JPH09225246A

JPH09225246A - ガス分離装置

Info

Publication number: JPH09225246A
Application number: JP8038129A
Authority: JP
Inventors: Hiroya Shida; 坦也志田; Toshihiro Sato; 敏浩佐藤; Masabumi Kawashima; 正文川島
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1996-02-26
Filing date: 1996-02-26
Publication date: 1997-09-02

Abstract

(57)【要約】【課題】ガス圧力の偏りを解消し、タンクの小形化を可
能にしてガスの分離性能が向上するガス分離装置を提供
する。【解決手段】両端にガス流入出口２，３が設けられたタ
ンク１内に、外周多孔板５および内周多孔板６の間に吸
着剤１０が充填されてなるガス吸着層４を設け、このガ
ス吸着層４とタンク内壁との間に外周通路１１を形成す
るとともにガス吸着層４の内部に中央通路１２を形成
し、これら外周通路１１および中央通路１２にこれら通
路内のガスの流れ方向に沿って体積が変化する圧力調整
スペーサ１８，１９を設け、これら圧力調整スペーサ１
８，１９が外周通路１１および中央通路１２内のガス圧
を均等化させることによりガスを吸着剤１０に均等に接
触させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のガスが混合
された混合ガスから特定のガスを分離するなどに用いら
れるガス分離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば空気中から酸素ガスや窒素ガスを
分離したり、ボイラの燃焼排ガスからＳＯ₂ ガスやＣＯ
₂ ガスなどを分離除去する手段として、圧力スイング式
ガス分離装置が用いられている。

【０００３】従来の圧力スイング式ガス分離装置につい
て、図４にもとづき説明する。図４に示す従来の圧力ス
イング式ガス分離装置は、塔状タンク１０１の上下両端
に上部ガス流入出口１０２および下部ガス流入出口１０
３が形成されているとともに、このタンク１０１内に吸
着層１０４が設けられている。吸着層１０４はガス吸着
剤１０５、例えば大きさ２mm以下のゼオライトのような
セラミック粒、活性炭粒などを充填して構成されてい
る。吸着層１０４の上下端部は多孔仕切り板１０６，１
０７および金網１０８，１０９にて仕切られているとと
もにこれら多孔仕切り板１０６，１０７により機械的に
支持されている。塔状タンク１０１の上端板と上部多孔
仕切り板１０６の間、およびタンク１０１の下端板と下
部多孔仕切り板１０７の間には、それぞれ上部ガス流入
出口１０２および下部ガス流入出口１０３に連通した圧
力室１１０，１１１が形成されている。上部圧力室１１
０にはこの圧力室１１０の容積を小さくするための小径
粒体１１２が装填されている。なお、１１３はガス吸着
剤１０５を充填するための注入口である。

【０００４】このような構造の圧力スイング式ガス分離
装置は、図示しない圧縮ポンプを通じて下部ガス流入出
口１０３から未分離ガス、例えば空気が実線で示すよう
に圧入され、この未分離ガスは下部圧力室１１１から下
部多孔仕切り板１０７および金網１０９を通過して吸着
層１０４に送られる。吸着層１０４内では酸素以外の空
気成分がゼオライトなどのガス吸着剤１０５に吸着さ
れ、したがって酸素が分離される。この酸素は金網１０
８、上部多孔仕切り板１０６を通じて上部圧力室１１０
に抜け、上部ガス流入出口１０２から取り出すことがで
きる。したがって、ガス吸着剤１０５の吸着作用により
空気から酸素を分離し、この酸素を取り出すことができ
る。

【０００５】そして、ガス吸着剤１０５に吸着された酸
素以外の空気成分（廃ガス）は、上部ガス流入出口１０
２を閉止した状態で下部ガス流入出口１０３から図示し
ない減圧ポンプなどで真空吸引される。すなわち、タン
ク１０１内を真空吸引すると、ガス吸着剤１０５に吸着
されている廃ガスが脱気され、このような廃ガスは破線
で示すように下部ガス流入出口１０３を通じて排出する
ことができる。したがって、ガス吸着剤１０５から廃ガ
スの脱着がなされる。

【０００６】一方、図５に示す他の従来の圧力スイング
式ガス分離装置は、上部ガス流入出口１０２および下部
ガス流入出口１０３を備えた塔状タンク１０１内に、円
筒形の吸着層１２４が形成されている。円筒形吸着層１
２４は外周多孔板１２５および内周多孔板１２６を有
し、これら多孔板１２５，１２６の内側に金網１２７，
１２８を備え、かつ上部仕切り板１２９と下部仕切り板
１３０を有している。これら多孔板１２５，１２６およ
び上部仕切り板１２９、下部仕切り板１３０に囲まれた
空間にゼオライト等の吸着剤１０５が充填されている。
このような円筒形吸着層１２４はタンク１０１の内周壁
との間に環状の外周通路１３１を形成してあり、かつ内
周多孔板１２６の内部に中央通路１３２を形成してあ
る。外周通路１３１は下部圧力室１３３を通じて下部ガ
ス流入出口１０３に連通しているとともに、中央通路１
３２は上部ガス流入出口１０２に連通している。

【０００７】このような構造の圧力スイング式ガス分離
装置は、図示しない圧縮ポンプを通じて下部ガス流入出
口１０３から未分離ガス、例えば空気が圧入され、この
未分離ガスは下部圧力室１３３より外周通路１３１を経
て外周多孔板１２５および金網１２７を通過し、吸着層
１２４に送られる。吸着層１２４内では酸素以外の空気
成分がゼオライトなどのガス吸着剤１０５に吸着され、
したがって酸素のみが分離されて通過する。この酸素は
金網１２８、内周多孔板１２６を通じて中央通路１３２
に抜け、この中央通路１３２より上部ガス流入出口１０
２を経て取り出すことができる。したがって、このよう
な構造の場合もガス吸着剤１０５の吸着作用により空気
から酸素を分離して取り出すことができる。

【０００８】そして、ガス吸着剤１０５に吸着された酸
素以外の空気成分（廃ガス）は、上部ガス流入出口１０
２を閉止した状態で下部ガス流入出口１０３から図示し
ない減圧ポンプなどで真空吸引すると、上記ガス吸着剤
１０５に吸着されている廃ガスが脱気され、この廃ガス
は外周通路１３１から下部圧力室１３３を経て下部ガス
流入出口１０３より排出される。したがって、ガス吸着
剤１０５から廃ガスの脱着がなされる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のガス分離装置は、下部ガス流入出口１０３から圧入
された未分離ガスを吸着層１０４の全体に亘り一様に流
すことが難しいという問題がある。

【００１０】すなわち、図４に示す構造の場合は、下部
圧力室１１１で未分離ガスを半径方向に拡散するように
なっているが、下部圧力室１１１内では半径方向の圧力
分布が不均一になり易く、また図５に示す構造の場合は
未分離ガスを環状の外周通路１３１内で軸（上下）方向
へ分散させるようになっているが、この外周通路１３１
内では軸（上下）方向への圧力分布が偏り易い。したが
って、このような不均一な圧力分布であると、多孔板か
ら吸着層に流入するガスの流速が場所により不均一にな
り、ガス吸着剤１０５の全体に亘り未分離ガスが均等に
接触しなくなる。このためガスの分離性能が低下する。

【００１１】そして、一基の塔状タンクで多量のガス分
離を行わせようとすると、タンクを大容量にする必要が
あるが、特に図４の構造の場合は、吸着層１０４中を移
動するガスの流速で吸着剤１０５が浮動化するのを避け
るためガス流速を一定値以下に抑える必要があることか
ら、タンク１０１および吸着層１０４の直径Ｄを大きく
する必要があり、このため下部圧力室１１１内の半径方
向の圧力分布は一層不均一になり易く、しかもタンクが
大型化するという不具合がある。

【００１２】また、上部ガス流入出口１０２および下部
ガス流入出口１０３は、ここにガスが滞留したり残存し
ないように極力小さいことが望まれており、図４に示さ
れるガス分離装置においてタンク１０１および吸着層１
０４の直径Ｄを大きくすると、上部ガス流入出口１０２
および下部ガス流入出口１０３の開口径ｄと、タンク１
０１および吸着層１０４の直径Ｄとの直径比（ｄ：Ｄ）
が１：５〜１：１０と大きくなり、流入されたガスは面
積比で２５〜１００倍に急拡大して流れるようになり、
このこともガスが偏流する原因になる。

【００１３】一方、図５に示す円筒形吸着層１２４を使
用する装置の場合は、多量のガス分離を行わせようとす
ると外周通路１３１の軸方向の長さ（高さ）Ｈを大きく
する必要があり、この場合もタンクが大型化するという
不具合がある。

【００１４】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、ガス圧力の偏りを
解消し、タンクの小形化を可能にしてガスの分離性能が
向上するガス分離装置を提供しようとするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１の発明は、両端にガス流入出口が設けられたタ
ンクと；上記タンク内に収容され、外周部に外周多孔板
を有するとともにこの外周多孔板と上記タンク内壁との
間に外周通路が形成され、内周部に内周多孔板を有する
とともにこの内周多孔板の内側に少なくとも一方のガス
流入出口に連通される中央通路が形成され、これら外周
多孔板と内周多孔板との間に吸着剤が充填された筒形の
ガス吸着層と；上記タンク内の少なくとも一端に設けら
れ、この端部側の上記ガス流入出口に連通されるととも
に上記外周通路に対して周方向に沿って均等に連通され
た分配通路と；上記外周通路および中央通路の少なくと
も一方に設けられ、これら外周通路および中央通路内の
ガスの流れ方向に沿って体積が変化してガス圧を均等化
させる圧力調整部材と；を具備していることを特徴とす
るガス分離装置である。

【００１６】このような構成によれば、一方のガス流入
出口から送り込まれた未分離ガスは外周通路を経て外周
多孔板より吸着層内の吸着剤に達し、このガス吸着剤で
所定のガス以外の成分が吸着され、よって所定のガスが
分離される。このガスは内周多孔板から中央通路を経て
他方のガス流入出口から取り出すことができる。この場
合、外周通路および中央通路の少なくとも一方に圧力調
整部材を設け、この圧力調整部材はガスの流れ方向に沿
って体積が変化して外周通路および／または中央通路の
ガス圧を均等化するから、外周通路および／または中央
通路からガス吸着層に流入および流出するガス流速はこ
れら外周通路および／または中央通路の全体に亘り均等
になる。したがって、未分離ガスはガス吸着層の全体に
亘り均等に流れるようになり、吸着剤に接する機会が均
等になる。このことからガス吸着性能が高くなり、ガス
の分離性能が向上する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下本発明について、図１に示す
第１の実施の形態にもとづき説明する。図面は圧力スイ
ング式ガス分離装置を示し、図中１は板金製の塔状タン
クである。このタンク１の上部には側方に開口した上部
ガス流入出口２が設けられているとともに、下部には下
方に向けて開口した下部ガス流入出口３が形成されてい
る。

【００１８】タンク１内には、円筒形の吸着層４が設け
られている。この吸着層４は外周多孔板５および内周多
孔板６を有し、これら多孔板５，６の内側に金網７，８
を備えているとともに、下端に下部仕切り板９を有して
いる。これら多孔板５，６および下部仕切り板９に囲ま
れた空間には例えば大きさ２mm以下のゼオライト等のよ
うな吸着剤１０が充填されている。このような円筒形吸
着層４はタンク１の内周壁との間に環状の外周通路１１
を構成しており、この外周通路１１の下端は上記下部仕
切り板９にて閉塞されている。また、内周多孔板６の内
部には軸方向に延びる中央通路１２が形成されており、
この中央通路１２は下端が下部ガス流入出口３に連通し
ている。

【００１９】タンク１の上部には分配通路に相当する分
配パイプ１３が設けられており、この分配パイプ１３は
上記外周通路１１の上端部に位置して環状に配置されて
いる。この分配パイプ１３には、上記上部ガス流入出口
２が接線方向に連通されているとともに、この分配パイ
プ１３の下面には、周方向に沿って等間隔をなす通孔１
４…が開口されており、これら通孔１４…は外周通路１
１に連通している。したがって、上部ガス流入出口２か
らガスを供給すると、ガスは分配パイプ１３内を旋回
し、通孔１４…を通じて外周通路１１の上端に送られる
ようになっている。

【００２０】なお、吸着層４の上端には抵抗調整用の粒
状体１５および空隙を小さくするための小径粒体１６が
装填されている。また、１７はガス吸着剤１０を投入す
るための注入口である。

【００２１】上記外周通路１１および中央通路１２には
ガス圧を均等にするための圧力調整部材に該当する圧力
調整スペーサ１８および１９が設けられている。外周通
路１１に設けられた圧力調整スペーサ１８は、外周通路
１１に沿って連続した環状をなしており、内面には上方
に向かって細くなるテーパ面を有している。なお、この
圧力調整スペーサ１８は、外周通路１１の周方向に連続
していなくてもよく、周方向に沿って部分的に設けても
よい。要するに、圧力調整スペーサ１８を設けることに
より外周通路１１の断面積は上部が広く、下部に向かっ
て狭くなるように構成されておればよい。

【００２２】また、中央通路１２に設けられた圧力調整
スペーサ１９は中央通路１２の上端を閉止しているとと
もに、下部は下方に向かって小径となる楔形のテーパ形
状をなしている。要するに、この圧力調整スペーサ１９
は中央通路１２の断面積が上部で狭く、下部に向かって
広くなるように構成しておればその構造はどのようなも
のであってもよい。

【００２３】このような構成の圧力スイング式ガス分離
装置の作用を説明する。図示しない圧縮ポンプを通じ
て、上部ガス流入出口２から未分離ガス、例えば空気を
圧入すると、この未分離ガスは分配パイプ１３内を旋回
し、通孔１４…を通じて外周通路１１の上端に送られ
る。この場合、未分離ガスが分配パイプ１３内を旋回す
ること、および通孔１４…が分配パイプ１３の下面にそ
の周方向に沿って等間隔に開口されていることから、外
周通路１１には全周に亘り上端から均等に未分離ガスが
送り込まれるようになる。

【００２４】外周通路１１の上端に供給された未分離ガ
スは外周通路１１を下方に向けて流れ、その過程で外周
多孔板５および金網７を通過して吸着層４内に流入す
る。この場合、外周通路１１には上部の断面積を広く
し、下部に向かって狭くする圧力調整スペーサ１８が設
けられているから、外周通路１１内は上下方向に沿って
ガス圧が均等になる。つまり、本来は分配パイプ１３の
通孔１４…に近いところでガス圧が高く、通孔１４…か
ら遠ざかる程ガス圧が低くなるが、圧力調整スペーサ１
８を設けたことにより外周通路１１の下部で静圧が回復
されることから外周通路１１内では上下方向の圧力分布
が均等になる。このため、外周多孔板５から吸着層４内
に流入するガスの流速が外周通路１１の全体に亘り均等
になり、よって未分離ガスは吸着層４の吸着剤１０に接
する機会が均等になる。

【００２５】このようにして未分離ガスが吸着剤１０に
接すると、所定のガス、例えば酸素以外のガス成分は吸
着剤１０に吸着され、酸素が分離される。分離された酸
素は金網８および内周多孔板６を通過して中央通路１２
に流出する。この酸素は中央通路１２から下部ガス流入
出口３を通じて取り出すことができる。

【００２６】この場合、中央通路１２にも上部の断面積
が狭く、下部に向かって広くする圧力調整スペーサ１９
が設けられているから、中央通路１２内のガス圧も上下
方向に沿って均等になる。このため、内周多孔板６から
中央通路１２に向かって流出する酸素の流速が中央通路
１２の全体に亘り均等化する。

【００２７】このことは吸着層４内を流れるガスの流速
を均等化することになり、ガスが吸着剤１０に接する機
会を均等化するので、ガスの吸着性能が向上することに
なる。

【００２８】一方、ガス吸着剤１０に吸着された酸素以
外の空気成分（廃ガス）は、下部ガス流入出口３を閉止
した状態で上部ガス流入出口２より図示しない減圧ポン
プなどで真空吸引される。すなわち、タンク１内を真空
吸引すると、ガス吸着剤１０に吸着されている廃ガスが
脱気され、このような廃ガスは上部ガス流入出口２を通
じて排出することができる。したがって、ガス吸着剤１
０から廃ガスの脱着がなされる。

【００２９】この場合、中央通路１２においては下から
上にガス流が生じることになるが、中央通路１２には下
向きに細くなる圧力調整スペーサ１９が設けられている
から、この中央通路１２内ではガス圧が上下方向に沿っ
て均等になる。よって、内周多孔板６から吸着層４に流
れるガス流は全体に亘り均等な速度になる。また、外周
通路１１内においても下から上にガス流が生じることに
なるが、この外周通路１１には上向きに通路を拡大する
圧力調整スペーサ１８が設けられているから、この外周
通路１１内ではガス圧が上下方向に沿って均等になる。
よって、吸着層４から外周多孔板５を通じて外周通路１
１に流れるガス流は全体に亘り均等な速度になる。この
ことから、廃ガスの脱気性能が向上し、吸着層４の再生
が効率よく行えることになる。

【００３０】このような作用を奏する圧力スイング式ガ
ス分離装置であれば、外周部に環状の外周通路１１を備
えるからタンク１の直径を大きくしなくても吸着層４に
対するガス流入面積およびガス流出面積を大きくするこ
とができる。加えて、吸着層４内を流れるガスの流速を
均等化することができるため、ガスの分離性能が向上す
る。このことから、タンク１の直径Ｄおよび高さＨを小
さくしても大きな性能が得られ、小形化が可能になる。

【００３１】しかも、タンク１の直径Ｄを小さくするこ
とができるから、上部ガス流入出口２および下部ガス流
入出口３の開口径ｄと、タンク１の直径Ｄとの直径比
（ｄ：Ｄ）を小さくすることができ、ガスの流れが急拡
大するのが防止され、流れ経路の途中に流れが滞留する
箇所を生じることもなくなり、ガスの偏流が解消される
ことになる。

【００３２】なお、上記実施例では、外周通路１１の上
端にガスを分配する通路として、分配パイプ１３を用い
た例を説明したが、本発明はこれに限らず、例えば図２
に示す第２の実施の形態のように構成してもよい。

【００３３】すなわち、図２に示す圧力スイング式ガス
分離装置の場合は、タンク１の上端に上向きに上部ガス
流入出口２を設けるとともに、このタンク１内の上部に
上部ガス流入出口２に連なる分配圧力室２０を、仕切り
板２１にて区画して形成してある。この分配圧力室２０
の周囲は外周通路１１の上端に連通している。その他の
構成は図１の場合と同様であるから、同一番号を付して
説明を省略する。

【００３４】このような構成の場合も、上部ガス流入出
口２から圧入された未分離ガスは分配圧力室２０を通じ
て外周通路１１の全周に亘り均等に分配して供給される
ようになり、外周通路１１の圧力分布を均等にすること
ができる。

【００３５】さらに、図３は本発明の第３の実施の形態
を示す。この第３の実施の形態は、大量のガスを分離す
る大性能型圧力スイング式ガス分離装置に適用した例で
ある。同図において、塔状タンク３１の上部および下部
には、それぞれ側方に開口したガス流入出口３２ａ，３
２ｂが設けられているとともに、上部および下部の中央
にはそれぞれ上下方向に開口したガス流入出口３３ａ，
３３ｂが形成されている。

【００３６】タンク３１内には、円筒形の吸着層３４が
設けられている。この吸着層３４は外周多孔板３５およ
び内周多孔板３６を有し、これら多孔板３５，３６の内
側に金網３７，３８を備えているとともに、下端に下部
仕切り板３９を有している。これら多孔板３５，３６お
よび下部仕切り板３９に囲まれた空間には吸着剤４０が
充填されている。このような円筒形吸着層３４はタンク
３１の内周壁との間に環状の外周通路４１を構成してお
り、この外周通路４１の下端は下部仕切り板３９にて閉
塞されている。また、内周多孔板３６の内部には軸方向
に延びる中央通路４２が形成されており、この中央通路
４２は上下端がそれぞれ中央のガス流入出口３３ａおよ
び３３ｂに連通している。

【００３７】タンク３１内の上部および下部には分配通
路に相当する分配パイプ４３ａ，４３ｂが設けられてお
り、これら分配パイプ４３ａ，４３ｂは外周通路４１の
上端部および下端部に位置して環状に配置されている。
これら分配パイプ４３ａ，４３ｂには、それぞれガス流
入出口３２ａ，３２ｂが接線方向に連通されているとと
もに、周方向に沿って等間隔をなす通孔４４…が開口さ
れており、これら通孔４４…は外周通路４１に連通して
いる。

【００３８】なお、吸着層３４の上端には抵抗調整用の
粒状体４５および空隙を小さくするための小径粒体４６
が装填されている。また、４７はガス吸着剤４０を投入
するための注入口である。

【００３９】上記外周通路４１および中央通路４２には
ガス圧を均等にするための圧力調整スペーサ４８および
４９が設けられている。外周通路４１に設けられた圧力
調整スペーサ４８は、外周通路４１を上下に区画すると
ともに、これら区画された通路の断面積を、分配パイプ
４３ａ，４３ｂに近い部分で広く、分配パイプ４３ａ，
４３ｂから遠ざかるにつれて順次狭くするようにテーパ
面を有している。また、中央通路４２に設けられた圧力
調整スペーサ４９は中央通路４２を上下に区画するとと
もに、これら区画された通路の断面積を、ガス流入出口
３３ａ，３３ｂに近い部分で広く、ガス流入出口３３
ａ，３３ｂから遠ざかるにつれて順次狭くするようにテ
ーパ面を有している。

【００４０】このような構成のガス分離装置は、図示し
ない圧縮ポンプを通じて、ガス流入出口３２ａおよび３
２ｂからそれぞれ未分離ガス、例えば空気を圧入する
と、この未分離ガスは分配パイプ４３ａ，４３ｂ内を旋
回し、通孔４４…を通じて外周通路３１の上端および下
端に送られる。外周通路３１に供給された未分離ガスは
外周通路３１を軸方向に向けて流れ、その過程で外周多
孔板３５および金網３７を通過して吸着層３４内に流入
する。この場合、外周通路３１には流れの下流側に向か
って断面積を狭くする圧力調整スペーサ４８が設けられ
ているから、外周通路４１内は上下方向に沿ってガス圧
が均等になる。このため、外周多孔板３５から吸着層３
４内に流入するガスの流速が外周通路４１の全体に亘り
均等になり、よって未分離ガスは吸着層３４の吸着剤４
０に接する機会が均等になる。

【００４１】このようにして未分離ガスが吸着剤４０に
接すると、所定のガス、例えば酸素以外のガス成分は吸
着剤４０に吸着され、酸素が分離される。分離された酸
素は金網３８および内周多孔板３６を通過して中央通路
４２に流出する。この酸素は中央通路４２からそれぞれ
中央のガス流入出口３３ａ、３３ｂを通じて取り出すこ
とができる。

【００４２】この場合、中央通路４２にも流れの下流側
に向かって断面積を広くする圧力調整スペーサ４９が設
けられているから、中央通路４２内のガス圧も上下方向
に沿って均等になる。このため、内周多孔板３６から中
央通路４２に向かって流出する酸素の流速が中央通路４
２の全体に亘り均等化する。

【００４３】よって、吸着層３４内を流れるガスの流速
が均等化し、ガスが吸着剤４０に接する機会が均等化す
るので、ガスの吸着性能が向上することになる。一方、
ガス吸着剤４０に吸着された酸素以外の空気成分（廃ガ
ス）は、中央のガス流入出口３３ａ、３３ｂを閉止した
状態で側方のガス流入出口３２ａ、３２ｂより図示しな
い減圧ポンプなどで真空吸引される。このようにタンク
３１内を真空吸引すると、ガス吸着剤４０に吸着されて
いる廃ガスが脱気され、このような廃ガスは側方のガス
流入出口３２ａ，３２ｂを通じて排出することができ
る。したがって、ガス吸着剤４０から廃ガスの脱着がな
される。

【００４４】この場合、中央通路４２においては上下端
部から中央に向けてガス流が生じることになるが、中央
通路４２には上下端部に向けて細くなる圧力調整スペー
サ４９が設けられているから、この中央通路４２内では
ガス圧が上下方向に沿って均等になる。よって、内周多
孔板３６から吸着層３４に流れるガス流は全体に亘り均
等な速度になる。また、外周通路４１内においても中央
から上下端部方向にガス流が生じることになるが、この
外周通路４１には上下端部の方向に通路面積を拡大する
圧力調整スペーサ４８が設けられているから、この外周
通路４１内ではガス圧が上下方向に沿って均等になる。
よって、吸着層３４から外周多孔板３５を通じて外周通
路４１に流れるガス流は全体に亘り均等な速度になる。
このことから、廃ガスの脱気性能が向上し、吸着層３４
の再生が効率よく行えることになる。

【００４５】このような構成の圧力スイング式ガス分離
装置であっても、外周部に環状の外周通路４１を備える
からタンク３１の直径を大きくしなくても吸着層３４に
対するガス流入面積およびガス流出面積を大きくするこ
とができるから小形化が可能になり、さらに吸着層３４
内を流れるガスの流速を均等化することができるためガ
スの分離性能が向上する。

【００４６】なお、上記各実施例では、本発明を圧力ス
イング式ガス分離装置に適用した例を説明したが、本発
明は圧力スイング式ガス分離装置に限らない。また、分
離の対象となるガスは、空気から酸素を分離することに
は限らず、空気から窒素を分離したり、ボイラの燃焼排
ガスからＳＯ₂ ガスやＣＯ₂ ガスなどを分離除去するな
ど、種々のガス分離に使用することができる。

【００４７】さらに、上記各実施例では、外周通路と中
央通路のそれぞれに圧力調整部材（圧力調整スペーサ）
を設置した例を示したが、圧力調整部材（圧力調整スペ
ーサ）は外周通路および中央通路のいずれか一方に設け
た場合であってもよい。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、外
周部に形成した環状の外周通路から吸着層にガスを流す
ことができるので吸着層に対するガス流入面積およびガ
ス流出面積を大きくすることができ、よってタンクの直
径および高さを小さくすることができ、小形化が可能に
なる。しかも、外周通路および中央通路の少なくとも一
方に圧力調整部材を設けたから外周通路および／または
中央通路のガス圧を均等化することができ、外周通路お
よび／または中央通路からガス吸着層に流入および流出
するガス流速はこれら外周通路および／または中央通路
の全体に亘り均等になる。したがって、未分離ガスがガ
ス吸着層の全体に亘り均等に流れるようになり、吸着剤
に接する機会が均等になり、このことからガス吸着性能
が高くなり、ガスの分離性能が向上する。

【００４９】また、タンクの直径Ｄを小さくすることが
できるから、ガス流入出口の開口径ｄとタンクの直径Ｄ
との直径比（ｄ：Ｄ）を小さくすることができ、ガスの
流れが急拡大するのが防止され、流れ経路の途中に流れ
が滞留する箇所を生じることもなくなり、ガスの偏流が
解消されることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示し、（Ａ）図は
圧力スイング式ガス分離装置の断面図、（Ｂ）図は
（Ａ）図中Ｂ−Ｂ線の断面図。

【図２】本発明の第２の実施の形態を示す圧力スイング
式ガス分離装置の断面図。

【図３】本発明の第３の実施の形態を示す圧力スイング
式ガス分離装置の断面図。

【図４】従来の圧力スイング式ガス分離装置の断面図。

【図５】他の従来の例を示し、（Ａ）図は圧力スイング
式ガス分離装置の断面図、（Ｂ）図は（Ａ）図中Ｂ−Ｂ
線の断面図。

【符号の説明】

１…塔状タンク２，３…ガス流入出口４…吸着層５，６…多孔板７，８…金網１０…吸着剤１１…外周通路１２…中央通路１３…分配パイプ１４…通孔１８，１９…圧力調整スペーサ３１…塔状タンク３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ…ガス流入出口３４…吸着層３５，３６…多孔板３７，３８…金網４０…吸着剤４１…外周通路４２…中央通路４３ａ，４３ｂ…分配パイプ４４…通孔４８，４９…圧力調整スペーサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両端にガス流入出口が設けられたタンク
と；上記タンク内に収容され、外周部に外周多孔板を有
するとともにこの外周多孔板と上記タンク内壁との間に
外周通路が形成され、内周部に内周多孔板を有するとと
もにこの内周多孔板の内側に少なくとも一方のガス流入
出口に連通される中央通路が形成され、これら外周多孔
板と内周多孔板との間に吸着剤が充填された筒形のガス
吸着層と；上記タンク内の少なくとも一端に設けられ、
この端部側の上記ガス流入出口に連通されるとともに上
記外周通路に対して周方向に沿って均等に連通された分
配通路と；上記外周通路および中央通路の少なくとも一
方に設けられ、これら外周通路および中央通路内のガス
の流れ方向に沿って体積が変化してガス圧を均等化させ
る圧力調整部材と；を具備していることを特徴とするガ
ス分離装置。