JP2014014797A

JP2014014797A - 気体分離装置のパージ方法及び気体分離装置

Info

Publication number: JP2014014797A
Application number: JP2012155400A
Authority: JP
Inventors: Toru Tsukada; 亨塚田; Kenichi Hoshino; 健一星野; Koichi Ota; 浩一太田
Original assignee: Orion Machinery Co Ltd
Current assignee: Orion Machinery Co Ltd
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2014-01-30

Abstract

【課題】吸着剤を再生するため、及び分離膜の性能を維持するためのパージ工程を連係させて合理的に行うことで、気体分離装置の運転効率を向上させること。
【解決手段】吸着剤の気体調質装置１と、分離膜の気体調質装置２とを併用する気体分離装置であって、吸着剤の気体調質装置１の下流に分離膜の気体調質装置２を接続させ、分離膜の気体調質装置２から分離除去されて放出される分離膜パージ気体を、吸着剤の気体調質装置の吸着工程によって気体成分が調整された圧縮気体の一部である吸着剤用のパージ気体に合流させ、吸着剤の気体調質装置１のパージ工程に用いる吸着剤用のパージ気体として供給するように、吸着剤用のパージ気体と分離膜パージ気体との合流部３７を備える。
【選択図】図１

Description

吸着剤が充填された二つの吸着塔に、圧縮気体を交互に供給して吸着剤の吸着効果を利用すると共に交互にパージを行って吸着剤の再生を行い、気体成分が調整された製品気体を連続的に得るように構成された吸着剤による圧縮気体の調質装置（以下、「吸着剤の気体調質装置」という。）と、気体成分を分離できる分離膜である中空糸膜の結束体に圧縮気体を導いて気体成分が調整された製品気体を連続的に吐出させる分離膜による圧縮気体の調質装置（以下、「分離膜の気体調質装置」という。）とを併用する気体分離装置のパージ方法及び気体分離装置に関する。

従来、吸着剤の気体調質装置で構成される気体分離装置としては、吸着剤が充填された二つの吸着塔のうち一方へ圧縮気体を導いて乾燥気体を吐出させる乾燥工程と、その乾燥工程によって乾燥された圧縮気体の一部を前工程で圧縮気体の湿分を吸着除湿した他方の吸着塔へ導いて吸着能力が低下した吸着剤から湿分を脱着させると共に排気させてその吸着剤を再生させる再生工程とを並行して行い、これらの乾燥工程と再生工程とを二つの吸着塔の間で実質的に交互に行うことで乾燥気体を連続的に吐出させ、その乾燥気体の一部を排気することで、乾燥工程で湿分以外の気体が吸着剤に吸着されることによって変化される乾燥気体の成分濃度を調整するもの（特許文献１参照）が本出願人によって提案されている。

このような吸着剤の気体調質装置を用いて、例えば空気中の窒素を富化する場合、水分及び二酸化炭素を吸着する吸着剤と、酸素を吸着する吸着剤が異なり、各々の吸着剤の充填が必要になるため装置が大型化してしまう。また、分離膜の気体調質装置では、例えば窒素富化膜を用いた場合、水分、酸素及び二酸化炭素を同時に除去できるが、乾燥されていない空気が混入すると性能が低下する。また、分離膜の劣化にもつながる。そのため、吸着剤の気体調質装置の後に、分離膜の気体調質装置を接続して設置することで、上記の問題を解決して空気中の窒素を好適に富化することが可能になる。

この種の気体分離装置においては、吸着剤の気体調質装置と分離膜の気体調質装置のいずれにしても、独立して使用される場合でも併用される場合でも、一定量のパージ気体を必要とする。これは、吸着剤の気体調質装置については、吸着剤の再生を行って、気体分離性能を一定以上に保つためである。また、分離膜の気体調質装置においても、分離膜の気体分離性能を一定以上に保つためである。

特開２００６−１１６５００号公報（第１頁）

気体分離装置のパージ方法及び気体分離装置に関して解決しようとする問題点は、吸着剤の気体調質装置と分離膜の気体調質装置のいずれにしても、又はこれらを単に接続しても、それぞれの気体調質装置において一定量のパージ気体が必要不可欠であり、パージされた気体は当然ながら製品空気にならず、運転効率を向上できないことにある。このため、エネルギーを浪費し、稼働コストを低減できないことが課題になる。
そこで本発明の目的は、吸着剤の気体調質装置と分離膜の気体調質装置を併用する際に、吸着剤を再生するため、及び分離膜の性能を維持するためのパージ工程を連係させて合理的に行うことで、運転効率を向上させることができる気体分離装置のパージ方法及び気体分離装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明に係る気体分離装置のパージ方法の一形態によれば、吸着剤が充填された二つの吸着塔のうち一方へ圧縮気体を導いて該圧縮気体の気体成分の一部が吸着除去された気体を吐出させる吸着工程、及び該吸着工程によって気体成分が調整された圧縮気体の一部を、前工程で前記気体成分の一部を吸着した他方の吸着塔へ導いて、吸着能力が低下した吸着剤から吸着された前記気体成分を脱着させると共に排気させて該吸着剤を再生させるようにパージをするパージ工程を並行して行い、これらの吸着工程とパージ工程とを二つの吸着塔の間で実質的に交互に行うことで気体成分が調整された製品気体を連続的に吐出させる吸着剤の気体調質装置と、気体成分を分離できる分離膜である中空糸膜の結束体に圧縮気体を導いて気体成分が調整された製品気体を連続的に吐出させる分離膜の気体調質装置とを併用する気体分離装置のパージ方法であって、前記吸着剤の気体調質装置の下流に前記分離膜の気体調質装置を接続させて両気体調質装置によって気体成分が調整された製品気体を連続的に吐出させ、該分離膜の気体調質装置から分離除去されて放出される分離膜パージ気体を、前記吸着剤の気体調質装置の前記吸着工程によって気体成分が調整された圧縮気体の一部である吸着剤用のパージ気体に合流させ、該吸着剤の気体調質装置のパージ工程に用いる吸着剤用のパージ気体として供給する。

また、本発明に係る気体分離装置のパージ方法の一形態によれば、前記吸着剤の気体調質装置の前記吸着工程によって気体成分が調整された圧縮気体の一部である吸着剤用のパージ気体を導く通気路にエゼクタを配設し、該エゼクタの真空ポートに接続された前記分離膜パージ気体を導く通気路を介し、該分離膜パージ気体を吸引して前記吸着剤用のパージ気体として合流させることを特徴とすることができる。
また、本発明に係る気体分離装置のパージ方法の一形態によれば、前記吸着剤の気体調質装置の前記パージ工程においてパージによる排気を止めて前記二つの吸着塔の昇圧をする際に、前記分離膜パージ気体の圧力上昇を防止するように、該分離膜パージ気体を大気放出させることを特徴とすることができる。

また、本発明に係る気体分離装置の一形態によれば、吸着剤が充填された二つの吸着塔のうち一方へ圧縮気体を導いて該圧縮気体の気体成分の一部が吸着除去された気体を吐出させる吸着工程、及び該吸着工程によって気体成分が調整された圧縮気体の一部を、前工程で前記気体成分の一部を吸着した他方の吸着塔へ導いて、吸着能力が低下した吸着剤から吸着された前記気体成分を脱着させると共に排気させて該吸着剤を再生させるようにパージをするパージ工程を並行して行い、これらの吸着工程とパージ工程とを二つの吸着塔の間で実質的に交互に行うことで気体成分が調整された製品気体を連続的に吐出させる吸着剤の気体調質装置と、気体成分を分離できる分離膜である中空糸膜の結束体に圧縮気体を導いて気体成分が調整された製品気体を連続的に吐出させる分離膜の気体調質装置とを併用する気体分離装置であって、前記吸着剤の気体調質装置及び前記分離膜の気体調質装置によって気体成分が調整された製品気体を連続的に吐出させるように、前記吸着剤の気体調質装置の下流に前記分離膜の気体調質装置を接続させ、該分離膜の気体調質装置から分離除去されて放出される分離膜パージ気体を、前記吸着剤の気体調質装置の前記吸着工程によって気体成分が調整された圧縮気体の一部である吸着剤用のパージ気体に合流させ、該吸着剤の気体調質装置のパージ工程に用いる吸着剤用のパージ気体として供給するように、前記吸着剤用のパージ気体と前記分離膜パージ気体との合流部を備える。

また、本発明に係る気体分離装置の一形態によれば、前記合流部が、前記吸着剤の気体調質装置の前記吸着工程によって気体成分が調整された圧縮気体の一部である吸着剤用のパージ気体を導く管路に配設されたエゼクタと、前記分離膜パージ気体を吸引して前記吸着剤用のパージ気体として合流させるように、前記分離膜パージ気体を導く管路が前記エゼクタの真空ポートに接続されていることによって設けられていることを特徴とすることができる。
また、本発明に係る気体分離装置の一形態によれば、前記吸着剤の気体調質装置の前記パージ工程においてパージによる排気を止めて前記二つの吸着塔の昇圧をする際に、前記分離膜パージ気体の圧力上昇を防止するように、該分離膜パージ気体を大気放出させると共に大気側からの流れを規制する逆止機能を備える弁を備えることを特徴とすることができる。

本発明に係る気体分離装置のパージ方法及び気体分離装置によれば、吸着剤を再生するため、及び分離膜の性能を維持するためのパージ工程を連係させて合理的に行うことができ、運転効率を向上させることができるという特別有利な効果を奏する。

本発明に係る気体分離装置の形態例を示す回路図である。本発明に用いる気体分離膜の形態例を説明する模式図である。

以下、本発明に係る気体分離装置及びそのパージ方法の形態例を添付図面（図１及び図２）に基づいて詳細に説明する。
先ず、吸着剤が充填された二つの吸着塔１０、２０に、圧縮気体を交互に供給して吸着剤の吸着効果を利用すると共に交互にパージを行って吸着剤の再生を行い、気体成分が調整された製品気体を連続的に得るように構成された吸着剤の気体調質装置１の基本形態例について、図１に基づいて説明する。

１０は第１吸着塔であり、２０は第２吸着塔である。以下、記載を簡略化するため、第１吸着塔１０を「Ａ塔」と、第２吸着塔２０を「Ｂ塔」と記載することがある。これらの第１吸着塔１０（Ａ塔）及び第２吸着塔２０（Ｂ塔）には、導入された圧縮気体の気体成分の一部を吸着して気体成分の濃度を調整する吸着剤が充填されている。
この各吸着塔１０、２０へは、圧縮気体導入路４０から切換バルブ４１を介して圧縮空気が導入される。

１１は第１吸入通路であり、Ａ塔に圧縮気体を導く通路となっている。また、２１は第２吸入通路であり、Ｂ塔に圧縮気体を導く通路となっている。
１２は第１排出通路であり、Ａ塔から製品気体を吐出させる通路となっている。また、２２は第２排出通路であり、Ｂ塔から製品気体を吐出させる通路となっている。

３０は吸着塔間接続路であり、Ａ塔とＢ塔を連通する通路となっている。この吸着塔間接続路３０は、各吸着塔１０、２０の排出通路１２、２２が連通されている側に接続されている。これは、吸着塔１０、２０に導入されたばかりの気体成分の濃度が調整されていない圧縮気体でなく、その濃度が調整された圧縮気体を一方の吸着塔から他方の吸着塔へ導くためである。
そして、この吸着塔間接続路３０中途部には、パージ用の気体流量を調整する手段として流量制御弁３２、及び後述する合流部３７が配設されている。

１３は第１パージ用排気通路であり、Ｂ塔で調整された一部が吸着塔間接続路３０を介してＡ塔に導かれ吸着剤から吸着された気体成分を脱着してその吸着剤を再生させたパージ気体を排気させる通路となっている。２３は第２パージ用排気通路であり、Ａ塔で調整された一部が吸着塔間接続路３０を介してＢ塔に導かれ吸着剤から吸着された気体成分を脱着してその吸着剤を再生させたパージ気体を排気させる通路となっている。

１５は排気バルブであり、第１パージ用排気通路１３及び第２パージ用排気通路２３に接続され、パージ用の排気を管理するように開閉制御手段（図示せず）によって制御されて作動する電磁弁である。
１４はパージ排気用集合路であり、第１パージ用排気通路１３と第２パージ用排気通路２３を集合させた通路である。すなわち、このパージ排気用集合路１４は、第１パージ用排気通路１３及び第２パージ用排気通路２３のそれぞれの一部を構成している。
１６はパージ用サイレンサであり、排気バルブ３２の排気側に接続されている。パージの際の排気音を消音するために設けられている。

４０は圧縮気体導入路であり、圧縮気体の発生源側に接続されて圧縮気体を導く気体通路である。この圧縮気体導入路４０は、分岐されて第１吸入通路１１、第２吸入通路２１が構成されている。

１７は第１逆止弁であって、２７は第２逆止弁であり、第１排出通路１２及び第２排出通路２２のそれぞれの中途部にそれぞれの吸着塔１０、２０側への流れを規制するように設けられている。この第１逆止弁１７、及び第２逆止弁２７は、製品気体が好適に排出されるように逆流することを防止するチェックバルブである。
４２は吸着剤の気体調質装置の製品気体吐出用集合路であり、第１排出通路１２と第２排出通路２２を集合させた通路である。この製品気体吐出用集合路４２を通って所定の供給先に製品気体が供給される。その所定の供給先が、本形態例では分離膜の気体調質装置２になっている。

次に、気体成分を分離できる分離膜である中空糸膜の結束体に圧縮気体を導いて気体成分が調整された製品気体を連続的に吐出させる分離膜の気体調質装置２の基本形態例について説明する。
図２は、本発明に使用される分離膜の例として、窒素富化膜であって自己パージ型の中空糸膜を模式的に説明している。図２に示すように、圧縮空気を、中空糸膜の内部を通過するように流すことで、その中空糸膜の内部よりも圧力の小さい外部へ酸素（Ｏ２）、二酸化炭素（ＣＯ２）及び水分（Ｈ２Ｏ）の濃度が高い空気がパージされ、窒素（Ｎ２）の濃度が高い空気を製品空気として排出することができる。なお、吸着剤の気体調質装置１から供給される圧縮空気の圧力としては例えば０．５ＭＰａであり、中空糸膜の外部の圧力は例えば大気圧〜０．１ＭＰａであることで、適切に運転できる。

また、図１に示すように、５０は分離膜装置本体であり、この内部に中空糸膜の結束体を構成要素とするエレメントが組み込まれている。この分離膜装置本体５０の導入口５０ａへと吸着剤の気体調質装置１の製品気体吐出用集合路４２が接続され、排出口５０ｂから電磁弁５５へと接続されており、製品気体吐出路５６から製品気体が排出されるように設けられている。

次に、本発明の係る気体分離装置の特徴となる構成について説明する。
先ず、本発明では、吸着剤の気体調質装置１及び分離膜の気体調質装置２によって気体成分が調整された製品気体を連続的に吐出させるように、吸着剤の気体調質装置１の下流に分離膜の気体調質装置２が接続されている。

例えば、分離膜の気体調質装置２に窒素富化膜を用いて、窒素富化空気を生産するための気体分離装置においては、吸着剤の気体調質装置１で主に水分と二酸化炭素を吸着し、分離膜（窒素富化膜）の気体調質装置２で主に酸素と二酸化炭素を除去するように構成できる。

３７は合流部であり、分離膜の気体調質装置２から分離除去されて放出される分離膜パージ気体を、吸着剤の気体調質装置１のパージ工程に用いる吸着剤用のパージ気体として供給するように、吸着剤の気体調質装置１の吸着工程によって気体成分が調整された圧縮気体の一部である吸着剤用のパージ気体に合流させる部位になっている。

これによれば、分離膜パージ気体を無駄にしないで、吸着剤用のパージ気体として利用できるため、吸着剤の気体調質装置１で自己生産させる吸着剤用のパージ気体の量を低減でき、システム全体としてのパージ気体量を大幅に低減することができる。従って、運転効率を高めることができ、エネルギーの消費を低減して稼働コストを低減できる。

そして、本形態例の合流部３７は、吸着剤の気体調質装置１の吸着工程によって気体成分が調整された圧縮気体の一部である吸着剤用のパージ気体を導く通気路としての管路３１に配設されたエゼクタ３８と、分離膜パージ気体を吸引して吸着剤用のパージ気体として合流させるように、分離膜パージ気体を導く通気路としての管路５１がエゼクタ３８の真空ポート３８ａに接続されていることによって設けられている。

これによれば、エゼクタ３８の効果で、分離膜パージ気体が吸引されて、吸着剤の気体調質装置１によって自己生産された吸着剤用のパージ気体と混合される状態となり、両者が合流して吸着剤用のパージ気体となって利用される。このように吸着剤の気体調質装置１によって自己生産された吸着剤用のパージ気体がエゼクタ３８の駆動源になって、分離膜パージ気体が吸引されるため、中空糸膜の外部の圧力を低い状態に保つことでき、結果的に分離膜の気体調質装置２の気体分離効率を高めることができる。

また、合流部３７は、吸着塔間接続路３０の中途部に設けられている。そして、その中途部には流量制御弁３２が合流部３７の上流側に隣接するように接続されている。本形態例の吸着塔間接続路３０は、中途部で２列に分岐されて一対の分岐路が形成され、その一対の分岐路の間に吸着剤用のパージ気体を導く管路３１が連通されている。そして、その管路３１を、吸着剤用のパージ気体が流量制御弁３２からエゼクタ３８の方向へ常に流れるように、４つの逆止弁（第３逆止弁３３、第４逆止弁３４、第５逆止弁３５、第６逆止弁３６）が配設されている。

これによれば、図１に示す状態から排気バルブ１５が開いて吸着剤用のパージ気体が排気されるときは、Ｂ塔で吸着工程が行われ、Ａ塔でパージ工程が行われる。この際に、Ｂ塔で吸着工程が行われて乾燥されるなど調整された気体は、製品気体（１次処理気体）として第２排出通路２２、第２逆止弁２７、製品気体吐出用集合路４２を通って分離膜の気体調質装置２へ導入されると共に、一部が吸着剤用のパージ気体として、第４逆止弁３４、流量制御弁３２、合流部３７を構成するエゼクタ３８及び第５逆止弁３５を通ってＡ塔へ導入される。その後、第１吸入通路１１、切換バルブ４１、排気バルブ１５を通ってサイレンサ１６より大気に放出される。反対に図１の状態から切換バルブ４１が切換り、Ａ塔で吸着工程が行われ、Ｂ塔でパージ工程が行われるときは、Ａ塔で吸着工程が行われて乾燥されるなど調整された気体は、製品空気（１次処理気体）として第１排出通路１２、第１逆止弁１７、製品気体吐出用集合路４２を通って分離膜の気体調質装置２へ排出されると共に、一部が吸着剤用のパージ気体として、第３逆止弁３３、流量制御弁３２、合流部３７を構成するエゼクタ３８及び第６逆止弁３６を通ってＢ塔へ導入される。その後、第２吸入通路２１、切換バルブ４１、排気バルブ１５を通ってサイレンサ１６より大気に放出される。

また、５３はリリーフ弁であり、所定の内部圧力で開放する共に大気側からの流れを規制する逆止機能を備える弁の一例である。このリリーフ弁５３は、吸着剤の気体調質装置１のパージ工程においてパージによる排気を止めて二つの吸着塔１０、２０の昇圧をする際に、分離膜パージ気体の圧力上昇を防止するように、所定の圧力で開放するように設定されて、その分離膜パージ気体を大気放出させるように設けられていると共に大気側からの流れを規制する逆止機能を備える。本形態例では、分離膜パージ気体を導く管路５１の中途部に設けられている。なお、このリリーフ弁５３を、大気側からの流れを規制する逆止弁（図示せず）に代えてもよい。この逆止弁の場合も、吸着剤の気体調質装置１が吸着工程やそれに伴うパージ工程では分離膜パージ気体を導く管路５１は大気圧から負圧であるため分離膜パージ気体はこの逆止弁から大気に放出されることは無いが、均圧工程時のように分離膜パージ気体を導く管路５１に背圧（正圧）がかかる場合はこの逆止弁から大気に放出される。
これによれば、分離膜パージ気体の圧力上昇を防止して分離効率が低下することを防止できる。従って、分離膜の気体調質装置２の稼働時においては常に分離膜パージ気体が適切に生じることになるため、吸着剤の気体調質装置１の吸着塔の切り替え時にも気体分離性能が低下しない。

特に、吸着剤の気体調質装置１の運転効率を高めるために吸着塔の切り替え時に排気バルブ１５を閉じて二つの吸着塔１０、２０が同圧になるように昇圧をする均圧工程時（図１参照）においては、排気バルブ１５が閉じて吸着剤の気体調質装置１のパージ排出回路が閉塞されるため、分離膜再生用パージ回路に背圧がかかろうとするが、リリーフ弁５３が作動することで、一定以上の背圧はかからない。

ところで、分離膜の気体調質装置２内の分離膜は、不使用時には、吸気口が切換バルブ４１によって塞がれて排気口が排気バルブ１５によって塞がれると共に、製品気体の排出口が電磁弁５５によって塞がれ、リリーフ弁５３も閉じた状態になるため、外気と遮断されて吸湿を防ぎ、所定の濃度に調質された製品気体排出までの起動時間を短縮できる。

以上に説明した本発明の気体分離装置によれば、吸着剤の種類と、分離膜の種類とを適宜に選択することで、所望の気体成分の濃度を調整する装置として応用できるもので、それらの特定の気体調質にかかる運転効率を向上できるものとして有効に利用できるものになっている。

以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。

１吸着剤の気体調質装置
２分離膜の気体調質装置
１０第１吸着塔
１１第１吸入通路
１２第１排出通路
１３第１パージ用排気通路
１４パージ排気用集合路
１５排気バルブ
１６パージ用サイレンサ
１７第１逆止弁
２０第２吸着塔
２１第２吸入通路
２２第２排出通路
２３第２パージ用排気通路
２７第２逆止弁
３０吸着塔間接続路
３１吸着剤用のパージ気体を導く管路
３２流量制御弁
３３第３逆止弁
３４第４逆止弁
３５第５逆止弁
３６第６逆止弁
３７合流部
３８エゼクタ
３８ａ真空ポート
４０圧縮気体導入路
４１切換バルブ
４２製品気体吐出用集合路
５０分離膜装置本体
５１分離膜パージ気体を導く管路
５３リリーフ弁
５５電磁弁
５７第７逆止弁

Claims

吸着剤が充填された二つの吸着塔のうち一方へ圧縮気体を導いて該圧縮気体の気体成分の一部が吸着除去された気体を吐出させる吸着工程、及び該吸着工程によって気体成分が調整された圧縮気体の一部を、前工程で前記気体成分の一部を吸着した他方の吸着塔へ導いて、吸着能力が低下した吸着剤から吸着された前記気体成分を脱着させると共に排気させて該吸着剤を再生させるようにパージをするパージ工程を並行して行い、これらの吸着工程とパージ工程とを二つの吸着塔の間で実質的に交互に行うことで気体成分が調整された製品気体を連続的に吐出させる吸着剤の気体調質装置と、気体成分を分離できる分離膜である中空糸膜の結束体に圧縮気体を導いて気体成分が調整された製品気体を連続的に吐出させる分離膜の気体調質装置とを併用する気体分離装置のパージ方法であって、
前記吸着剤の気体調質装置の下流に前記分離膜の気体調質装置を接続させて両気体調質装置によって気体成分が調整された製品気体を連続的に吐出させ、該分離膜の気体調質装置から分離除去されて放出される分離膜パージ気体を、前記吸着剤の気体調質装置の前記吸着工程によって気体成分が調整された圧縮気体の一部である吸着剤用のパージ気体に合流させ、該吸着剤の気体調質装置のパージ工程に用いる吸着剤用のパージ気体として供給することを特徴とする気体分離装置のパージ方法。
前記吸着剤の気体調質装置の前記吸着工程によって気体成分が調整された圧縮気体の一部である吸着剤用のパージ気体を導く通気路にエゼクタを配設し、該エゼクタの真空ポートに接続された前記分離膜パージ気体を導く通気路を介し、該分離膜パージ気体を吸引して前記吸着剤用のパージ気体として合流させることを特徴とする請求項１記載の気体分離装置のパージ方法。
前記吸着剤の気体調質装置の前記パージ工程においてパージによる排気を止めて前記二つの吸着塔の昇圧をする際に、前記分離膜パージ気体の圧力上昇を防止するように、該分離膜パージ気体を大気放出させることを特徴とする請求項１又は２記載の気体分離装置のパージ方法。
吸着剤が充填された二つの吸着塔のうち一方へ圧縮気体を導いて該圧縮気体の気体成分の一部が吸着除去された気体を吐出させる吸着工程、及び該吸着工程によって気体成分が調整された圧縮気体の一部を、前工程で前記気体成分の一部を吸着した他方の吸着塔へ導いて、吸着能力が低下した吸着剤から吸着された前記気体成分を脱着させると共に排気させて該吸着剤を再生させるようにパージをするパージ工程を並行して行い、これらの吸着工程とパージ工程とを二つの吸着塔の間で実質的に交互に行うことで気体成分が調整された製品気体を連続的に吐出させる吸着剤の気体調質装置と、気体成分を分離できる分離膜である中空糸膜の結束体に圧縮気体を導いて気体成分が調整された製品気体を連続的に吐出させる分離膜の気体調質装置とを併用する気体分離装置であって、
前記吸着剤の気体調質装置及び前記分離膜の気体調質装置によって気体成分が調整された製品気体を連続的に吐出させるように、前記吸着剤の気体調質装置の下流に前記分離膜の気体調質装置を接続させ、該分離膜の気体調質装置から分離除去されて放出される分離膜パージ気体を、前記吸着剤の気体調質装置の前記吸着工程によって気体成分が調整された圧縮気体の一部である吸着剤用のパージ気体に合流させ、該吸着剤の気体調質装置のパージ工程に用いる吸着剤用のパージ気体として供給するように、前記吸着剤用のパージ気体と前記分離膜パージ気体との合流部を備えることを特徴とする気体分離装置。
前記合流部が、前記吸着剤の気体調質装置の前記吸着工程によって気体成分が調整された圧縮気体の一部である吸着剤用のパージ気体を導く管路に配設されたエゼクタと、前記分離膜パージ気体を吸引して前記吸着剤用のパージ気体として合流させるように、前記分離膜パージ気体を導く管路が前記エゼクタの真空ポートに接続されていることによって設けられていることを特徴とする請求項４記載の気体分離装置。
前記吸着剤の気体調質装置の前記パージ工程においてパージによる排気を止めて前記二つの吸着塔の昇圧をする際に、前記分離膜パージ気体の圧力上昇を防止するように、該分離膜パージ気体を大気放出させると共に大気側からの流れを規制する逆止機能を備える弁を備えることを特徴とする請求項４又は５記載の気体分離装置。