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PSA窒素発生装置の動作原理を簡単に説明してください。

圧縮空気を原料とし、炭素モレキュラーシーブと呼ばれる吸着剤を用いて窒素と酸素を選択的に吸着し、空気中の窒素を分離します。炭素モレキュラーシーブの窒素と酸素に対する分離効果は、主にモレキュラーシーブの表面上の窒素分子と酸素分子の異なる拡散速度に基づいています。直径が小さい酸素分子はより速く拡散し、より多くがモレキュラーシーブの固相に入ります。直径が大きい窒素分子はよりゆっくりと、より少なくモレキュラーシーブの固相に侵入するため、気相では窒素が濃縮されます。

一定の時間が経過すると、モレキュラーシーブは酸素を一定レベルまで吸収できるようになります。減圧によりカーボンモレキュラーシーブに吸着していたガスが放出され、モレキュラーシーブも再生されます。これは、モレキュラーシーブが異なる圧力下で吸着ガスに対する異なる吸着容量を有するという特性に基づいています。圧力スイング吸着式窒素製造装置は、通常2台の吸着器を並列に使用し、加圧吸着と減圧再生を交互に行い、運転サイクル時間は約2分です。