可
   能な分流ガス調節バルブ２がそれぞれ設けられているこ
   と、 上記各吸着ユニット３の分離ガス流出側が、吸着ユニッ
   トごとにそれぞれ分離ガスサージタンク５と連結されて
   おり、上記各分離ガスサージタンク５は、更に製品ガス
   ホルダー７と連結されていること、及び上記吸着ユニッ
   ト３中の吸着塔切換時間が、吸着ユニット３ごとにずれ
   るようにして制御されることを特徴とする圧力スイング
   吸着装置。
2. 【請求項２】 上記各分離ガスサージタンク５と製品ガ
   スホルダー７の間に、分離されたガスを合流することが
   可能な合流器４が設けられており、しかも上記合流器４
   と上記各分離ガスサージタンク５との間に、上記合流器
   ４へ送られる分離ガスの流量を調整することが可能な合
   流ガス調節バルブ６がそれぞれ設けられていることを特
   徴とする請求項１記載の圧力スイング吸着装置。