中古窒素ガス発生装置の在庫・価格

窒素ガス発生装置は、圧縮空気を原料として空気中の窒素を分離し、使う場所で連続的に窒素ガスを供給するユーティリティ機器である。ボンベや液化窒素の調達・交換・保安管理が不要になり、必要なときに必要な量だけ発生させられる点が導入の主な動機となる。規模の幅は広く、分析装置1台に毎分数Lを送る卓上・床置きの小型機から、1系列で毎時数千m3規模を工場全体へ供給するプラント設備まである。コンプレッサを内蔵して電源だけで動く一体型と、工場の圧縮空気ラインにつなぐ別置型がある。
分離方式の主流はPSA(圧力スイング吸着)方式と膜分離方式である。PSA方式では、分子ふるい炭(CMS、MSCとも呼ぶ)を詰めた吸着塔に加圧空気を通す。酸素は窒素より分子径が小さいためCMSの微細孔へ速く拡散して吸着され、水分や二酸化炭素も同様に捕捉されるので、塔の出口から窒素に富んだガスが得られる。吸着が進んだ塔は常圧まで減圧すると酸素が脱着して再生されるため、2塔を交互に加圧・減圧すれば連続供給ができる。吸着平衡量の差ではなく吸着速度の差を利用する分離なので、塔の切替サイクル時間の設定が性能を左右する。純度は典型的に99〜99.999%の範囲で選べる。
膜分離方式は、高分子の中空糸膜を束ねたモジュールに圧縮空気を流し、透過しやすい酸素・水分・二酸化炭素を膜の外へ逃がして、透過しにくい窒素を中空糸の内側に残して取り出す。可動部も切替の排気音もないため静かで保守が少ない反面、実用的な純度は95〜99.9%程度で、高純度にするほど原料空気の量が増えて効率が落ちる。どちらの方式でも空気中のアルゴン(約0.9%)は窒素側に残るため、純度は窒素とアルゴンの合計で表すのが一般的である。
実務では、必要な純度・流量・圧力の組み合わせで選定する。同じ装置でも取り出す流量を絞れば純度は上がり、流量を増やせば純度は下がるため、仕様表の値は純度とセットで読む必要がある。原料空気の質は寿命に直結し、油分やドレンが吸着剤や膜に届くと性能が落ちるので、前段のエアドライヤとフィルタの管理が欠かせない。製品ガスは露点がおおむね−40〜−60℃程度の乾燥ガスになる。PSA方式では塔切替に伴う圧力変動を製品タンクでならし、膜方式では原料空気の温度や圧力で発生量と純度が変わる点に注意する。酸素濃度計で純度を常時監視し、規定を外れたガスを自動で遮断する構成も多い。
用途は多岐にわたる。可燃性物質を扱うタンクや配管の不活性ガスシールとパージ、光輝焼入れ・光輝焼鈍・浸炭・窒化などの熱処理雰囲気、リフロー炉での酸化防止、半導体・電子部品の製造、茶や菓子など食品包装の品質劣化防止、食用油の酸化防止、タイヤ加硫などが代表例である。研究・分析の現場では、LC/MSのネブライザーガスや乾燥ガス、FT-IRのパージなどに小型機が使われ、ボンベ交換の手間を減らし、供給が途切れるリスクを下げる目的で導入されることが多い。