JP2003516209A - 生命維持酸素濃縮装置 - Google Patents

生命維持酸素濃縮装置

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Abstract

(57)【要約】 供給ガス混合物の一層強力に吸着されにくい部分の精製生成物ガスを得るための圧力スイング吸着（ＰＳＡ）、及び真空圧力スイング吸着（ＶＰＳＡ）によるガス分離は複数個の吸着体を有する装置によって行われる。これ等吸着体は回転圧力スイング吸着モジュール内の第１弁手段、及び第２弁手段に協働し、この圧力スイング吸着サイクルはこの圧力スイング吸着サイクルの一層高い圧力と、一層低い圧力との間の多数の中間圧力レベルによって特徴づけられる。ガスの流れは流量、及び圧力のほぼ定常状態で、中間圧力レベル、一層高い圧力レベル、及び一層低い圧力レベルで、この圧力スイング吸着モジュールに入り、又は出る。この圧力スイング吸着モジュールはステータと、このステータ内で回転し、積層シート吸着体を収容するロータとを具え、ロータ内の吸着体内に入り、又は出る流れのタイミングを制御するため、ロータとステータとの間にポートを開く弁面を有する。供給ガスは第１弁手段に入る前に圧縮される。排出ガスは直接、又は真空ポンプを通じて、大気に排出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の分野 本発明は圧力スイング吸着（ＰＳＡ）によって行われるガス分離に関するもの
であり、また特に、濃縮酸素を発生するための空気分離、又は二酸化炭素、又は
汚損蒸気を除去する空気浄化に関するものである。特に、本発明はガスの一部を
分離するため、圧力スイング吸着プロセスを実施するよう配置した複数個の回転
吸着体を有する回転弁ガス分離システムに関するものである。 本発明の３つの用途は、家庭用医療酸素濃縮装置、ポータブル酸素濃縮装置、
例えば第三世界の医療のための微小動力酸素濃縮装置、及び生存者生命維持用の
手動酸素濃縮装置、又は空気浄化装置である。
【０００２】 発明の背景 圧力スイング吸着によるガス分離は混合物の一層吸着されにくい成分に対し、
一層容易に吸着される成分を優先的に吸着する吸着体に、圧力の繰り返される変
動と流れの反転とを統合することによって行われる。吸着体の第１端から第２端
に吸着体に通して、第１方向に流す間に、全体の圧力を上昇させ、反対方向に流
れが反転している間に、全体の圧力を減少させる。このサイクルを繰り返すこと
によって、一層吸着されにくい成分を第１方向に集中させ、一層容易に吸着され
る成分を反対方向に集中させる。
【０００３】 次に、一層容易に吸着される成分が少なく、一層吸着されにくい成分に富む「
軽」生成物を吸着体の第２端から送出する。一層強力に吸着される成分に富む「
重」生成物を吸着体の第１端から排出する。窒素選択ゼオライト吸着剤について
の酸素分離、及び水素精製の重要な例におけるように、通常、軽生成物は精製す
べき希望する生成物であり、重生成物は廃棄生成物であることが多い。（一層容
易に吸着される成分として、窒素に富む）重生成物は窒素選択ゼオライト吸着剤
についての窒素分離の例において、希望する生成物である。通常、供給流体は吸
着体の第１端に送入され、吸着体の圧力が一層高い作動圧力まで上昇した時、軽
生成物は吸着体の第２端から送出される。一層低い作動圧力で、重生成物は吸着
体の第１端から排出される。軽生成物が高い純度になるようにするため、圧力降
下後、一層吸着されにくい成分に富む軽生成物、又はガスの一部を「軽還流」ガ
スとして、吸着体に循環して戻し、例えば、パージ、等圧化、又は再加圧の工程
を行う。
【０００４】 圧力スイング吸着によるガス分離のための通常のプロセスは２個、又はそれ以
上の個数の吸着体を並列に使用し、各吸着体の各端部に方向弁を設けて、吸着体
を交互の順序で、圧力源と、低圧側とに連結し、作動圧力と、流れの方向とを変
化させている。また、基本的な圧力スイング吸着プロセスは加えられたエネルギ
ーを有効に使用することができない。これは、吸着体を一層高い圧力と、一層低
い圧力との間に切り換えている間、弁に関連する膨張が非可逆的なためである。
また、一層複雑な通常の圧力スイング吸着装置は多数の「軽還流」工程の使用に
より、効率の若干の改善は達成しており、圧力を等圧化することによって、若干
のエネルギーの回収も達成しており、更に、軽還流工程を継続し、一層純度の低
い軽還流ガスをまず、吸着体の第２端に再び送入し、最後に、一層高い純度の軽
還流ガスを吸着体の第２端に再び送入し、吸着体の濃縮状態の正しい順序を維持
している。
【０００５】 しかし、吸着剤を支持する従来の方法には問題がある。粒状吸着剤についての
制約に打ち勝ち、一層高いサイクル周期数を達成するため、高い剛強性を有する
吸着剤支持面が必要である。スペーサで分離された薄いシートに吸着剤を支持し
、隣接するシート間にフローチャネルを画成し、堆積した組立体として、又は螺
旋状のロールとして形成された積層吸着体の高い剛強性の表面はKeefer（米国特
許第4968329 号、及び米国特許第5082473 号）に開示されている。
【０００６】 米国特許第4968329 号は供給ガスが無くなった際、大量の新鮮な供給ガスに交
換するための弁ロジック手段を有する関連ガス分離装置を開示している。供給空
気の水蒸気は過大に濃縮され、堆積すると、吸着剤を非活性化する恐れがあるが
、水蒸気を含む供給空気から酸素を濃縮する際のように、水蒸気のような他の成
分を過大に濃縮したり、堆積することなく、希望する生成物としての１個の成分
を濃縮する時、上記のような大量の供給ガスの交換が必要になる。
【０００７】 Siggelin（米国特許第3176446 号）、Mattia（米国特許第4452612 号）、Davi
dson、及びLywood（米国特許第4758253 号）、Boudet等（米国特許第5133784 号
）、Petit 等（米国特許第5441559 号）は回転吸着体の形態を使用する圧力スイ
ング吸着装置を開示している。ロータ組立体に取り付けられた多数の角度的に分
離した吸着体のためのポートを供給ガス収容、生成物送出、及び等圧化のための
固定ポートに掃過させる。この装置では、ポートを相対回転させることによって
、回転分散弁の機能を行わせている。その他、静止吸着剤ベッド、及び回転する
多数ポート分散弁を有する類似の装置はvan Weenen（米国特許第4469494 号)、H
ill 等（米国特許第5112367 号、米国特許第5268021 号、及びRE第035099号）、
Schartz （米国特許第5632804 号）、Nemcoff 等（米国特許第5807423 号、米国
特許第5814130 号、米国特許第5814131 号、米国特許第5820656 号、及び米国特
許第5891217 号）、及びKeefer等（米国特許第6063161 号）に開示されている。
これ等の先行技術の装置は全て、同一のサイクルで順次作動する多数の吸着体を
使用し、吸着体に、吸着体から、及び吸着体の間に、ガスの流れを制御するため
の多数ポート分散回転弁を採用している。
【０００８】 先行技術は３個の吸着体を並列に作動させる圧力スイング吸着装置、及び真空
スイング吸着装置の多数の例を包含している。即ち、Hay （米国特許第4969935
号）、及びKumar 等（米国特許第5328503 号）は真空吸着システムを開示してい
るが、３個の吸着体の１個に同時に連結された圧縮機、及び真空ポンプの連続作
動を達成していない。このような作動はTagawa等（米国特許第4781735 号）、Ha
y（米国特許第5246676 号）及びWatson等（米国特許第5411528 号）による他の
３個の吸着体の例で達成しているが、これ等の後者のそれぞれの例では、軽生成
物の引出し工程と、軽還流工程との順序の好ましくない若干の逆転があり、プロ
セス効率について妥協せざるを得なくなっている。
【０００９】 発明の要約 本発明は高い作動周期数で作動し、高いエネルギー効率を有し、製造費が安く
、コンパクトであり、特に空気分離に適用することができる圧力スイング吸着プ
ロセス、及び真空スイング吸着プロセスを意図してものである。
【００１０】 本発明は重生成物ガス、即ち一層容易に吸着される成分に富む排出ガスと、一
層吸着されにくい成分に富み、一層容易に吸着される成分が無い軽生成物ガスと
をガス混合物から分離するため、一層容易に吸着される成分を増大する圧力の許
で、吸着材料によって、供給ガス混合物から優先的に吸着することにより、一層
容易に吸着される成分と、一層吸着されにくい成分とを含む供給ガス混合物の分
離を行う圧力スイング吸着分離装置を提供する。この装置は回転圧力スイング吸
着モジュール内に取り付けられた３個の吸着体に協働する圧縮機を有する。
【００１１】 各吸着体は流路の第１端と第２端との間の吸着材料に接触する流路を有する。
吸着材料が窒素選択ゼオライトであり、供給ガスが空気である時、軽生成物ガス
は（生命維持のため希望する生成物である）酸素に富み、重生成物ガスは（廃棄
排出ガスである）窒素に富む。吸着体は吸着体ハウジング体内に等しい角度間隔
で取り付けられており、吸着体ハウジング体は第１弁体、及び第２弁体に対し相
対回転するように掛合し、吸着体流路の第１端と第２端とにそれぞれ隣接する第
１弁、及び第２弁の回転シ−ル面を画成している。若干の好適な実施例では、吸
着体ハウジング体は回転するロータ（「吸着体ロータ」）であって、第１弁体と
、第２弁体はステータを形成している。他の好適な実施例では、吸着体ハウジン
グ体は静止であり、第１弁体、及び第２弁体は回転して、弁機能を達成する。流
体移送手段を設けて、第１弁体に供給ガスを供給し、第１弁体から排出ガスを除
去し、第２弁体から軽生成物ガスを送出する。
【００１２】 第１弁は供給ガスを吸着体の第１端に入れ、重生成物ガスを吸着体の第１端か
ら排出する。第２弁は吸着体に協働して、軽生成物ガスを吸着体の第２端から送
出し、軽還流ガスを吸着体の第２端から引き出し、軽還流ガスを吸着体の第２端
に復帰させる。「軽還流」の語は圧力降下に続いて、第２弁を通じて、吸着体の
第２端から、（一層吸着されにくい成分に富む）軽ガスを引き出し、第２弁を通
じて、一層低い圧力で、上記軽ガスを他の吸着体に復帰させることを言う。吸着
体と圧縮機との間に、特定の全圧力レベルで、流れのタイミングを制御しながら
、それぞれの吸着体内に順次遂行される圧力スイング吸着サイクルの工程を画成
するように、第１弁、及び第２弁を作動させる。
【００１３】 本発明圧力スイング吸着プロセスは圧力スイング吸着サイクルの一層高い圧力
と一層低い圧力との間に、各吸着体内に全作動圧力を繰り返して、各吸着体に圧
力スイング吸着サイクルを行う。一層高い圧力は大気圧以上の圧力であり、一層
低い圧力は大気圧か、又は大気圧以下の圧力にするのが便利である。また、この
圧力スイング吸着プロセスは一層高い圧力と一層低い圧力との間の中間圧力を生
ずる。一般に、この装置の圧縮機には供給ガス圧縮機と、重生成物ガス排出装置
とを含む。この排出装置は一層低い圧力が大気圧以下である時、真空ポンプであ
る。一層低い圧力が大気圧である時、排出装置をエキスパンダにすることができ
、或いは向流ブローダウンを調整するため、絞り手段で置き代えてもよい。
【００１４】 本発明においては、通常、供給圧縮機は吸着体の供給加圧のため、第１弁手段
に供給ガスを供給する。通常、排出装置は吸着体の向流ブローダウンのための重
生成物ガスを第１弁手段から受け取る。
【００１５】 第２弁に協働するための緩衝室を設ける。この緩衝室は軽還流ガスとして、第
２成分に富むガスの一部を一層高い圧力で吸着体から受け取る「軽還流」機能を
行い、コーカレントブローダウン中に、一層高い圧力から圧力を減少させ、次に
、前記ガスを同一の吸着体に復帰させ、一層低い圧力でパージを行い、次に、軽
還流加圧を行って、一層低い圧力から圧力を増大させる。この軽還流機能により
、高い純度の軽生成物の生産を可能にする。
【００１６】 本発明は次のようなサイクル周期内で、順次繰り返される工程を各吸着体に実
施する。 （Ａ）供給加圧、及び生産。サイクル周期のほぼ１／３（０Ｔ〜Ｔ／３）にわ
たる供給時間中、吸着体の第１端に供給ガス混合物を入れ、吸着体内の圧力が一
層低い圧力と一層高い圧力との間の第１中間圧力である時、開始して、吸着体を
一層高い圧力に加圧し（工程Ａ１）、流れの摩擦に基因する微小圧力降下が少な
いほぼ一層高い圧力である軽生成物送出圧力で、第２端から軽生成物ガスを送出
する（工程Ａ２）。
【００１７】 （Ｂ）工程Ａ（Ｔ／３）の終わりに、又は終わりに近い僅かな時間中、ほぼ一
層高い圧力で、（好適には軽生成物送出の工程Ａ２に続き）第２成分に富む第１
軽還流ガスを第２端から引き出す。
【００１８】 （Ｃ）緩衝室への等圧化。工程Ｂに続くコーカレントブローダウン時間中、吸
着体の第１端における流れを停止させると共に、軽還流ガスとして、第２成分に
富む第２軽還流ガスを吸着体の第２端から、緩衝室内に引き出し、一層高い圧力
と、一層低い圧力との間の第２中間圧力に向け、吸着体を減圧する。
【００１９】 （Ｄ）工程Ｃのほぼ終わり（Ｔ／２）の僅かな時間中、他の吸着体のためのパ
ージの流れとして、第２端から第３軽還流ガスを引き出す。
【００２０】 （Ｅ）向流ブローダウン、及び排出。排出時間（Ｔ／２〜５Ｔ／６）中、第１
成分に富むガスの流れを吸着体の第１端から排出し、工程Ｅ１において、第２中
間圧力から一層低い圧力に吸着体を減圧し、次に、第１成分に富むガスを重生成
物ガスとして排出し続けている間、工程Ｅ２において、工程Ｄを受けている他の
吸着体の第２端から、第３軽還流ガスの流れを移送し、ほぼ一層低い圧力で、吸
着体をパージする。
【００２１】 （Ｆ）緩衝室からの等圧化。吸着体の第１端における流れを停止させると共に
、第２軽還流ガスを緩衝室から、吸着体の第２端に供給する。これにより、吸着
体の圧力をほぼ一層低い圧力から、第２中間圧力まで増大する。
【００２２】 （Ｇ）他の吸着体の第２端から、バックフィルガスとして、、第１軽還流ガス
の流れを受け入れ、次のサイクルの工程Ａの始めのために、吸着体の圧力を第１
中間圧力まで増大する。
【００２３】 代わりの軽還流パターンを使用することができることは当業者には明らかであ
る。例えば、工程Ｂ、Ｇを省略し、又は工程Ｂを工程Ａに重複させず、工程Ａに
続くべき工程Ｂを遅らせ、圧力等圧化工程として作用させる。例えば、援用した
米国特許第4781735 号、第4969935 号、第5246676 号、第5328503 号、及び第54
11528 号のいずれかに記載されたような３個の吸着体を使用しての先行技術のサ
イクルのプロセス工程を実施するため、第２弁のポートを適切に開口して、本発
明装置を使用することができる。
【００２４】 希望する純度、軽生成物ガスの回収と流量とを達成するよう、サイクル周期数
を変化させることにより、このプロセスを制御してもよい。代案として、供給流
量、及び軽生成物流量を所定のサイクル周期数に調整し、希望する軽生成物純度
を達成してもよい。軽生成物流量を調整し、同時に圧力スイング吸着モジュール
の回転周期数、及び供給圧縮機駆動速度を同時に変化させることにより、軽生成
物受領部の送出圧力を維持するのが好適である。
【００２５】 真空を利用する実施例では、第１中間圧力と、第２中間圧力とをほぼ大気圧に
等しくし、一層低い圧力を大気圧以下にする。代案として、一層低い圧力を大気
圧にしてもよい。空気純化の用途では、第１成分を不純物のガス、又は蒸気とし
、ガス混合物は不純物を含む空気であり、軽生成は純化された空気である。空気
分離の用途では、第１成分が窒素であり、第２成分が酸素であり、吸着材料は窒
素選択ゼオライトを含み、ガス混合物が空気であり、重生成物ガス、又は排出ガ
スが窒素に富む空気であり、軽生成物が濃縮酸素である。次の開示では、軽生成
物を単に生成物と称し、重生成物を排出ガスと称する。
【００２６】 本発明の好適な実施例では、可撓性吸着剤シートで形成された「吸着剤積層体
、又は層状吸着剤の形に吸着剤を支持する。吸着剤シートは複合補強材を有する
吸着材の薄いシートであるか、又は吸着材をコーティングした不活性シート、又
は箔である。フローチャネルは隣接するシート間に平行なチャネルを形成するス
ペーサによって生ずる。経験的な吸着体の隣接する吸着材シート間のチャネル幅
は吸着剤シート厚さの５０％〜１００％の範囲内にある。この「吸着剤積層体」
の形態は堆積された吸着体よりも著しく圧力降下が少なく、堆積吸着体の流動化
の問題を防止している。この吸着体シートの厚さは通常、１００〜１７５ミクロ
ンの範囲内にある。このシート積層体は堆積誤差、又は巻き付け誤差に望ましい
適応性を与え、スペーサを利用するシステムは吸着剤シートの隣接する層間のフ
ローチャネルの均一性を低下させる抑制のない偏向や歪に対する必要な安定性を
与える。 図面を参照して、本発明の好適な実施例を説明する。
【００２７】 好適な実施例の詳細な説明 図１、図２、及び図３ 本発明酸素濃縮装置は装置４（回転圧力スイング吸着モジュール）内に３個の
吸着体１、２、及び３を有する。これ等吸着体はそれぞれ第１端５、６、７と、
第２端８、９、１０とを有する。この圧力スイング吸着サイクルは吸着体１、２
、次に３の順序で、吸着体間で１２０°づつ位相をずらした３個の吸着体内で行
われる。図１、及び図３は真空を利用する実施例であり、図２は真空を利用せず
、正圧の実施例である。
【００２８】 装置４は回転吸着体モジュール２０を有し、このモジュール２０は第１弁体２
２と、吸着体ハウジング体２３と、第２弁体２４とを有する。第１弁面３７を介
する第１弁体と、吸着体ハウジング体との間の流体をシ−ルする掛合と、第２弁
面３８を介する第２弁体と、吸着体ハウジング体との間の流体をシ−ルする掛合
とによって、吸着体ハウジング体２３と、第１弁体、及び第２弁体との間の相対
回転が行われる。この実施例、及び図２、及び図３に示すところでは、吸着体ハ
ウジング体２３は回転するから、ロータ２３と称することができ、第１弁体、及
び第２弁体は静止しており、モジュール２０のステータ２１を構成している。
【００２９】 吸着体ハウジング体２３の吸着体ポート２５０、２５１、２５２は吸着体の第
１端５、６、７と第１弁面３７との間に流体連通を生ぜしめており、吸着体ポー
ト５０１、５０２、５０３は吸着体の第２端８、９、１０と第２弁面３８との間
に流体連通を生ぜしめている。
【００３０】 第１弁体２１の機能ポート２０１、２０２は供給機能、及び排出機能（又は重
生成物機能）のため、第１弁面３７に流体連通を行わせる。圧縮機１１、又はブ
ロワ１１を設けて、供給導入口２０１から、導入口フィルタ１２を通じて供給空
気を引き込み、導管６１４を通じて、ポート２０１に圧縮供給空気を供給する。
この導管６１４は第１弁体と協働する供給流体移送手段として作用する。図１、
及び図３では、排出装置１３、即ち真空ポンプ１３を設け、導管６１５により、
ポート２０２から、窒素に富む空気を排出する。導管６１５は第１弁体に協働し
て、排出流体移送手段として作用する。モータ１４を設け、軸１５により圧縮機
１１を駆動し、軸１６により真空ポンプ１３を駆動する。
【００３１】 第２弁体２４の機能ポート３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６は軽生
成物送出、第１軽還流退出、第２軽還流退出、第３軽還流退出、第３軽還流復帰
、第２軽還流復帰、及び第１軽還流復帰の機能のため、第２弁面３８に、それぞ
れ流体連通する。軽生成物（例えば濃縮酸素、又は清浄空気）を導管６１６によ
ってポート３０から送出する。導管６１６は第１弁体に協働する軽生成物流体移
送手段として作用する。導管６１６によって、軽生成物を生成物送出弁２５に送
給し、従って、生成物送出導管２０３に送出する。弁２５は生成物の流れを制御
し、及び／又はポート３０内の圧力スイング吸着サイクル操作圧力を規制する。
【００３２】 この圧力スイング吸着サイクルのパージ機能を行う第１軽還流導管２６によっ
て、第１軽還流出口ポート３１と、第１軽還流復帰ポート３６とを連結する。導
管２８の緩衝室２９を通じて、圧力スイング吸着サイクルの等圧化機能を行う第
２軽還流導管２８によって、第２軽還流出口ポート３２と第２軽還流復帰ポート
３５とを連結する。この圧力スイング吸着サイクルの生成物再加圧機能、又はバ
ックフィル機能を行う第３軽還流導管２７によって、第３軽還流出口ポート３３
と、第３軽還流復帰ポート３４とを連結する。それぞれ軽還流導管２６、２８、
２７に、固定、又は調整可能の絞り制限部、又はオリフィス２６′、２８′、２
７′を設け、この圧力スイング吸着プロセスの３個の軽還流段階のそれぞれにお
いて、軽還流の流れの圧力降下を行わせる。
【００３３】 図２は回転正圧スイング吸着酸素濃縮装置を示す。この実施例では、向流ブロ
ーダウン中に、制御された圧力を解放するため、絞りオリフィス１７、１８を組
み込んだ排出導管と、大気に直接、排出する低圧排出導管１９とを排出装置１３
の代わりに使用する。向流ブローダウン工程の初期の間中、最初の一層大きな圧
力降下を支持するために、絞りオリフィス１７は絞りオリフィス１８より一層制
限する能力が高く、一方、絞りオリフィス１８は向流ブローダウン工程の後部の
部分における僅かな圧力降下を支持する。代案として、絞りオリフィス１７、１
８を１個のオリフィスになるように組み合わせてもよく、向流ブローダウン工程
の始めにおいて、非常に制限する能力が高く、向流ブローダウン工程の終わりに
おいて、最終的に完全に開くよう、ポート２０２を先細にすることによって、こ
のオリフィスを設けてもよい。
【００３４】 正圧スイング吸着酸素濃縮装置（ここでは図１に基づく）の他の代案の実施例
は、向流ブローダウン工程中、エネルギーを回収するため、エキスパンダ１３の
ような排出装置１３を設けることであり、エキスパンダ１３は圧縮機１１を駆動
するモータ１４を助ける。
【００３５】 図３は圧縮機と真空ポンプとの特殊な実施例を示す。導入口空気フィルタ１２
からの濾過された空気は圧縮機吸気マニホールド４４に入り、導入口逆止弁４５
によって、ピストン４１′に協働する２個の対向する圧縮機シリンダ４１のうち
の一方に導入され、次に、排出逆止弁４０と、圧縮機排出マニホールド４３とに
よって、導管６１４に送出される。導管６１４はこの圧縮された供給空気を供給
ポート２０１に移送する。同様に、排出される窒素に富む空気、又は不純物を含
む空気は導管６１５によって、排出ポート２０２から、真空ポンプ吸気マニホー
ルド４７内に引き出され、真空ポンプ導入口逆止弁４９によって、ピストン４２
′に協働する２個の対向する真空ポンプシリンダ４２のうちの一方に送入され、
次に、排出マニホールド４６を通じて、真空ポンプ送出逆止弁４８によって、こ
の空気は排出導管２０２に送出される。ピストン４１′、４２′は周期的体積排
気手段であり、往復ピストン、又は往復ダイアフラムに相当するものとして設け
ていることは明らかである。
【００３６】 それぞれ対をなす対向するピストン４１′、４２′は駆動継手５２、５３によ
り、モータ１４にそれぞれ連結された往復クランク機構５０、５１によって、往
復運動するよう駆動される。この圧力スイング吸着サイクルの次の説明から明ら
かなように、好適な実施例では、クランク５０、５１の往復位相はほぼ、又は正
確に９０°ずれている。各クランク機構５０、５１をスコッチヨークとして設け
、次に、往復軸線を９０°ずらして、シリンダ４１、４２を取り付け、モータ１
４に連結されたクランク軸上の単一クランクスロー（例えばクランクピン、又は
偏心によるクランク半径）によって、スコッチヨークを駆動し得るようにして、
この実施例の非常に簡単でコンパクトな構成を実現することができる。従って、
全ての４個のシリンダの矩象（位相が９０°づつ異なる状態）において、駆動継
手５２、５３を単一のクランク駆動往復運動に統合させることができる。クラン
クシャフトの回転軸線と、シリンダ４１、４２の往復運動の軸線とは全て、相互
に直交している。
【００３７】 ロータの回転数よりも、往復運動の回数が著しく多ければ、このシステムは単
に、図１のピストン圧縮機の実施例である。しかし、代わりに、ピストン往復運
動の単位時間当たりの運動数と、位相とを圧力スイング吸着サイクルに同期させ
、完全な供給工程「Ａ１」を圧縮機のピストンの単一ストロークによって達成し
、排出工程「Ｅ１」を真空ポンプのピストンの単一ストロークによって、達成す
る。圧縮機、及び真空ポンプの単位時間当たりの往復運動数をサイクルの周期数
（単位時間に繰り返されるサイクルの数）の正確に１．５倍になるように設定す
る。このようにして、圧力スイング吸着サイクル内での圧力の変動が圧縮機及び
真空ポンプのシリンダ内での圧力変動に統合され、効率が向上し、圧力スイング
吸着サイクル自身とは無関係な圧力、及び流れの脈動を消滅させることができる
。
【００３８】 単一のクランクピンで対をなすスコッチヨークを垂直に往復動するように、往
復動するクランク５０、５１の駆動を統合することは、手動駆動（モータとロー
タとの間のプーリリンクを使用し、手動、又は足踏みペダルによる）に有用であ
る。標高が高い山での生命の維持、又は救出のような緊急状態、又は沈んだ潜水
艦、又は落盤を起こした地下の石炭坑道におけるように、閉じ込められた空間内
で救援隊を待つような緊急状態に、この手動装置を使用することができる。
【００３９】 更に、供給加圧工程、及び向流ブローダウン工程のそれぞれに対し、各圧縮機
１１、及び真空ポンプ１３は吸着体の変化する圧力に従うから、動力消費量を減
らすことができる。従って、圧縮機１１、及び真空ポンプ１３のそれぞれを横切
る平均操作圧力は最高操作圧力より著しく低い。
【００４０】 図４、及び図５ 図４、及び図５は図１、及び図３の回転圧力スイング吸着装置の３６０°の回
転に相当する一サイクル周期にわたり、吸着体の第１端での作用圧力の周期的な
変動を示す。図４は吸着体１についてのサイクルを示し、図５は全ての３個の吸
着体についてのサイクルを示す。図５に示す３個の吸着体は相互に１２０°づつ
位相がずれていることに注意すべきである。
【００４１】 図４の水平軸線は、サイクル周期を３０°づつ分割して、回転弁面の角度位置
を示す。垂直軸線１０１は吸着体１内の作用圧力を示す。
【００４２】 曲線１０２はシステムの圧力サイクルが一層高い圧力１０４と、一層低い圧力
１０３との間に変化する際の、弁面板に通る流路の位置の変化を示す。符号１０
５、１１０はサイクル中の中間圧力を示す。
【００４３】 このサイクルの次の６個のプロセス工程に分割される。 １．供給加圧行程は水平軸線１００上のサイクル周期の位置０°から位置１２
０°までの供給時間にわたり存在する。位置０°の工程開始の時に、導入口フィ
ルタを通じて、供給ガスを圧縮機１１と、吸着体の第１端とに送り、システムを
その一層高い圧力１０４にする。この供給工程は第１中間圧力１０５から一層高
い圧力１０４までの供給を含む。代表的例では、第１中間圧力は通常は大気圧で
ある。
【００４４】 ２．工程Ａ、及び工程Ｂ。生産、及びバックフィル（第２成分に富むガスによ
る加圧）のための生産による供給。工程Ａでは、６０°と９０°との間であって
、軽生成物ポートを通じて、吸着体１の第２端から軽生成物ガスを引き出す。９
０°と１２０°との間（工程Ｂ）では、軽還流を吸着体１の第２端から、バック
フィル吸着体２に引き出す。
【００４５】 ３．工程Ｃ、及び工程Ｄ。コーカレントブローダウン行程は１２０°〜１８０
°のコーカレントブローダウン時間にわたっている。１２０°〜１５０°の間（
工程Ｃ）では、軽還流ガスを吸着体１の第２端から引き出し、緩衝室２９を等圧
化する。１５０°〜１８０°の間（工程Ｄ）では、軽還流ガスを吸着体１の第２
端から除去し、吸着体３をパージする。コーカレントブローダウン行程は十分に
一層高い圧力１０４で開始し、第２中間圧力１１０で終了する。この第２中間圧
力は通常、第１中間圧力１０５にほぼ等しい。
【００４６】 ４．工程Ｅ１。向流ブローダウン（排出を行う）時間Ｅ１は１８０°〜２７０
°の間であって、システムを第２中間圧力１１０から、一層低い圧力１０３にす
る。
【００４７】 ５．工程Ｅ２。排出のためのパージ。工程Ｅ２中は、２７０°〜３００°間に
、吸着体２の第２端からガスを除去し、吸着体１をパージする。２７０°〜３０
０°の間に、吸着体１の第１端から排出ガスを除去する。
【００４８】 ６．工程Ｆ、及び工程Ｇ。向流再加圧工程は３００°〜３６０°にわたり行わ
れる。３００°〜３３０°（工程Ｆ）の間のサイクルにより、吸着体１の第２端
を緩衝室２９から等圧化する。３３０°〜３６０°の間（工程Ｇ）のサイクルを
吸着体３からバックフィル中の吸着体１に加える。
【００４９】 次のシーケンス表は上述の順次の工程を示す。
【表１】
【００５０】 図６ 図６は本発明の回転圧力スイング吸着モジュール２０の軸線に沿う断面を示す
。構成部分は図１〜図３におけると同じ符号にて示し、同一の技術用語を使用す
る。モジュール２０の横断面部２１２、２１３、２１４を図７〜図１０に示す。
【００５１】 吸着体ハウジング体２３は第１弁体２２、及び第２弁体２４に対し、相対回転
するように掛合する。この実施例では、吸着体ハウジング体２３は回転軸線２１
１を有するロータ２３である。駆動継手２１０に取り付けられた歯車減速機２０
９に連結されるモータ２０６によってロータ２３は駆動される。このモータ２０
６は圧縮機、及び排出装置を駆動するモータ１４であってもよい。また、モータ
１４を二軸モータにし、一方の軸延長部で圧縮機、及び排出装置を駆動し、他方
の軸延長部で回転圧力スイング吸着モジュールを駆動してもよい。
【００５２】 吸着体ハウジング体２３は第１弁面３７を画成する第１弁面板３７′と、第２
弁面３８を画成する第２弁面板３８′とを有する。吸着体（例えば吸着体１）は
図８ａ、及び図８ｂにも更に示すように、スペーサを有する吸着剤シート材料の
螺旋状に巻いた積層体として示している。これ等吸着体は円筒管マンドレル１５
０の周りに螺旋状に巻かれ、即ち巻き付けられており、マンドレル１５０の内部
容積は緩衝室２９として、便利に使用されている。マンドレル１５０は第１端プ
ラグ１５１と、第２端プラグ１５２とに支持されており、これ等プラグ１５１、
１５２は吸着体を収容する外側ハウジングスリーブ２０７と、第１弁面板３７′
と、第２弁面板３８′とをそれぞれ支持している。第１端プラグ１５１は駆動軸
２１０に連結された副軸１５３を有する。第２端プラグ１５２は中空副軸１５４
を有し、この中空副軸１５４は第２弁体２４内の第２軽還流導管２６と、緩衝室
２９との間を流体連通させる。第２軽還流導管２６は無調整絞り制限部２６′と
して作用するよう十分に狭く、吸着体から緩衝室への等圧化中、及び緩衝室から
他の吸着体への等圧化中、圧力降下を達成する。
【００５３】 ロータの第１弁面板、及び第２弁面板を図７ａ、及び図１０ａに示し、第１弁
体、及び第２弁体の弁面３７、３８へのポートの開口を図７ｂ、及び図１０ｂに
示す。図６においては、圧力スイング吸着サイクルの供給工程を示すため第１弁
を描いており、実際上、この供給工程の後に、遅れて生ずる第２軽還流退出工程
（緩衝室への等圧化）を示すため第２弁を描いている。
【００５４】 図７ 図７は第１ロータ弁面３７を示す。弁面板上の孔２５０（Ｈ１）、２５１（Ｈ
２）、２５２（Ｈ３）は図４、及び図５の説明において明らかにした順序に対応
して、１個の吸着体から他方の吸着体へのガスの流動作用を容易にする。Ｈ１、
Ｈ２、Ｈ３は吸着体１、２、３のための第１ロータ弁の開口に相当する。 図７ｂは第１ステータ弁面２２を示す。供給流体は供給ポート孔２０１に入り
、排出ガスは排出ポート孔２０２を通じて出る。 図７ａ、及び図７ｂは図６の横断面２１２の対向する図面である。
【００５５】 図８ａ、及び図８ｂ 図８ａは図６の横断面２１３における積層吸着体を示す。この３個の吸着体は
フローチャネル１６２を画成している層間にスペーサ１６１を有し、吸着剤シー
ト１６０の単一の螺旋ロールとして形成されている。３個の吸着体１、２、３は
隔壁３０１によって、単一の螺旋ロールにそれぞれ分割されており、隔壁３０１
は積層吸着体の狭い帯域内に、シーラントを含浸させて形成されており、これに
より、このような隔壁の各帯域３０１を横切って、側方に流体連通しないようほ
ぼ防止している。これ等隔壁３０１はほぼ１２０°の間隔で位置している。この
螺旋ロールをマンドレル１５０の周りに巻き付け、バイパスを防止するため、ハ
ウジングスリーブ２０７内の適切なシーラントによって、流れをシ−ルする。ロ
ールの始めの部分と終わりの部分とにおける螺旋ロールの不連続部を図面に示す
ように、隔壁の帯域の一つに収容するのが望ましい。緩衝室２９はロータ２３の
中心に設置される。矢印３０２は吸着体組立体の回転方向を示している。
【００５６】 図８ｂはスペーサを有する別々の長方形吸着剤シートを巻き付けることによっ
て形成された吸着体を示す。ここでは、隔壁３０１は吸着体間の密実シ−ル部材
として設けており、マンドレル１５０からハウジングスリーブ２０７まで延在す
る。隔壁シ−ル部材、即ち隔壁３０１の幅があるため、吸着剤シートの幅は円周
の１／３以下である。
【００５７】 図９ 図９は図６のロータ弁面の横断面２１３を示す。破線で示した溝孔４０１はロ
ータ組立体内の吸着体の相対位置に相当している。ポート４０２、４０３、４０
４は、どちらのロータ面を考えるかによって、ロータポート孔５０１、５０２、
５０３（図１０ａに示す）を現しているか、ロータポート孔２５０、２５１、２
５２（図７ａに示す）を現している。
【００５８】 図１０ 図１０ａは第２ロータ弁面３８を示す。図１０ｂは第２ステータ弁面２４を示
す。両方の図面は共に、図６の横断面２１４に沿う図である。面板上の各孔５０
１（Ｌ１）、５０２（Ｌ２）、５０３（Ｌ３）は図４、及び図５の説明で明らか
にした順序に従って、一方の吸着体から、他方の吸着体へのガスの流れの作用を
容易にする。Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は吸着体１、２、３の第２ロータ弁の開口にそれ
ぞれ相当している。 ポート３１、３２、３３はそれぞれ第１、第２、及び第３の軽還流出口ポート
に相当しており、ポート３６、３５、３４はそれぞれ第１、第２、及び第３の軽
還流復帰ポートに相当している。
【００５９】 図１１ 図１１は図１の実施例に類似する実施例６００であるが、吸着体ハウジング体
は静止しており、第１弁体、及び第２弁体は回転する。 吸着体は等しい角度間隔で吸着体ハウジング体２３内に取り付けられており、
このハウジング体２３は第１弁体６１１、及び第２弁体６１３に相対回転するよ
うに掛合し、吸着体流路の第１端、及び第２端にそれぞれ隣接する第１弁、及び
第２弁のロータシ−ル面を画成している。吸着体ハウジング体と、それぞれ第１
弁体、及び第２弁体との間は流体をシ−ルするように掛合している。吸着体ハウ
ジング体２３は静止しており、第１弁体６１１、及び第２弁体６１３は回転して
、弁機能を達成する。流体移送手段を設け、供給ガスを第１弁体６１１に与え、
排出ガスを第１弁体６１１から除去し、軽生成物ガスを第２弁体６１３から送出
する。
【００６０】 この実施例では、第１弁体は回転流体シ−ル６０４、６０５を有し、これ等回
転流体シ−ルは流体移送手段としての供給流体移送室６０１を画成していて、第
１弁体６１１とケーシング６１２との間の第１弁体に供給ガスを供給する。この
供給ガスは導管６１４によって室６０１内に導入される。
【００６１】 また、第１弁体は回転流体シ−ル６０５、６０６を有し、これ等回転流体シ−
ルは第１弁体６１１とケーシング６１２との間に、排出流体移送室６０２を画成
している。室６０２は第１弁体から導管６１５内に排出ガスを除去する流体移送
手段である。
【００６２】 第２弁体６１３は回転流体シ−ル６０６′、６０８を有し、これ等回転流体シ
−ルは第２弁体６１３とケーシング６１２との間に生成物流体移送室６１０を画
成している。室６１０は第２弁体から導管６１６内に、軽生成物ガスを送出する
流体移送手段である。
【００６３】 図１１は第１弁体６１１を駆動する軸６０３と、第２弁体６１３を駆動する軸
６０９によって、このサイクル周期数で、調整された角度位相で、第１弁、及び
第２弁の回転を駆動する各弁体のための回転駆動軸を示す。望ましければ、第１
回転弁と第２回転弁とを同軸に設置し、これ等の両方の弁を駆動するため、（例
えば、吸着体ハウジング体に貫入する）単一軸として、軸６０３、６０９を結合
してもよい。弁駆動モータのような、又は圧縮機駆動モータに結合された歯車減
速機からの延長軸のような弁駆動手段６０７によって、これ等軸６０３、６０９
を回転駆動する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ３個の吸着体と、供給空気圧縮機と、排出真空ポンプとを有する回転
真空酸素濃縮装置の単純化した線図を示す。
【図２】 ３個の吸着体を有し、各吸着体が供給空気圧縮機に連通している回転
正圧酸素濃縮装置を示す。
【図３】 ３個の吸着体を有し、各吸着体が供給空気圧縮機、及び排出真空ポン
プに連通している回転真空酸素濃縮装置の一層詳細な線図を示す。
【図４】 図１の装置の吸着体に関連するガスの流れのパターンと、圧力パター
ンとを示す。
【図５】 本発明を適用する標準装置における全ての３個の吸着体についての圧
力パターンを示す。
【図６】 各２個の弁の端部をサイクル中の異なる位置に示したモジュールの横
断面を示す。
【図７ａ】 第１ロータ弁面を示す。
【図７ｂ】 第１ステータ弁面を示す。
【図８ａ】 図６の横断面における積層吸着体を示す。
【図８ｂ】 スペーサを有する別々の長方形吸着剤シートを巻いて形成した吸着
体を示す。
【図９】 図６のロータ弁面の断面を示す。
【図１０ａ】 第２ロータ弁面を示す。
【図１０ｂ】 第２ステータ弁面を示す。
【図１１】 図１の装置に類似するが、吸着体ハウジング体を静止させ、第１弁
体、及び第２弁体を回転させる実施例を示す。
【手続補正書】
【提出日】平成１４年７月８日（２００２．７．８）
【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３】 引き出す工程を行った後、復帰させる工程の前に、各軽還流ガス
に、圧力降下を更に実施する請求項２の方法。
【請求項４】 吸着体から軽還流ガスを引き出し、この軽還流ガスをサイクル位
相が１２０°離れた他の吸着体に直接復帰させる請求項２の方法。
【請求項５】 第１、第２、及び第３の軽還流出口ポート、及び第１、第２、及 び第３の軽還流復帰ポートに前記吸着体の前記第２端を順次連通させ 、前記軽還 流ガスを引き出す工程（ｂ）は 前記供給時間のほぼ終わりに、前記一層吸着され
にくい成分に富む第１軽還流ガスを前記第１軽還流出口ポートから引き出す工程 （ｂ 1 ） と、前記供給時間の後に、前記一層吸着されにくい成分に富む第２軽還
流ガスを前記第１軽還流出口ポートから引き出し、前記吸着体を減圧する工程（ ｂ 2 ） と、一層吸着されにくい成分に富む第３軽還流ガスを前記第１軽還流出口
ポートから引き出し、前記吸着体を更に減圧する工程（ｂ 3 ）とを更に有し、軽
還流ガスを復帰させる工程（ｄ）は圧力降下後、（位相が１２０°先行する）他
の吸着体から、第３軽還流ガスを受け取っている第３軽還流復帰ポートから、第
３軽還流ガスを復帰させ、前記排出時間の後部の時間に、前記吸着体をパージす
る工程（ｄ 1 ）と、第２軽還流ガスを第２軽還流復帰ポートから復帰させ、次の
供給時間の前に、前記吸着体を一部再加圧する工程（ｄ 2 ）と、圧力降下後、（
位相が１２０°遅れた）他の吸着体から、第１軽還流ガスを受け取っている第１
軽還流復帰ポートから、第１軽還流ガスを復帰させ、次の供給時間の前に、前記
吸着体を更に再加圧する工程（ｄ 3 ）とを更に有しする請求項１の方法。
【請求項６】 一層容易に吸着される成分と、一層吸着されにくい成分とを含む
供給ガス混合物から、一層容易に吸着される成分に富む重生成物ガスと、一層吸
着されにくい成分に富む軽生成物ガスとを分離するため、圧力が増大する状態下
に、吸着材料によって、一層容易に吸着される成分を前記供給ガス混合物から優
先的に吸着するよう、３個の吸着体の協働する組をプロセスのために設け、前記
吸着体の第１端と第２端との間に前記吸着材料に接触する流路に沿う回転数によ
って画成される繰り返される周期で、このプロセスの一層高い圧力と一層低い圧
力との間にある周期的な圧力変動と、流れの変動とを、各吸着体について、位相
を１２０°づつ周期的にずらして、各吸着体内に発生させて、供給ガス混合物の
圧力スイング吸着分離を行う方法において、 （ａ）このプロセスのサイクル周期のほぼ１／３である供給時間にわたり、前
記吸着体の前記第１端に供給ガス混合物を供給し、前記吸着体をほぼ前記一層高
い圧力まで加圧し、次に流れの摩擦による圧力降下が少ない状態で、ほぼ前記一
層高い圧力で、前記吸着体の前記第２端から、軽生成物ガスを送出する工程と、 （ｂ）前記供給時間のほぼ終わりに、前記一層吸着されにくい成分に富む第１
軽還流ガスを前記吸着体の前記第２端から引き出す工程と、 （ｃ）前記供給時間後、一層吸着されにくい成分に富む第２軽還流ガスを前記
吸着体の前記第２端から、引き出して、前記吸着体を減圧し、この第２軽還流ガ
スを緩衝室に送出する工程と、 （ｄ）一層吸着されにくい成分に富む第３軽還流ガスを前記吸着体の第２端か
ら引き出して、前記吸着体を更に減圧する工程と、 （ｅ）前記サイクル周期のほぼ１／３である排出時間にわたり、前記吸着体の
第１端から、排出圧力で、第２生成物ガスを引き出し、この第２生成物ガスを送
出している間、ほぼ前記一層低い圧力まで、前記吸着体を更に減圧する工程と、 （ｆ）前記吸着体の前記第２端に、（位相が１２０°先行する）他の吸着体か
ら、第３軽還流ガスを供給し、前記排出時間の後部の時間に、前記吸着体をパー
ジする工程と、 （ｇ）前記緩衝室から、前記吸着体の前記第２端に、第２軽還流ガスを供給し
、次の供給時間の前に、前記吸着体を一部、再加圧する工程と、 （ｈ）前記吸着体の前記第２端に、（位相が１２０°先行する）他の吸着体か
ら、第１軽還流ガスを供給し、次の供給時間の前に、前記吸着体を更に再加圧す
る工程と、 （ｉ）上述の工程を周期的に繰り返す工程とを順次、各吸着体に対して行い、 ほぼ１個の吸着体に同時に連続して、供給ガスを供給すると共に、ほぼ１個の
吸着体から、同時に、連続して、排出ガスを除去することを特徴とする供給ガス
混合物の圧力スイング吸着分離方法。
【請求項７】 一層容易に吸着される成分と、一層吸着されにくい成分とを含む
供給ガス混合物から、一層容易に吸着される成分に富む重生成物ガスと、一層容
易に吸着される成分が無くなった軽生成物ガスとを分離するため、一層低い圧力
と、一層高い圧力との間で圧力が増大する状態下に、吸着材料によって、前記ガ
ス混合物から、一層容易に吸着される成分を優先的に吸着するため、第１弁体、 及び第２弁体 に協働する吸着体ハウジング体を設け、この吸着体ハウジング体と 前記第１弁体、及び第２弁体との間に相対回転の軸線 を相互に画成し、更に、圧
力スイング吸着サイクル周期を画成する回転周期で前記吸着体ハウジング体と前 記第１弁体、及び第２弁体との間に相対回転を生ぜしめる 駆動手段を設け、前記 吸着体ハウジング体 は前記回転軸線の周りに等しい角度に離間した３個の吸着体
の協働する組を収容しており、各吸着体はその第１端と第２端との間で吸着材料
に接触する流路を有しており、前記吸着体の前記第１端は前記第１弁体と吸着体 ハウジング体 との間の第１弁面に第１孔によって連通しており、前記吸着体の前
記第２端は前記吸着体ハウジング体と第２弁体との間の第２弁面に第２孔によっ
て連通しており、前記第１孔に順次流体連通するように掛合する供給ポートと排
出ポートとを前記第１弁面は有し、前記第２弁面は軽生成物ポートを有し、更に 前記第２弁面は 前記第２孔に順次流体連通するように掛合する、第１、第２、及
び第３の軽還流出口ポートと、第１、第２、及び第３の軽還流復帰ポートとを有
し、また、更に、流体移送手段によって、前記第１弁体の前記供給ポートに連通
する供給手段と、流体移送手段によって、前記第１弁体の前記排出ポートに連通 する第２生成物排出手段と を具え、前記第１軽還流出口ポート、及び第３軽還流
出口ポートは前記第２弁体内のそれぞれ前記第１軽還流復帰ポート、及び第３軽
還流復帰ポートに直接連通し、前記第２軽還流出口ポートは前記第２弁体内の前
記第２軽還流復帰ポートに連通する緩衝室に連通しており、前記軽生成物を前記 第２弁体から送出する流体移送手段を設け、 前記ポート、及び孔の角度位置、及
び幅は次の工程を各吸着体が順次受ける形態を有しているガス混合物の圧力スイ
ング吸着分離装置において、 （ａ）前記吸着体の前記第１孔を前記供給ポートに開口し、この供給ポートを
通じて、サイクル周期のほぼ１／３である供給時間にわたり、前記供給手段によ
って供給ガス混合物を供給して、前記吸着体をほぼ前記一層高い圧力まで加圧す
ると共に、次に前記供給時間内に、前記吸着体の前記第２孔を前記軽生成物ポー
トに開口して、流れの摩擦による圧力降下が少ない状態で、ほぼ前記一層高い圧
力で、軽生成物ガスを送出する工程と、 （ｂ）前記吸着体の前記第２孔を前記第１、第２、及び第３の軽還流出口ポー
トに順次開口し、一層吸着されにくい成分に富む軽還流ガスを送出し、前記供給
時間の後、前記吸着体を減圧する工程と、 （ｃ）前記吸着体の前記第１孔を前記排出ポートに開口し、この排出ポートを
通じて、前記サイクル周期のほぼ１／３である排出時間にわたり、排出圧力で、
前記第２生成物排出手段により、第２生成物ガスを排出して、前記吸着体をほぼ
前記一層低い圧力まで減圧し、前記第２生成ガスを送出する工程と、 （ｄ）前記吸着体の前記第２孔を前記第３、第２、及び第１の軽還流復帰ポー
トに順次開口して、前記排出時間の後部の時間に、前記吸着体をパージし、次に
、次の供給時間の前に、前記吸着体を一部再加圧する工程とを順次、各吸着体に
対して行うことを特徴とするガス混合物の圧力スイング吸着分離装置。
【請求項１１】 前記吸着体ロータは前記軸線に同心で円筒形の中心マンドレル を有し、３個の前記吸着体の包みは前記中心マンドレルの周りに等しい角度間隔
で位置しており、前記包みの間にシ−ル作用をする隔壁を有している請求項８の
装置。
【請求項１２】 前記吸着体ロータは前記軸線に同心で円筒形の中心心部を有し
、吸着材料、及び補強材料で形成された吸着剤シートは前記中心心部の周りに、
スペーサを介して、螺旋ロールになるように巻かれており、このロールの隣接す
る層の間に前記スペーサがフローチャネルを形成しており、前記螺旋ロール内に
３個の吸着体を画成するよう前記螺旋ロール内に、１２０°の角度間隔で、側方
シ−ル手段を有する隔壁を設けた請求項８の装置。
【請求項１３】 前記螺旋ロールに不活性シーラントを１２０°の角度間隔で含
浸させることにより、前記側方シ−ル手段を有する隔壁を設けた請求項１２の装
置。
【請求項１５】 前記圧縮機は位相が対向する２個の圧縮室を有し、前記吸着体
ロータの回転周期の２／３であるサイクル周期で圧縮機駆動手段を作動させるこ
とにより、前記圧縮室の容積を周期的に変動させ、前記圧縮機駆動手段を前記吸
着体ロータ駆動手段に同期させ、１個の圧縮室がその供給時間にわたり、１個の
吸着体に供給ガスを供給し、他方の圧縮室がその供給時間にわたり、次の吸着体
に供給ガスを供給する請求項１４の装置。
【請求項１６】 前記圧縮機駆動手段と、前記吸着体ロータ駆動手段とを単一の
モータによって作動させる請求項１５の装置。
【請求項１８】 前記排出手段が真空ポンプである請求項１７の装置。
【請求項１９】 前記第２生成物排出手段は真空ポンプを具え、前記真空ポンプ
は位相が対向する２個のポンプ室を有し、前記吸着体ロータの回転周期の２／３
であるサイクル周期で、真空ポンプ駆動手段を作動させることにより、前記ポン
プ室の容積を周期的に変動させ、前記真空ポンプ駆動手段を前記吸着体ロータ駆
動手段に同期させ、１個のポンプ室が１個の吸着体から、その排出時間にわたり
、第２生成物ガスを排出し、他方のポンプ室が次の吸着体から、その排出時間に
わたり、第２生成物ガスを排出する請求項７の装置。
【請求項２０】 前記真空ポンプ駆動手段と、前記吸着体ロータ駆動手段とを単
一のモータによって作動させる請求項１９の装置。
【請求項２１】 前記圧縮機駆動手段と、前記真空ポンプ駆動手段と、前記吸着
体ロータ駆動手段とを単一のモータによって作動させる請求項１５、又は１９の
装置。
【請求項２２】 需要に応じて、前記軽生成物の流量と純度とを調整するため、
前記モータを可変速度で作動させる請求項２１の装置。
【請求項２３】 前記圧縮機駆動手段、真空ポンプ駆動手段、及び吸着体ロータ
駆動手段を手動で、又はペダルクランクによって作動させる請求項１５、又は１ ９ の装置。
【請求項２４】 前記圧縮機室、及びポンプ室の周期的な位相を９０°づつ、分
割した請求項１５、又は１９の装置。
【請求項２５】 前記供給ガス混合物が空気であり、前記吸着材料に窒素選択ゼ
オライトを含み、前記軽生成物が濃縮酸素である請求項１の装置。
【請求項２６】 前記吸着体ハウジング体はロータから成り、前記第１弁体、及 び第２弁体はステータから成り、このステータに対する前記ロータの回転によっ て、前記軸線が画成されている請求項１の装置。
【請求項２７】 前記第１弁体、及び第２弁体は静止しており、ロータのような
前記吸着体ハウジング体の回転によって、前記相対運動を生ずるよう構成した請
求項７の装置。
【請求項２８】 前記吸着体ハウジング体は静止しており、前記第１弁体、及び
第２弁体の回転によって、前記相対運動を生ずるよう構成した請求項７の装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ジュリー シー スコット カナダ国 ブリティッシュ コロンビア ヴィー５シー ２ヴィー７ バーナビー イースト ジョージア 4777 (72)発明者 クリストファー マクリーン カナダ国 ブリティッシュ コロンビア ヴィー５ワイ ２ビー４ ヴァンクーヴァ ー ウェスト 第19 アヴェニュー 126 Ｆターム(参考） 4D012 CA03 CA05 CA10 CC02 CD07 CE03 CF01 CG01 CJ03 CK08 4G042 BA14 BA15 BB02 BC03 BC04

Claims (35)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一層容易に吸着される成分と、一層吸着されにくい成分とを含む
    供給ガス混合物から、一層容易に吸着される成分に富む重生成物ガスと、一層吸
    着されにくい成分に富む軽生成物ガスとを分離するため、圧力が増大する状態下
    に、吸着材料によって、一層容易に吸着される成分を前記供給ガス混合物から優
    先的に吸着するよう、ステータに対するロータの回転によって画成される軸線の
    周りに、等しい角度に離間して、前記ロータ内に、３個の吸着体の協働する組を
    プロセスのために設け、前記吸着体の第１端と第２端との間に前記吸着材料に接
    触する流路に沿う回転数によって画成される繰り返される周期で、このプロセス
    の一層高い圧力と一層低い圧力との間にある周期的な圧力変動と、流れの変動と
    を各吸着体内に発生させるため、前記ロータを回転させ、この回転により前記ロ
    ータとステータとの間の第１弁面に設けた供給ポート、及び排出ポートに前記吸
    着体の前記第１端を順次連通させると共に、前記ロータとステータとの間の第２
    弁面に設けた軽生成物ポート、軽還流出口ポート、及び軽還流復帰ポートに前記
    吸着体の前記第２端を順次連通させて供給ガス混合物の圧力スイング吸着分離を
    行う方法において、 （ａ）このプロセスのサイクル周期のほぼ１／３である供給時間にわたり、前
    記供給ポートを通じて、供給圧力で、供給ガス混合物を前記吸着体に供給して、
    前記吸着体をほぼ前記一層高い圧力に加圧し、次に流れの摩擦による圧力降下が
    少ない状態で、ほぼ前記一層高い圧力で、前記軽生成物ポートから、軽生成物ガ
    スを送出する工程と、 （ｂ）前記一層吸着されにくい成分に富む軽還流ガスを前記軽還流出口ポート
    から引き出し、前記供給時間後、前記吸着体を一部減圧する工程と、 （ｃ）サイクル周期のほぼ１／３である排出時間にわたり、前記排出ポートを
    通じて、排出圧力で、第２生成物ガスを前記吸着体から引き出し、この第２生成
    物ガスを送出している間、前記吸着体をほぼ前記一層低い圧力に減圧する工程と
    、 （ｄ）前記一層吸着されにくい成分に富む軽還流ガスを前記軽還流復帰ポート
    から復帰させ、前記排出時間の後部の時間に前記吸着体をパージし、次に、次の
    供給時間の前に、前記吸着体を一部再加圧する工程とを具え、 ほぼ１個の吸着体に同時に連続して供給ガスを供給し、ほぼ１個の吸着体から
    同時に連続して排出ガスを除去することを特徴とする供給ガス混合物の圧力スイ
    ング吸着分離方法。
  2. 【請求項２】 軽還流ガスを吸着体から引き出す工程（ｂ）を多数実施し、軽還
    流ガスを吸着体に復帰させる工程（ｃ）を同一数実施する請求項１の方法。
  3. 【請求項３】 引き出す工程を行った後、復帰させる工程の前に、各軽還流ガス
    に、圧力降下を更に実施する請求項２の方法。
  4. 【請求項４】 吸着体から軽還流ガスを引き出し、この軽還流ガスをサイクル位
    相が１２０°離れた他の吸着体に直接復帰させる請求項２の方法。
  5. 【請求項５】 吸着体から軽還流ガスを引き出し、この軽還流ガスを緩衝室に送
    出し、次に、この軽還流ガスをサイクル位相が１２０°離れた他の吸着体に前記
    緩衝室から後に復帰させる請求項２の方法。
  6. 【請求項６】 一層容易に吸着される成分と、一層吸着されにくい成分とを含む
    供給ガス混合物から、一層容易に吸着される成分に富む重生成物ガスと、一層吸
    着されにくい成分に富む軽生成物ガスとを分離するため、圧力が増大する状態下
    に、吸着材料によって、一層容易に吸着される成分を前記供給ガス混合物から優
    先的に吸着するよう、ステータに対するロータの回転によって画成される軸線の
    周りに１２０°づつ離して等しく離間して、前記ロータ内に、３個の吸着体の協
    働する組をプロセスのために設け、前記吸着体の第１端と第２端との間に前記吸
    着材料に接触する流路に沿う回転数によって画成される繰り返される周期で、こ
    のプロセスの一層高い圧力と一層低い圧力との間にある周期的な圧力変動と、流
    れの変動とを各吸着体内に発生させるため、前記ロータを回転させ、この回転に
    より前記ロータとステータとの間の第１弁面に設けた供給ポート、及び排出ポー
    トに前記吸着体の前記第１端を順次連通させると共に、前記ロータとステータと
    の間の第２弁面に設けた軽生成物ポート、第１、第２、及び第３の軽還流出口ポ
    ート、及び第１、第２、及び第３の軽還流復帰ポートに前記吸着体の前記第２端
    を順次連通させて供給ガス混合物の圧力スイング吸着分離を行う方法において、 （ａ）このプロセスのサイクル周期のほぼ１／３である供給時間にわたり、前
    記供給ポートを通じて、供給圧力で、供給ガス混合物を前記吸着体に供給して、
    前記吸着体をほぼ前記一層高い圧力に加圧し、次に流れの摩擦による圧力降下が
    少ない状態で、ほぼ前記一層高い圧力で、前記軽生成物ポートから、軽生成物ガ
    スを送出する工程と、 （ｂ）前記供給時間のほぼ終わりに、前記一層吸着されにくい成分に富む第１
    軽還流ガスを前記第１軽還流出口ポートから引き出す工程と、 （ｃ）前記供給時間の後に、前記一層吸着されにくい成分に富む第２軽還流ガ
    スを前記第１軽還流出口ポートから引き出し、前記吸着体を減圧する工程と、 （ｄ）一層吸着されにくい成分に富む第３軽還流ガスを前記第１軽還流出口ポ
    ートから引き出し、前記吸着体を更に減圧する工程と、 （ｅ）サイクル周期のほぼ１／３である排出時間にわたり、前記排出ポートを
    通じて、排出圧力で、前記吸着体から、第２生成物ガスを引き出し、この第２生
    成物を送出している間、ほぼ前記一層低い圧力まで前記吸着体を更に減圧する工
    程と、 （ｆ）圧力降下後、（位相が１２０°先行する）他の吸着体から、第３軽還流
    ガスを受け取っている第３軽還流復帰ポートから、第３軽還流ガスを復帰させ、
    前記排出時間の後部の時間に、前記吸着体をパージする工程と、 （ｇ）第２軽還流ガスを第２軽還流復帰ポートから復帰させ、次の供給時間の
    前に、前記吸着体を一部再加圧する工程と、 （ｈ）圧力降下後、（位相が１２０°遅れた）他の吸着体から、第１軽還流ガ
    スを受け取っている第１軽還流復帰ポートから、第１軽還流ガスを復帰させ、次
    の供給時間の前に、前記吸着体を更に再加圧する工程と、 （ｉ）上述の工程を周期的に繰り返す工程とを順次、各吸着体に対して行い、 ほぼ１個の吸着体に同時に連続して、供給ガスを供給し、ほぼ１個の吸着体か
    ら、同時に、連続して、排出ガスを除去することを特徴とする供給ガス混合物の
    圧力スイング吸着分離方法。
  7. 【請求項７】 一層容易に吸着される成分と、一層吸着されにくい成分とを含む
    供給ガス混合物から、一層容易に吸着される成分に富む重生成物ガスと、一層吸
    着されにくい成分に富む軽生成物ガスとを分離するため、圧力が増大する状態下
    に、吸着材料によって、一層容易に吸着される成分を前記供給ガス混合物から優
    先的に吸着するよう、３個の吸着体の協働する組をプロセスのために設け、前記
    吸着体の第１端と第２端との間に前記吸着材料に接触する流路に沿う回転数によ
    って画成される繰り返される周期で、このプロセスの一層高い圧力と一層低い圧
    力との間にある周期的な圧力変動と、流れの変動とを、各吸着体について、位相
    を１２０°づつ周期的にずらして、各吸着体内に発生させて、供給ガス混合物の
    圧力スイング吸着分離を行う方法において、 （ａ）このプロセスのサイクル周期のほぼ１／３である供給時間にわたり、前
    記吸着体の前記第１端に供給ガス混合物を供給し、前記吸着体をほぼ前記一層高
    い圧力まで加圧し、次に流れの摩擦による圧力降下が少ない状態で、ほぼ前記一
    層高い圧力で、前記吸着体の前記第２端から、軽生成物ガスを送出する工程と、 （ｂ）前記供給時間のほぼ終わりに、前記一層吸着されにくい成分に富む第１
    軽還流ガスを前記吸着体の前記第２端から引き出す工程と、 （ｃ）前記供給時間後、一層吸着されにくい成分に富む第２軽還流ガスを前記
    吸着体の前記第２端から、引き出して、前記吸着体を減圧し、この第２軽還流ガ
    スを緩衝室に送出する工程と、 （ｄ）一層吸着されにくい成分に富む第３軽還流ガスを前記吸着体の第２端か
    ら引き出して、前記吸着体を更に減圧する工程と、 （ｅ）前記サイクル周期のほぼ１／３である排出時間にわたり、前記吸着体の
    第１端から、排出圧力で、第２生成物ガスを引き出し、この第２生成物ガスを送
    出している間、ほぼ前記一層低い圧力まで、前記吸着体を更に減圧する工程と、 （ｆ）前記吸着体の前記第２端に、（位相が１２０°先行する）他の吸着体か
    ら、第３軽還流ガスを供給し、前記排出時間の後部の時間に、前記吸着体をパー
    ジする工程と、 （ｇ）前記緩衝室から、前記吸着体の前記第２端に、第２軽還流ガスを供給し
    、次の供給時間の前に、前記吸着体を一部、再加圧する工程と、 （ｈ）前記吸着体の前記第２端に、（位相が１２０°先行する）他の吸着体か
    ら、第３軽還流ガスを供給し、次の供給時間の前に、前記吸着体を更に再加圧す
    る工程と、 （ｉ）上述の工程を周期的に繰り返す工程とを順次、各吸着体に対して行い、 ほぼ１個の吸着体に同時に連続して、供給ガスを供給すると共に、ほぼ１個の
    吸着体から、同時に、連続して、排出ガスを除去することを特徴とする供給ガス
    混合物の圧力スイング吸着分離方法。
  8. 【請求項８】 一層容易に吸着される成分と、一層吸着されにくい成分とを含む
    供給ガス混合物から、一層容易に吸着される成分に富む重生成物ガスと、一層容
    易に吸着される成分が無くなった軽生成物ガスとを分離するため、一層低い圧力
    と、一層高い圧力との間で圧力が増大する状態下に、吸着材料によって、前記ガ
    ス混合物から、一層容易に吸着される成分を優先的に吸着するため、ステータに
    協働して、回転軸線を相互に画成する吸着体ロータと、圧力スイング吸着サイク
    ル周期を画成する回転周期で前記ロータを回転させるロータ駆動手段とを設け、
    前記ロータは前記回転軸線の周りに等しい角度に離間した３個の吸着体の協働す
    る組を収容しており、各吸着体はその第１端と第２端との間で吸着材料に接触す
    る流路を有しており、前記吸着体の前記第１端は前記ロータとステータとの間の
    第１弁面に第１孔によって連通しており、前記吸着体の前記第２端は前記ロータ
    とステータとの間の第２弁面に第２孔によって連通しており、前記第１孔に順次
    流体連通するように掛合する供給ポートと排出ポートとを前記第１弁面は有し、
    更に前記第２孔に順次流体連通するように掛合する軽生成物ポートと、第１、第
    ２、及び第３の軽還流出口ポートと、第１、第２、及び第３の軽還流復帰ポート
    とを前記第１弁面は有し、また、更に、前記供給ポートに連通する供給手段と、
    前記排出ポートに連通する第２生成物排出手段とを具え、前記第１軽還流出口ポ
    ート、及び第３軽還流出口ポートはそれぞれ前記第１軽還流復帰ポート、及び第
    ３軽還流復帰ポートに直接連通し、前記第２軽還流出口ポートは前記第２軽還流
    復帰ポートに連通する緩衝室に連通しており、前記ポート、及び孔の角度位置、
    及び幅は次の工程を各吸着体が順次受ける形態を有しているガス混合物の圧力ス
    イング吸着分離装置において、 （ａ）前記吸着体の前記第１孔を前記供給ポートに開口し、この供給ポートを
    通じて、サイクル周期のほぼ１／３である供給時間にわたり、前記供給手段によ
    って供給ガス混合物を供給して、前記吸着体をほぼ前記一層高い圧力まで加圧す
    ると共に、次に前記供給時間内に、前記吸着体の前記第２孔を前記軽生成物ポー
    トに開口して、流れの摩擦による圧力降下が少ない状態で、ほぼ前記一層高い圧
    力で、軽生成物ガスを送出する工程と、 （ｂ）前記吸着体の前記第２孔を前記第１、第２、及び第３の軽還流出口ポー
    トに順次開口し、一層吸着されにくい成分に富む軽還流ガスを送出し、前記供給
    時間の後、前記吸着体を減圧する工程と、 （ｃ）前記吸着体の前記第１孔を前記排出ポートに開口し、この排出ポートを
    通じて、前記サイクル周期のほぼ１／３である排出時間にわたり、排出圧力で、
    前記第２生成物排出手段により、第２生成物ガスを排出して、前記吸着体をほぼ
    前記一層低い圧力まで減圧し、前記第２生成ガスを送出する工程と、 （ｄ）前記吸着体の前記第２孔を前記第３、第２、及び第１の軽還流復帰ポー
    トに順次開口して、前記排出時間の後部の時間に、前記吸着体をパージし、次に
    、次の供給時間の前に、前記吸着体を一部再加圧する工程とを順次、各吸着体に
    対して行うことを特徴とするガス混合物の圧力スイング吸着分離装置。
  9. 【請求項９】 前記第１弁面、及び第２弁面の前記ポートからのガスの漏洩、及
    び前記ポート間でのガスの漏洩を制限するため、前記ステータの前記第１弁面、
    及び第２弁面にシ−ル手段を更に設けた請求項８の装置。
  10. 【請求項１０】 前記吸着体ロータは前記軸線に同心で円筒形の中心心部を有し
    ている請求項８の装置。
  11. 【請求項１１】 前記中心心部が中空であり、前記第２軽還流出口ポート、及び
    前記第２軽還流復帰ポートに連通する緩衝室を含んでいる請求項１０の装置。
  12. 【請求項１２】 吸着材料と補強材料とによって形成された層状の吸着剤シート
    によって、前記吸着剤が設けられており、シートの隣接する対の間にフローチャ
    ネルを生ぜしめるよう前記シート間にスペーサを設けた請求項８の装置。
  13. 【請求項１３】 前記吸着体は前記ロータ内に、前記第１弁面と第２弁面との間
    に、角度離間した吸着体の包みとして設置されており、前記吸着体を構成する層
    状のシートとしての吸着剤シートはその間にフローチャネルを有していて、前記
    包みを形成しており、前記シートの幅は前記中心心部の円周の約１／３を越えな
    い請求項１２の装置。
  14. 【請求項１４】 前記吸着体ロータは前記軸線に同心で円筒形の中心心部を有し
    、３個の前記吸着体の包みは前記ロータの前記中心心部の周りに等しい角度間隔
    で位置しており、前記包みの間にシ−ル作用をする隔壁を有している請求項１３
    の装置。
  15. 【請求項１５】 前記吸着体ロータは前記軸線に同心で円筒形の中心心部を有し
    、吸着材料、及び補強材料で形成された吸着剤シートは前記中心心部の周りに、
    スペーサを介して、螺旋ロールになるように巻かれており、このロールの隣接す
    る層の間に前記スペーサがフローチャネルを形成しており、前記螺旋ロール内に
    ３個の吸着体を画成するよう前記螺旋ロール内に、１２０°の角度間隔で、側方
    シ−ル手段を設けた請求項８の装置。
  16. 【請求項１６】 前記螺旋ロールに不活性シーラントを１２０°の角度間隔で含
    浸させることにより、前記側方シ−ル手段を設けた請求項１５の装置。
  17. 【請求項１７】 軽還流出口ポートから引き出されたガスを軽還流復帰ポートに
    復帰させる前に、圧力降下させる軽還流圧力降下手段を設けた請求項８の装置。
  18. 【請求項１８】 前記軽還流圧力降下手段がオリフィスである請求項１７の装置
    。
  19. 【請求項１９】 前記供給手段が圧縮機である請求項８の装置。
  20. 【請求項２０】 前記供給時間中、各吸着体の加圧に応じて変化する圧力で、前
    記圧縮機が供給ガスを供給する請求項１９の装置。
  21. 【請求項２１】 前記圧縮機は位相が対向する２個の圧縮室を有し、前記吸着体
    ロータの回転周期の２／３であるサイクル周期で圧縮機駆動手段を作動させるこ
    とにより、前記圧縮室の容積を周期的に変動させ、前記圧縮機駆動手段を前記吸
    着体ロータ駆動手段に同期させ、１個の圧縮室がその供給時間にわたり、１個の
    吸着体に供給ガスを供給し、他方の圧縮室がその供給時間にわたり、次の吸着体
    に供給ガスを供給する請求項２０の装置。
  22. 【請求項２２】 前記圧縮機駆動手段と、前記吸着体ロータ駆動手段とを単一の
    モータによって作動させる請求項２０の装置。
  23. 【請求項２３】 前記吸着体のための排出時間の早い部分の間に、減圧しつつあ
    る吸着体からの第２生成物ガスのほぼ一層低い圧力までの圧力降下を達成するた
    め、前記排出ポートに協働するオリフィスを前記排出手段が有する請求項８の装
    置。
  24. 【請求項２４】 前記排出手段が真空ポンプである請求項８の装置。
  25. 【請求項２５】 前記真空ポンプは位相が対向する２個のポンプ室を有し、前記
    吸着体ロータの回転周期の２／３であるサイクル周期で、真空ポンプ駆動手段を
    作動させることにより、前記ポンプ室の容積を周期的に変動させ、前記真空ポン
    プ駆動手段を前記吸着体ロータ駆動手段に同期させ、１個のポンプ室が１個の吸
    着体から、その排出時間にわたり、第２生成物ガスを排出し、他方のポンプ室が
    次の吸着体から、その排出時間にわたり、第２生成物ガスを排出する請求項２４
    の装置。
  26. 【請求項２６】 前記真空ポンプ駆動手段と、前記吸着体ロータ駆動手段とを単
    一のモータによって作動させる請求項２５の装置。
  27. 【請求項２７】 前記圧縮機駆動手段と、前記真空ポンプ駆動手段と、前記吸着
    体ロータ駆動手段とを単一のモータによって作動させる請求項２１、又は２５の
    装置。
  28. 【請求項２８】 需要に応じて、前記軽生成物の流量と純度とを調整するため、
    前記モータを可変速度で作動させる請求項２７の装置。
  29. 【請求項２９】 前記圧縮機駆動手段、真空ポンプ駆動手段、及び吸着体ロータ
    駆動手段を手動で、又はペダルクランクによって作動させる請求項２１、又は２
    ５の装置。
  30. 【請求項３０】 前記圧縮機室、及びポンプ室の周期的な位相を９０°づつ、分
    割した請求項２１、又は２５の装置。
  31. 【請求項３１】 前記供給ガス混合物が空気であり、前記吸着材料に窒素選択ゼ
    オライトを含み、前記軽生成物が濃縮酸素である請求項２７の装置。
  32. 【請求項３２】 一層容易に吸着される成分と、一層吸着されにくい成分とを含
    む供給ガス混合物から、一層容易に吸着される成分に富む重生成物ガスと、一層
    吸着されにくい成分に富む軽生成物ガスとを分離するため、圧力が増大する状態
    下に、吸着材料によって、一層容易に吸着される成分を前記供給ガス混合物から
    優先的に吸着するよう、第１弁体、及び第２弁体に対し相対的に回転し、これ等
    第１弁体、及び第２弁体に協働する吸着体ハウジング体内に３個の吸着体の協働
    する組をプロセスのために設け、前記吸着体ハウジング体と前記第１弁体、及び
    第２弁体との間の前記相対回転によって画成された軸線の周りに、前記吸着体を
    等しい角度に離間して配置し、前記相対回転を行わせることによって、前記吸着
    体の第１端と第２端との間に前記吸着体に接触する流路に沿う回転数によって画
    成される繰り返される周期で、このプロセスの一層高い圧力と一層低い圧力との
    間にある周期的な圧力の変動と、流れの変動とを各吸着体内に発生させ、前記相
    対回転を行わせることによって、前記吸着体ハウジング体と前記第１弁体との間
    の第１弁面に設けた供給ポートと排出ポートとに前記吸着体の前記第１端を順次
    連通させ、前記吸着体ハウジング体と前記第２弁体との間の第２弁面に設けた軽
    生成物ポートに、軽還流出口ポートに、及び軽還流復帰ポートに、前記吸着体の
    前記第２端を順次連通させて、供給ガス混合物の圧力スイング吸着分離を行う方
    法において、 （ａ）このサイクル周期のほぼ１／３である供給時間にわたり、前記供給ポー
    トを通じて、供給圧力で、供給ガス混合物を前記吸着体に供給し、前記吸着体を
    ほぼ前記一層高い圧力に加圧し、次に、流れの摩擦による圧力降下の少ない状態
    で、ほぼ前記一層高い圧力で、前記軽生成物ポートから軽生成物ガスを送出する
    工程と、 （ｂ）前記一層吸着されにくい成分に富む軽還流ガスを前記軽還流出口ポート
    から引き出し、前記供給時間の後に、前記吸着体を一部減圧する工程と、 （ｃ）このサイクル周期のほぼ１／３である排出時間にわたり、前記排出ポー
    トを通じて、排出圧力で、第２生成物ガスを前記吸着体から引き出し、この第２
    生成物ガスを送出している間に、ほぼ前記一層低い圧力に前記吸着体を減圧する
    工程と、 （ｄ）前記一層吸着されにくい成分に富む軽還流ガスを前記軽還流復帰ポート
    から復帰させ、前記排出時間の後部の時間に、前記吸着体をパージし、次に、次
    の供給時間の前に前記吸着体を一部再加圧する工程とを各前記吸着体に実施し、 ほぼ１個の吸着体に同時に連続して、供給ガスを供給すると共に、ほぼ１個の
    吸着体から、同時に、連続して、排出ガスを除去することを特徴とする供給ガス
    混合物の圧力スイング吸着分離方法。
  33. 【請求項３３】 一層容易に吸着される成分と、一層吸着されにくい成分とを含
    む供給ガス混合物から、一層容易に吸着される成分に富む重生成物ガスと、一層
    容易に吸着される成分が無くなった軽生成物ガスとを分離するため、一層低い圧
    力と、一層高い圧力との間で圧力が増大する状態下に、吸着材料によって、前記
    ガス混合物から、一層容易に吸着される成分を優先的に吸着するため、吸着体ハ
    ウジング体と、第１弁体と、第２弁体とを有し、前記吸着体ハウジング体と前記
    第１弁体、及び第２弁体との間の相対回転の軸線を相互に画成している前記第１
    弁体、及び第２弁体に前記吸着体ハウジング体が協働しており、圧力スイング吸
    着サイクル周期を画成する回転周期で、前記吸着体ハウジング体と前記第１弁体
    、及び第２弁体との間に相対回転を生ぜしめる駆動手段を設け、前記回転軸線の
    周りに等しい角度に離間する３個の吸着体の協働する組を前記吸着体ハウジング
    が収容しており、各吸着体はこの吸着体の第１端と第２端との間の吸着材料に接
    触する流通路を有しており、前記吸着体の前記第１端は第１孔によって、前記第
    １弁体と前記吸着体ハウジング体との間の第１弁面に連通しており、前記吸着体
    の前記第２端は第２孔によって、前記吸着体ハウジング体と前記第２弁体との間
    の第２弁面に連通しており、前記第１弁面は前記孔に流体連通するよう順次掛合
    する供給ポートと、排出ポートとを有し、また、前記第１弁面は前記第２孔に流
    体連通するよう順次掛合する軽生成物ポートと、第１、第２、及び第３の軽還流
    出口ポートと、第１、第２、及び第３の軽還流復帰ポートとを有し、更に、前記
    装置は前記第１弁体の前記供給ポートに、流体移送手段によって連通する供給手
    段と、前記排出ポートに流体移送手段によって連通する第２生成物排出手段とを
    有し、前記第１、及び第３の軽還流出口ポートはそれぞれ前記第２弁体内の前記
    第１、及び第３の軽還流復帰ポートに直接連通しており、前記第２軽還流出口ポ
    ートは前記第２弁体内の前記第２軽還流復帰ポートに連通する緩衝室に連通して
    おり、前記軽生成物を前記第２弁体から送出する流体移送手段を設け、前記ポー
    ト、及び孔の角度位置、及び幅は次の工程を各吸着体が順次受ける形態を有して
    いるガス混合物の圧力スイング吸着分離装置において、 （ａ）前記吸着体の前記第１孔を前記供給ポートに開口し、この供給ポートを
    通じて、サイクル周期のほぼ１／３である供給時間にわたり、前記供給手段によ
    って供給ガス混合物を供給して、前記吸着体をほぼ前記一層高い圧力まで加圧す
    ると共に、次に前記供給時間内に、前記吸着体の前記第２孔を前記軽生成物ポー
    トに開口して、流れの摩擦による圧力降下が少ない状態で、ほぼ前記一層高い圧
    力で、軽生成物ガスを送出する工程と、 （ｂ）前記吸着体の前記第２孔を前記第１、第２、及び第３の軽還流出口ポー
    トに順次開口し、一層吸着されにくい成分に富む軽還流ガスを送出し、前記供給
    時間の後、前記吸着体を減圧する工程と、 （ｃ）前記吸着体の前記第１孔を前記排出ポートに開口し、この排出ポートを
    通じて、前記サイクル周期のほぼ１／３である排出時間にわたり、排出圧力で、
    前記第２生成物排出手段により、第２生成物ガスを排出して、前記吸着体をほぼ
    前記一層低い圧力まで減圧し、前記第２生成ガスを送出する工程と、 （ｄ）前記吸着体の前記第２孔を前記第３、第２、及び第１の軽還流復帰ポー
    トに順次開口して、前記排出時間の後部の時間に、前記吸着体をパージし、次に
    、次の供給時間の前に、前記吸着体を一部再加圧する工程とを順次、各吸着体に
    対して行うことを特徴とするガス混合物の圧力スイング吸着分離装置。
  34. 【請求項３４】 前記第１弁体、及び第２弁体は静止しており、ロータのような
    前記吸着体ハウジング体の回転によって、前記相対運動を生ずるよう構成した請
    求項３３の装置。
  35. 【請求項３５】 前記吸着体ハウジング体は静止しており、前記第１弁体、及び
    第２弁体の回転によって、前記相対運動を生ずるよう構成した請求項３３の装置
    。
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