JPH10194708A - 酸素濃縮装置 - Google Patents
酸素濃縮装置Info
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- JPH10194708A JPH10194708A JP9001958A JP195897A JPH10194708A JP H10194708 A JPH10194708 A JP H10194708A JP 9001958 A JP9001958 A JP 9001958A JP 195897 A JP195897 A JP 195897A JP H10194708 A JPH10194708 A JP H10194708A
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- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 吸着剤の連続使用に対する耐久性を改善し、
かつ製品ガス中の酸素濃度を向上させ、それにより供給
空気量を減じ、空気供給手段の小型化、装置の消費電力
低減を実現する 【解決手段】 圧力変動吸着型酸素濃縮装置において、
吸着床の脱着工程内において吸着床の圧力変動幅を１０
％以下で酸素濃縮気体をサージタンク手段から吸着床に
流通する手段を有する酸素濃縮装置。
かつ製品ガス中の酸素濃度を向上させ、それにより供給
空気量を減じ、空気供給手段の小型化、装置の消費電力
低減を実現する 【解決手段】 圧力変動吸着型酸素濃縮装置において、
吸着床の脱着工程内において吸着床の圧力変動幅を１０
％以下で酸素濃縮気体をサージタンク手段から吸着床に
流通する手段を有する酸素濃縮装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大気から酸素濃縮
気体を分離して使用するための酸素濃縮装置に関する。
更に詳細には、圧力変動吸着型酸素濃縮装置に関するも
のであり、少量の供給ガス量で酸素濃縮気体を使用者に
供給することを可能にした、改善された運転シーケンス
を有する酸素濃縮装置に関する。
気体を分離して使用するための酸素濃縮装置に関する。
更に詳細には、圧力変動吸着型酸素濃縮装置に関するも
のであり、少量の供給ガス量で酸素濃縮気体を使用者に
供給することを可能にした、改善された運転シーケンス
を有する酸素濃縮装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ぜんそく、肺気腫症、慢性気管支
炎等の呼吸器系器官の疾患に苦しむ患者が増加する傾向
にあり、その治療法として最も効果的なものの１つに酸
素吸入法がある。かかる酸素吸入法とは、酸素ガスある
いは酸素富化空気を患者に吸入させるものである。その
酸素ガスや酸素富化空気の供給源として酸素ガスボンベ
が従来より用いられていたが、近年、空気中から酸素濃
縮気体を分離する酸素濃縮装置が開発され、使用時の便
利さや保守管理の容易さから次第に普及するようになっ
てきている。
炎等の呼吸器系器官の疾患に苦しむ患者が増加する傾向
にあり、その治療法として最も効果的なものの１つに酸
素吸入法がある。かかる酸素吸入法とは、酸素ガスある
いは酸素富化空気を患者に吸入させるものである。その
酸素ガスや酸素富化空気の供給源として酸素ガスボンベ
が従来より用いられていたが、近年、空気中から酸素濃
縮気体を分離する酸素濃縮装置が開発され、使用時の便
利さや保守管理の容易さから次第に普及するようになっ
てきている。
【０００３】現在、酸素濃縮装置として酸素選択透過膜
を用いた膜式酸素濃縮装置と窒素を優先的に吸着し得る
吸着剤を用いた吸着型酸素濃縮装置があるが、本発明は
吸着型酸素濃縮装置について改善を加えようとするもの
である。
を用いた膜式酸素濃縮装置と窒素を優先的に吸着し得る
吸着剤を用いた吸着型酸素濃縮装置があるが、本発明は
吸着型酸素濃縮装置について改善を加えようとするもの
である。
【０００４】これまでの吸着型酸素濃縮装置の主なもの
としては、コンプレッサーを用いた圧力変動吸着型酸素
濃縮装置がある。かかる装置は通常、窒素を優先的に吸
着し得る吸着剤を充填した吸着床にコンプレッサーで加
圧された圧縮空気を導入し、加圧状態で窒素を吸着させ
ることにより酸素濃縮気体を得る吸着工程と、吸着床内
の圧力を減じて吸着床の再生を行う脱着工程を交互に行
わせることにより酸素濃縮気体を得るものである。この
場合に、吸着床からの酸素濃縮気体を一時的に貯留して
おくためのサージタンクが使用され、サージタンク内に
貯留された酸素濃縮気体を患者に供給するとともに、そ
の一部を吸着床に逆流させて吸着床の再加圧や吸着床再
生のためのパージに用いられることが多い。
としては、コンプレッサーを用いた圧力変動吸着型酸素
濃縮装置がある。かかる装置は通常、窒素を優先的に吸
着し得る吸着剤を充填した吸着床にコンプレッサーで加
圧された圧縮空気を導入し、加圧状態で窒素を吸着させ
ることにより酸素濃縮気体を得る吸着工程と、吸着床内
の圧力を減じて吸着床の再生を行う脱着工程を交互に行
わせることにより酸素濃縮気体を得るものである。この
場合に、吸着床からの酸素濃縮気体を一時的に貯留して
おくためのサージタンクが使用され、サージタンク内に
貯留された酸素濃縮気体を患者に供給するとともに、そ
の一部を吸着床に逆流させて吸着床の再加圧や吸着床再
生のためのパージに用いられることが多い。
【０００５】一般に使用されている吸着型酸素濃縮装置
の吸着床には、吸着における二成分系吸着平衡に基づく
分離係数が２．０〜３．０程度の値を有するモレキュラ
ーシーブゼオライト５Ａ、あるいは１３Ｘを単層、積層
または混合して充填したものが広く用いられている。ま
た近年米国にて特公平５-２５５２７号公報に示される
ような従来の吸着剤に比べ、分離係数が６．０以上の高
い分離性能を示すリチウム系ゼオライトが開発された。
の吸着床には、吸着における二成分系吸着平衡に基づく
分離係数が２．０〜３．０程度の値を有するモレキュラ
ーシーブゼオライト５Ａ、あるいは１３Ｘを単層、積層
または混合して充填したものが広く用いられている。ま
た近年米国にて特公平５-２５５２７号公報に示される
ような従来の吸着剤に比べ、分離係数が６．０以上の高
い分離性能を示すリチウム系ゼオライトが開発された。
【０００６】これらのゼオライトは高い窒素吸着量を示
す反面、水分子との親和性が非常に高く、水分子共存化
では窒素よりも優先的に水分子を吸着するという特性を
有している。水分子を吸着したゼオライトは窒素の吸着
量低下が大幅に発生し、この水分子に関しては圧力変動
だけではゼオライトの完全な脱着、再生は困難であると
いう問題点を持つ。ゼオライトの種類や温度等によって
も異なるが、ゼオライトの水に関する飽和水分吸着量に
対し、２０wt％程度の吸湿状態であるゼオライトは、窒
素の平衡吸着量が新品の時に比べ３０％程度低下するた
め、圧力変動吸着型酸素濃縮装置のゼオライトが上記の
ように吸湿してしまうと、系内に窒素分子の残留量が増
加し酸素濃度低下や吸着圧力上昇といった問題が発生し
てくる。工業規模の圧力変動吸着型酸素濃縮装置におい
ては、上記のような問題を回避するため、酸素濃縮装置
の系に原料空気の除湿装置を搭載している。しかし、医
療用などの小型酸素濃縮装置においては、製品ガス流量
の確保、装置のサイズや重量、また装置運転時の消費電
力量低減等、種々の要因により、上記工業規模装置のよ
うに除湿装置を搭載していない。従って、かかる酸素濃
縮装置においては吸着剤に対する水分子吸着量の影響度
が大きくなり、吸着剤の吸着水分量をいかに低く維持す
るかが酸素濃縮装置の性能維持の大きな要因となる。
す反面、水分子との親和性が非常に高く、水分子共存化
では窒素よりも優先的に水分子を吸着するという特性を
有している。水分子を吸着したゼオライトは窒素の吸着
量低下が大幅に発生し、この水分子に関しては圧力変動
だけではゼオライトの完全な脱着、再生は困難であると
いう問題点を持つ。ゼオライトの種類や温度等によって
も異なるが、ゼオライトの水に関する飽和水分吸着量に
対し、２０wt％程度の吸湿状態であるゼオライトは、窒
素の平衡吸着量が新品の時に比べ３０％程度低下するた
め、圧力変動吸着型酸素濃縮装置のゼオライトが上記の
ように吸湿してしまうと、系内に窒素分子の残留量が増
加し酸素濃度低下や吸着圧力上昇といった問題が発生し
てくる。工業規模の圧力変動吸着型酸素濃縮装置におい
ては、上記のような問題を回避するため、酸素濃縮装置
の系に原料空気の除湿装置を搭載している。しかし、医
療用などの小型酸素濃縮装置においては、製品ガス流量
の確保、装置のサイズや重量、また装置運転時の消費電
力量低減等、種々の要因により、上記工業規模装置のよ
うに除湿装置を搭載していない。従って、かかる酸素濃
縮装置においては吸着剤に対する水分子吸着量の影響度
が大きくなり、吸着剤の吸着水分量をいかに低く維持す
るかが酸素濃縮装置の性能維持の大きな要因となる。
【０００７】上記の様な問題を有するため、これまでは
該酸素濃縮装置の吸湿耐久性が希望の時間域に到達しな
い場合、吸着剤を変更して吸着床の耐久性を向上させた
り、または酸素濃縮効率を向上させることにより供給空
気量を低下させるなどの措置を講じることにより、吸着
床への供給水分量を低減するなど、酸素濃縮装置の機械
的な改良を行なうことにより酸素濃縮装置の耐久性を確
保していた。しかし、かかる方法では装置の大型化、消
費電力量、生産コストの上昇といった問題が避けられな
い。
該酸素濃縮装置の吸湿耐久性が希望の時間域に到達しな
い場合、吸着剤を変更して吸着床の耐久性を向上させた
り、または酸素濃縮効率を向上させることにより供給空
気量を低下させるなどの措置を講じることにより、吸着
床への供給水分量を低減するなど、酸素濃縮装置の機械
的な改良を行なうことにより酸素濃縮装置の耐久性を確
保していた。しかし、かかる方法では装置の大型化、消
費電力量、生産コストの上昇といった問題が避けられな
い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本願発明の課題は、圧
力変動吸着型酸素濃縮装置の大幅な機械的変更を伴うこ
となく吸着剤の連続使用に対する耐久性を改善し、かつ
製品ガス中の酸素濃度を向上させ、それにより供給空気
量を減じ、空気供給手段の小型化、装置の消費電力低減
を実現することにある。
力変動吸着型酸素濃縮装置の大幅な機械的変更を伴うこ
となく吸着剤の連続使用に対する耐久性を改善し、かつ
製品ガス中の酸素濃度を向上させ、それにより供給空気
量を減じ、空気供給手段の小型化、装置の消費電力低減
を実現することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本願発明者は、かかる問
題点を解決することを目的として鋭意研究した結果、圧
力変動吸着型の酸素濃縮装置において、吸着床の脱着工
程時に、吸着床の圧力変動幅を１０％以下で酸素濃縮気
体をサージタンク手段から吸着床に流通パージさせるこ
とにより、該吸着床に蓄積された吸着水分をより効率良
く除去し、該吸着床の経時的な使用における耐久性を向
上し、かつ置換吸着の作用により酸素濃縮効率が向上す
ることを見いだし、本願発明に到達した。
題点を解決することを目的として鋭意研究した結果、圧
力変動吸着型の酸素濃縮装置において、吸着床の脱着工
程時に、吸着床の圧力変動幅を１０％以下で酸素濃縮気
体をサージタンク手段から吸着床に流通パージさせるこ
とにより、該吸着床に蓄積された吸着水分をより効率良
く除去し、該吸着床の経時的な使用における耐久性を向
上し、かつ置換吸着の作用により酸素濃縮効率が向上す
ることを見いだし、本願発明に到達した。
【００１０】即ち本発明は、酸素よりも窒素を優先的に
吸着し得る吸着剤を充填した少なくとも１個の吸着床
と、該吸着床に空気を供給するための空気供給手段と、
該吸着床で濃縮された酸素濃縮気体を貯留しておくため
のサージタンク手段とを有した圧力変動吸着型の酸素濃
縮装置において、該吸着床の脱着工程内において吸着床
の圧力変動幅を１０％以下で該酸素濃縮気体を該サージ
タンク手段から該吸着床に流通する手段を有することを
特徴とする酸素濃縮装置を提案するものである。
吸着し得る吸着剤を充填した少なくとも１個の吸着床
と、該吸着床に空気を供給するための空気供給手段と、
該吸着床で濃縮された酸素濃縮気体を貯留しておくため
のサージタンク手段とを有した圧力変動吸着型の酸素濃
縮装置において、該吸着床の脱着工程内において吸着床
の圧力変動幅を１０％以下で該酸素濃縮気体を該サージ
タンク手段から該吸着床に流通する手段を有することを
特徴とする酸素濃縮装置を提案するものである。
【００１１】更に、該サージタンク手段から該酸素濃縮
気体を該吸着床に流通する開始時期が、該吸着床の最高
真空度の８０％以上である酸素濃縮装置であり、その具
体的手段の一例としては、該サージタンク手段から酸素
濃縮気体を該吸着床に流通する手段が、該吸着床と該サ
ージタンクを連結するための２本の導管手段からなり、
導管手段ａに自動開閉弁手段を具備し、導管手段ｂに自
動開閉弁手段と流量制御手段を具備した酸素濃縮装置を
提供するものである。
気体を該吸着床に流通する開始時期が、該吸着床の最高
真空度の８０％以上である酸素濃縮装置であり、その具
体的手段の一例としては、該サージタンク手段から酸素
濃縮気体を該吸着床に流通する手段が、該吸着床と該サ
ージタンクを連結するための２本の導管手段からなり、
導管手段ａに自動開閉弁手段を具備し、導管手段ｂに自
動開閉弁手段と流量制御手段を具備した酸素濃縮装置を
提供するものである。
【００１２】かかる本発明には、該圧力変動吸着型酸素
濃縮装置において、該導管手段ａ、ｂの自動開閉弁手段
を脱着工程開始と共に閉じ、該導管手段ｂの自動開閉弁
手段を、該吸着床の内圧が最高真空度の８０％以上に到
達した時点で開き、吸着工程の開始と共に閉じることを
特徴とする酸素濃縮装置が含まれる。
濃縮装置において、該導管手段ａ、ｂの自動開閉弁手段
を脱着工程開始と共に閉じ、該導管手段ｂの自動開閉弁
手段を、該吸着床の内圧が最高真空度の８０％以上に到
達した時点で開き、吸着工程の開始と共に閉じることを
特徴とする酸素濃縮装置が含まれる。
【００１３】更に本発明には、該圧力変動吸着型酸素濃
縮装置において、該導管手段ａ、ｂの自動開閉弁手段を
脱着工程開始と共に閉じ、該導管手段ａの自動開閉弁手
段を脱着工程終了直前に開き、該導管手段ｂの自動開閉
弁手段を、該吸着床の内圧が最高真空度の８０％以上に
到達した時点で開き、該導管手段ｂの自動開閉弁手段を
吸着工程の開始と共に閉じることを特徴とする酸素濃縮
装置が含まれる。
縮装置において、該導管手段ａ、ｂの自動開閉弁手段を
脱着工程開始と共に閉じ、該導管手段ａの自動開閉弁手
段を脱着工程終了直前に開き、該導管手段ｂの自動開閉
弁手段を、該吸着床の内圧が最高真空度の８０％以上に
到達した時点で開き、該導管手段ｂの自動開閉弁手段を
吸着工程の開始と共に閉じることを特徴とする酸素濃縮
装置が含まれる。
【００１４】更に本発明には、該導管手段ｂを流通する
酸素濃縮気体が、該酸素濃縮装置の該吸着床を流通し、
系外に排出されることを特徴とする酸素濃縮装置が含ま
れる。
酸素濃縮気体が、該酸素濃縮装置の該吸着床を流通し、
系外に排出されることを特徴とする酸素濃縮装置が含ま
れる。
【００１５】
【発明の実施の形態】本願発明の酸素濃縮装置の吸着床
に用いられる吸着剤は特に限定されないが、５Ａ型ゼオ
ライト、１３Ｘ型ゼオライト、ＳiＯ2／Ａl2Ｏ3が２．０
〜３．０であり、且つそのＡlＯ4四面体単位の少なくと
も８８％がリチウムイオンと会合しているＸ型ゼオライ
トが好ましい。なかでも、ＳiＯ2／Ａl2Ｏ3 比が２．０
〜３．０であり、且つそのＡlＯ4四面体単位の少なくと
も８８％がリチウムイオンと会合しているＸ型ゼオライ
トが好ましい。またこれら３種のゼオライトのうち２
種、あるいはすべてのゼオライトの組合せによって吸着
床を用いることができる。
に用いられる吸着剤は特に限定されないが、５Ａ型ゼオ
ライト、１３Ｘ型ゼオライト、ＳiＯ2／Ａl2Ｏ3が２．０
〜３．０であり、且つそのＡlＯ4四面体単位の少なくと
も８８％がリチウムイオンと会合しているＸ型ゼオライ
トが好ましい。なかでも、ＳiＯ2／Ａl2Ｏ3 比が２．０
〜３．０であり、且つそのＡlＯ4四面体単位の少なくと
も８８％がリチウムイオンと会合しているＸ型ゼオライ
トが好ましい。またこれら３種のゼオライトのうち２
種、あるいはすべてのゼオライトの組合せによって吸着
床を用いることができる。
【００１６】また、本願発明の酸素濃縮装置に用いられ
る該空気供給手段が、吸着工程においては該吸着床に原
料空気を供給するためのコンプレッサー手段として機能
し、脱着工程においては該吸着床中の気体を排出するた
めの真空ポンプ手段として機能する酸素濃縮装置が含ま
れる。
る該空気供給手段が、吸着工程においては該吸着床に原
料空気を供給するためのコンプレッサー手段として機能
し、脱着工程においては該吸着床中の気体を排出するた
めの真空ポンプ手段として機能する酸素濃縮装置が含ま
れる。
【００１７】更に本願発明には、該吸着床の内圧が大気
圧以上で吸着工程を行ない、また該吸着床の内圧が大気
圧以下で脱着を行なう酸素濃縮装置が含まれる。
圧以上で吸着工程を行ない、また該吸着床の内圧が大気
圧以下で脱着を行なう酸素濃縮装置が含まれる。
【００１８】更に本願発明を利用した酸素濃縮装置で
は、該吸着床が１基または２基以上のいずれであっても
よいが、医療用の小型酸素濃縮装置の場合には２基以下
が好ましく、特に１基の場合が装置全体をコンパクトに
しやすい点で優れている。
は、該吸着床が１基または２基以上のいずれであっても
よいが、医療用の小型酸素濃縮装置の場合には２基以下
が好ましく、特に１基の場合が装置全体をコンパクトに
しやすい点で優れている。
【００１９】また本願発明を利用した酸素濃縮装置で
は、濃縮した酸素濃縮空気を一時貯留しておくためのサ
ージタンクを有しており、該タンクを介して使用者に酸
素濃縮空気を連続供給すると同時に、該サージタンク手
段に貯留された酸素濃縮気体が吸着床に逆流する工程が
圧力変動吸着・脱着工程に含まれる圧力変動型酸素濃縮
装置があげられる。かかる工程により吸着床の再加圧工
程や脱着工程でのパージ等のために、サージタンク手段
の酸素濃縮気体が吸着床に逆流するような構成になって
いることが発明の効果を発揮するうえで好ましい。具体
的には吸着床の脱着工程時に、吸着床の圧力変動幅を１
０％以下で酸素濃縮気体をサージタンク手段から吸着床
に流通パージさせることにより、該吸着床に蓄積された
吸着水分をより効率良く除去し、該吸着床の経時的な使
用における耐久性を向上し、かつ置換吸着の作用により
酸素濃縮効率が向上する。流通パージする開始時期は吸
着床の最高真空度の８０％以上であることが、吸着水分
を効率良く除去し、酸素濃縮効率が上昇する。
は、濃縮した酸素濃縮空気を一時貯留しておくためのサ
ージタンクを有しており、該タンクを介して使用者に酸
素濃縮空気を連続供給すると同時に、該サージタンク手
段に貯留された酸素濃縮気体が吸着床に逆流する工程が
圧力変動吸着・脱着工程に含まれる圧力変動型酸素濃縮
装置があげられる。かかる工程により吸着床の再加圧工
程や脱着工程でのパージ等のために、サージタンク手段
の酸素濃縮気体が吸着床に逆流するような構成になって
いることが発明の効果を発揮するうえで好ましい。具体
的には吸着床の脱着工程時に、吸着床の圧力変動幅を１
０％以下で酸素濃縮気体をサージタンク手段から吸着床
に流通パージさせることにより、該吸着床に蓄積された
吸着水分をより効率良く除去し、該吸着床の経時的な使
用における耐久性を向上し、かつ置換吸着の作用により
酸素濃縮効率が向上する。流通パージする開始時期は吸
着床の最高真空度の８０％以上であることが、吸着水分
を効率良く除去し、酸素濃縮効率が上昇する。
【００２０】尚、圧力変動幅とはサージタンクから吸着
塔へ酸素濃縮気体を流通させる工程がある場合、吸着工
程時の最高圧力と脱着工程時の最低圧力の圧力差に対す
る上記工程実施による圧力変動の比をいう。
塔へ酸素濃縮気体を流通させる工程がある場合、吸着工
程時の最高圧力と脱着工程時の最低圧力の圧力差に対す
る上記工程実施による圧力変動の比をいう。
【００２１】更に、吸着床の最高真空度とは、サージタ
ンクから吸着塔へ酸素濃縮気体を流通させる工程がない
場合に到達する最高真空度をいう。
ンクから吸着塔へ酸素濃縮気体を流通させる工程がない
場合に到達する最高真空度をいう。
【００２２】本願発明を利用した酸素濃縮装置では、該
自動開閉弁手段の制御方法として、該吸着床と該サージ
タンクに圧力検出手段を設置し、圧力の経時変化を測定
しながら該自動開閉弁手段の制御を行なう方法も可能で
あるが、実験的に得られたデータを基に該自動開閉弁手
段をタイマー等により制御する方法も好ましい。
自動開閉弁手段の制御方法として、該吸着床と該サージ
タンクに圧力検出手段を設置し、圧力の経時変化を測定
しながら該自動開閉弁手段の制御を行なう方法も可能で
あるが、実験的に得られたデータを基に該自動開閉弁手
段をタイマー等により制御する方法も好ましい。
【００２３】また、本願発明を利用した酸素濃縮装置を
使用する場合に、希望の酸素濃度が得られている場合、
全体的な吸着圧力を下げる、または該自動開閉弁手段の
閉時間を短くすることにより、部分的に吸着圧を低くす
るなどして該酸素濃縮装置の消費電力量を低減すること
も可能である。
使用する場合に、希望の酸素濃度が得られている場合、
全体的な吸着圧力を下げる、または該自動開閉弁手段の
閉時間を短くすることにより、部分的に吸着圧を低くす
るなどして該酸素濃縮装置の消費電力量を低減すること
も可能である。
【００２４】本発明における脱着工程後半における吸着
床への製品ガスのパージは、従来の１筒式圧力変動吸着
型酸素濃縮装置で行なわれていた製品ガスの逆流とは異
なる。本発明においては逆流した酸素濃縮ガスは完全に
系外に放出される。従来の方法は脱着工程終了直前、約
１〜２秒前から製品ガスの逆流が開始されるが、その後
すぐ加圧が開始され逆流したガスは系外に放出されるこ
とはない。これによれば、乾燥した酸素濃縮ガスが塔内
に流入したことによりガスの組成変化が生じ吸着してい
た水分子が吸着剤から脱離しても系内に残留してしま
う。しかし本発明においては完全に排出させるため、水
分子の脱離効率を高め吸着剤の使用期限を延長させるこ
とが可能となっている。
床への製品ガスのパージは、従来の１筒式圧力変動吸着
型酸素濃縮装置で行なわれていた製品ガスの逆流とは異
なる。本発明においては逆流した酸素濃縮ガスは完全に
系外に放出される。従来の方法は脱着工程終了直前、約
１〜２秒前から製品ガスの逆流が開始されるが、その後
すぐ加圧が開始され逆流したガスは系外に放出されるこ
とはない。これによれば、乾燥した酸素濃縮ガスが塔内
に流入したことによりガスの組成変化が生じ吸着してい
た水分子が吸着剤から脱離しても系内に残留してしま
う。しかし本発明においては完全に排出させるため、水
分子の脱離効率を高め吸着剤の使用期限を延長させるこ
とが可能となっている。
【００２５】また、本発明では脱着工程における流量制
御手段を有する電磁弁手段を開くタイミングは大気圧よ
りも減圧下に設定しているが、これは吸着床の内圧が加
圧状態においては、前吸着工程から残留する分子が多い
ため、乾燥したガスを導入する効果が弱められることに
よる。
御手段を有する電磁弁手段を開くタイミングは大気圧よ
りも減圧下に設定しているが、これは吸着床の内圧が加
圧状態においては、前吸着工程から残留する分子が多い
ため、乾燥したガスを導入する効果が弱められることに
よる。
【００２６】なお、本発明を利用した酸素濃縮装置の用
途としては、特に限定されるものではなく、例えば家庭
等で使用される医療用等の用途に適している。
途としては、特に限定されるものではなく、例えば家庭
等で使用される医療用等の用途に適している。
【００２７】
【実施例】以下に本願発明の酸素濃縮装置の具体的実施
例について必要に応じて図面を用いながら説明する。但
し、本願発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
例について必要に応じて図面を用いながら説明する。但
し、本願発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
【００２８】［実施例１］ＳiＯ2／Ａl2Ｏ3 比が２．０
〜３．０であり、且つそのＡlＯ4 四面体単位の少なく
とも８８％がリチウムイオンと会合しているＸ型ゼオラ
イトを充填した吸着床と、吸着工程においては該吸着床
に原料空気を供給し、脱着工程においてはバルブの切替
により真空ポンプとして機能するコンプレッサー、該吸
着床で濃縮された酸素濃縮気体を貯留しておくためのサ
ージタンクとを有し、該吸着床と該サージタンクを自動
開閉弁手段を配した導管、および流量制御手段を有した
自動開閉弁手段を配した導管の２種によって連結した圧
力変動吸着型酸素濃縮装置を製造した。
〜３．０であり、且つそのＡlＯ4 四面体単位の少なく
とも８８％がリチウムイオンと会合しているＸ型ゼオラ
イトを充填した吸着床と、吸着工程においては該吸着床
に原料空気を供給し、脱着工程においてはバルブの切替
により真空ポンプとして機能するコンプレッサー、該吸
着床で濃縮された酸素濃縮気体を貯留しておくためのサ
ージタンクとを有し、該吸着床と該サージタンクを自動
開閉弁手段を配した導管、および流量制御手段を有した
自動開閉弁手段を配した導管の２種によって連結した圧
力変動吸着型酸素濃縮装置を製造した。
【００２９】かかる装置において、吸脱着の１サイクル
を吸着工程17秒、脱着工程17秒に設定し、図１および２
に示すように、該流量制御手段を有する該自動開閉弁が
脱着工程終了の若干前に開き、脱着工程終了と同時に該
自動開閉弁手段を閉じる、一連の開閉パターンを示すよ
うに自動開閉弁をシーケンス制御する酸素濃縮装置を製
造した。
を吸着工程17秒、脱着工程17秒に設定し、図１および２
に示すように、該流量制御手段を有する該自動開閉弁が
脱着工程終了の若干前に開き、脱着工程終了と同時に該
自動開閉弁手段を閉じる、一連の開閉パターンを示すよ
うに自動開閉弁をシーケンス制御する酸素濃縮装置を製
造した。
【００３０】［比較例１］実施例１記載の酸素濃縮装置
において、図１、３に示すように、該流量制御手段を有
する該自動開閉弁を配した導管手段を取り除いた酸素濃
縮装置を製造した。
において、図１、３に示すように、該流量制御手段を有
する該自動開閉弁を配した導管手段を取り除いた酸素濃
縮装置を製造した。
【００３１】実施例１の吸着床の内圧は、脱着工程開始
と共に該コンプレッサー手段の真空ポンプ機能により減
圧が開始され、脱着工程終了４秒前から流量制御手段を
有する自動開閉弁手段が開放される。これにより該吸着
床に酸素濃縮空気が一定流量で導入され、該吸着床内圧
力が上昇する。この間、該コンプレッサー手段の真空ポ
ンプ機能は継続され、該吸着床に導入された酸素濃縮空
気は系外へ排出される。そして、該吸着床内の昇圧のた
め、脱着工程終了１秒前から自動開閉弁手段を有する導
管手段が開放され、該サージタンク手段に貯留されてい
た酸素濃縮空気が該吸着床に逆流し内圧を高めるという
の、一連の経時変化を繰り返した。
と共に該コンプレッサー手段の真空ポンプ機能により減
圧が開始され、脱着工程終了４秒前から流量制御手段を
有する自動開閉弁手段が開放される。これにより該吸着
床に酸素濃縮空気が一定流量で導入され、該吸着床内圧
力が上昇する。この間、該コンプレッサー手段の真空ポ
ンプ機能は継続され、該吸着床に導入された酸素濃縮空
気は系外へ排出される。そして、該吸着床内の昇圧のた
め、脱着工程終了１秒前から自動開閉弁手段を有する導
管手段が開放され、該サージタンク手段に貯留されてい
た酸素濃縮空気が該吸着床に逆流し内圧を高めるという
の、一連の経時変化を繰り返した。
【００３２】尚、実施例１の吸着床の最高真空度は−
０．７ｋｇｆ／ｃｍ2・Ｇであり、−０．６ｋｇｆ／ｃｍ
2・Ｇで自動開閉弁制御を開始した。また、かかる装置の
導管手段ｂの自動開閉弁開閉に伴う圧力変動幅は７％で
ある。
０．７ｋｇｆ／ｃｍ2・Ｇであり、−０．６ｋｇｆ／ｃｍ
2・Ｇで自動開閉弁制御を開始した。また、かかる装置の
導管手段ｂの自動開閉弁開閉に伴う圧力変動幅は７％で
ある。
【００３３】実施例１、および比較例１の酸素濃縮装置
を３５℃、相対湿度９０％という苛酷条件下で連続運転
した時、酸素濃縮装置の精製した酸素濃縮空気中の酸素
濃度、吸着剤の純酸素ガス生産性、および経時的な性能
変化を表１に示す。
を３５℃、相対湿度９０％という苛酷条件下で連続運転
した時、酸素濃縮装置の精製した酸素濃縮空気中の酸素
濃度、吸着剤の純酸素ガス生産性、および経時的な性能
変化を表１に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【発明の効果】本発明の酸素濃縮装置では、脱着工程後
半に自動開閉弁手段を開き、サージタンクに貯留されて
いた乾燥酸素濃縮空気を吸着床に戻し、系外へ排出する
ことにより吸着剤中に存在し、酸素濃縮性能低下の主要
因となっていた水分子を脱離し再生効果を高めることが
できる。これにより、装置性能の長期的な安定性が高め
られ、メンテナンス回数や吸着剤交換回数などを低減
し、低コスト化を実現可能とした。
半に自動開閉弁手段を開き、サージタンクに貯留されて
いた乾燥酸素濃縮空気を吸着床に戻し、系外へ排出する
ことにより吸着剤中に存在し、酸素濃縮性能低下の主要
因となっていた水分子を脱離し再生効果を高めることが
できる。これにより、装置性能の長期的な安定性が高め
られ、メンテナンス回数や吸着剤交換回数などを低減
し、低コスト化を実現可能とした。
【００３６】また、脱着再生工程後半に酸素濃縮空気を
吸着床に十分流通することにより、吸着工程開始前に吸
着剤中に酸素分子が吸着しているため、吸着工程が開始
された際に窒素分子との置換吸着が起こり、酸素濃縮気
体の回収率が高まるという効果も同時に得られる。
吸着床に十分流通することにより、吸着工程開始前に吸
着剤中に酸素分子が吸着しているため、吸着工程が開始
された際に窒素分子との置換吸着が起こり、酸素濃縮気
体の回収率が高まるという効果も同時に得られる。
【００３７】この改善がもたらす長期的な面から見たコ
スト低減、また同時に得られる回収率向上により、高濃
度の酸素濃縮空気を長期的に安定し、かつ安価に得るこ
とが可能となった。更に、回収率も向上していることか
ら製品ガス中の酸素濃度を低下させることなく供給空気
量を削減することが可能となり、空気供給手段の小型
化、動力費の軽減にも効果を奏するものである。
スト低減、また同時に得られる回収率向上により、高濃
度の酸素濃縮空気を長期的に安定し、かつ安価に得るこ
とが可能となった。更に、回収率も向上していることか
ら製品ガス中の酸素濃度を低下させることなく供給空気
量を削減することが可能となり、空気供給手段の小型
化、動力費の軽減にも効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１、比較例１記載の自動開閉弁の開閉パ
ターンを示した概略図。
ターンを示した概略図。
【図２】実施例１記載の自動開閉弁の開閉パターンと吸
着床の圧力変動パターンを示した図。
着床の圧力変動パターンを示した図。
【図３】比較例１記載の自動開閉弁の開閉パターンと吸
着床の圧力変動パターンを示した図。
着床の圧力変動パターンを示した図。
【図４】本発明の酸素濃縮装置における好ましい実施態
様例を模式的に示した概略図。
様例を模式的に示した概略図。
１ 吸着塔 ２ 自動開閉弁手段（電磁弁１） ３ 導管手段ａ ４ 切替バルブ ５ コンプレッサー手段 ８ 吸着床 ９ サージタンク １８ 圧力検出手段 １９ 圧力検出手段 ２０ 制御手段 ２１ 流量制御手段 ２２ 自動開閉弁手段（電磁弁２） ２３ 導管手段ｂ
Claims (6)
- 【請求項１】 酸素よりも窒素を優先的に吸着し得る吸
着剤を充填した少なくとも１個の吸着床と、該吸着床に
空気を供給するための空気供給手段と、該吸着床で濃縮
された酸素濃縮気体を貯留しておくためのサージタンク
手段とを有した圧力変動吸着型の酸素濃縮装置におい
て、該吸着床の脱着工程内において吸着床の圧力変動幅
を１０％以下で該酸素濃縮気体を該サージタンク手段か
ら該吸着床に流通する手段を有することを特徴とする酸
素濃縮装置。 - 【請求項２】 該サージタンク手段から該酸素濃縮気体
を該吸着床に流通する開始時期が、該吸着床の最高真空
度の８０％以上である請求項１に記載の酸素濃縮装置。 - 【請求項３】 該サージタンク手段から酸素濃縮気体を
該吸着床に流通する手段が、該吸着床と該サージタンク
を連結するための２本の導管手段からなり、導管手段ａ
に自動開閉弁手段を具備し、導管手段ｂに自動開閉弁手
段と流量制御手段を具備したことを特徴とする請求項１
又は２に記載の酸素濃縮装置。 - 【請求項４】 該導管手段ａの自動開閉弁手段を脱着工
程開始と共に閉じ、該導管手段ｂの自動開閉弁手段を、
該吸着床の内圧が最高真空度の８０％以上に到達した時
点で開き、吸着工程の開始と共に閉じることを特徴とす
る請求項３に記載の酸素濃縮装置。 - 【請求項５】 該導管手段ａの自動開閉弁手段を脱着工
程終了直前に開くことを特徴とする請求項４に記載の酸
素濃縮装置。 - 【請求項６】 該導管手段ｂを流通する酸素濃縮気体
が、該酸素濃縮装置の該吸着床を流通し、系外に排出さ
れることを特徴とする請求項４又は５に記載の酸素濃縮
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9001958A JPH10194708A (ja) | 1997-01-09 | 1997-01-09 | 酸素濃縮装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9001958A JPH10194708A (ja) | 1997-01-09 | 1997-01-09 | 酸素濃縮装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10194708A true JPH10194708A (ja) | 1998-07-28 |
Family
ID=11516112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9001958A Pending JPH10194708A (ja) | 1997-01-09 | 1997-01-09 | 酸素濃縮装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10194708A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1004341A2 (en) * | 1998-11-25 | 2000-05-31 | Air Products And Chemicals, Inc. | Pressure swing adsorption process and system utilizing two product storage tanks |
| US6102985A (en) * | 1998-11-25 | 2000-08-15 | Air Products And Chemicals, Inc. | Pressure swing adsorption process and system with dual product storage tanks |
| US6146447A (en) * | 1998-11-25 | 2000-11-14 | Air Products And Chemicals, Inc. | Oxygen generation process and system using single adsorber and single blower |
| US6156101A (en) * | 1999-02-09 | 2000-12-05 | Air Products And Chemicals, Inc. | Single bed pressure swing adsorption process and system |
| US6183538B1 (en) | 1999-02-09 | 2001-02-06 | Air Products And Chemicals, Inc. | Pressure swing adsorption gas flow control method and system |
| CN115253586A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-11-01 | 普沃思环保科技无锡有限公司 | 一种纯氧回收系统及方法 |
-
1997
- 1997-01-09 JP JP9001958A patent/JPH10194708A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1004341A2 (en) * | 1998-11-25 | 2000-05-31 | Air Products And Chemicals, Inc. | Pressure swing adsorption process and system utilizing two product storage tanks |
| US6096115A (en) * | 1998-11-25 | 2000-08-01 | Air Products And Chemicals, Inc. | Pressure swing adsorption process and system utilizing two product storage tanks |
| US6102985A (en) * | 1998-11-25 | 2000-08-15 | Air Products And Chemicals, Inc. | Pressure swing adsorption process and system with dual product storage tanks |
| US6146447A (en) * | 1998-11-25 | 2000-11-14 | Air Products And Chemicals, Inc. | Oxygen generation process and system using single adsorber and single blower |
| US6156101A (en) * | 1999-02-09 | 2000-12-05 | Air Products And Chemicals, Inc. | Single bed pressure swing adsorption process and system |
| US6183538B1 (en) | 1999-02-09 | 2001-02-06 | Air Products And Chemicals, Inc. | Pressure swing adsorption gas flow control method and system |
| CN115253586A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-11-01 | 普沃思环保科技无锡有限公司 | 一种纯氧回收系统及方法 |
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