WO1999042403A1

WO1999042403A1 - Method and apparatus for condensing oxygen gas

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Publication number: WO1999042403A1
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Inventors: Taizo Nagahiro
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Description

明細書酸素ガス濃縮方法および装置技術分野

本発明は圧力スイング吸着方式（P S A方式）を利用した酸素ガス濃縮方法および装置に関するものである。背景技術

本酸素ガスは、オゾンガス製造などに使用される工業用酸素源として、低肺機能患者などに使用される医療用酸素源として、過激なスポーツ、長時間の就業や勉強、過度の飲酒や喫煙等の後に一時的な血中酸素欠乏状態の際の呼吸の補助等に使用されて、る。そのため酸素供給装置の要望が高、。

このような酸素ガスを供給するための装置として、空気中の酸素濃度を高めつまり酸素ガスを濃縮する方法として従来より P S A方式力知られている。

この P S A方式を採用した酸素ガス濃縮装置の従来例は、第 8図に示す通りの構成のものである。

第 8図に示す従来の装置において、 2 1はエアーフィルター、 2 2はコンプレッサー、 2 3は原料供給路、 2 5は第 1の吸着塔、 2 6は第 2の吸着塔である。これら第 1、第 2の吸着塔には、いずれも例えば活性炭、ゼォライト等の吸着剤が充填されている。 2 7、 2 8は夫々濃縮された酸素ガスの流路、 3 1、 3 2、 3 3、 3 4、 3 5はいずれも電磁弁、 3 6、 3 7は逆流防止弁、 3 8はバッファー容器、 3 9は圧力調整弁、 4 1は希釈用空気のバイパス回路、 4 2は流量調整弁、 4 3は逆流防止弁、 4 4は排出脱着ガス、 4 5は吸着された窒素ガスの脱着を行なうため、高圧状態で吸着操作中の吸着塔にて濃縮された酸素ガスの一定量を低圧状態で脱着操作中の一方の吸着塔へ供給するためのォリフィスである。

この第 8図に示す装置は、原料空気をエア一フィルター 2 1を通して送り込み、エアーコンプレッサー 2 2により所望の圧力に圧縮し、この圧力空気を原料供給路 2 3を通して第 1の吸着塔 2 5又は第 2の吸着塔 2 6に供給する。ここで電磁弁 3 1、 3 2、 3 3、 3 4を用いて、第 1の吸着塔、第 2の吸着塔を交互に供給し、交互に吸着又は脱着を行ない、脱着後のガスの排気を行なう。つまり、まず電磁弁 3 1および 3 4を開き電磁弁 3 2、 3 3を閉じる。これによつて第 1 の吸着塔 2 5に高い圧力の原料空気が送られる。一方第 2の吸着塔 2 6は排出状態になる。

高い圧力の空気が供給された吸着塔 2 5内では、主として空気中の窒素ガスが選択的に吸着剤にて吸着され、これにより空気中の酸素ガスの濃度が高くなり、流路 2 7を通って高濃度の酸素ガスがバッファー容器 3 8内に送り込まれる。

次に電磁弁の自動切替により、電磁弁 3 1、 3 4が閉じ、電磁弁 3 2、 3 3 が開く。

これにより、エアーコンプレッサー 2 2よりの圧縮された高圧の空気は、第 2の吸着塔 2 6に供給され、同様に窒素ガスが吸着剤に吸着されて酸素ガスの濃度が高くなり高濃度の酸素ガスが吸着塔より流路 2 8を通つてバッファ一容器 3 8へ送られる。

一方第 1の吸着塔 2 5への高圧の空気の供給は停止され、また排出電磁弁 3 3が開かれるために塔内圧力は低下し、オリフィス 4 5を通って第 2の吸着塔

2 6より濃縮された酸素ガスが供給され、これにより吸着剤に吸着されていた窒素ガスは脱着され、この遊離した窒素ガスを含んだ脱着ガスは、開かれた電磁弁

3 3を通って流路 4 4を通り外部へ排出される。

続いて電磁弁 3 1、 3 4が開き、電磁弁 3 2、 3 3が閉じることにより第 1 の吸着塔 3 5へは加圧された空気が供給されて窒素ガスの吸着が、又第 2の吸着塔 2 6では脱着が行なわれる。

このように、電磁弁 3 1、 3 4および電磁弁 3 2、 3 3の開閉が交互に繰り返されることにより、第 1、第 2の吸収塔において、交互に吸着と脱着が繰り返し行なわれ、又交互に高い濃度の酸素ガスがバッファ一容器へ送り込まれる。

このようにして送り込まれた高濃度の酸素ガスは、約 9 5 %の高い濃度であるため、使用目的に応じた濃度に希釈される。つまり、流量調節弁 4 2を開いて原料空気を希釈用の空気バイパス回路 4 1を通ってバッファー容器に供給し、これにより所望の濃度に調整する。所望の濃度になった酸素ガスは、弁 3 9を通り外部へ供給され、使用される。

以上述べた従来の酸素ガス濃縮方法は、吸着塔より得られる酸素ガスは、約 9 5 %のように高い濃度で、呼吸補助のために用いられる酸素ガス等の濃度よりも高い濃度である。そのために、前記の従来の酸素ガス濃縮装置においては、希釈用空気のノ <ィ '、°ス回路を用 L、て空気をノくッファ一容器へ供給して高 t、濃度の酸素を希釈してから酸素ガスを供袷、使用するようにしている。そのために、従来の酸素ガス濃縮装置は、前記パイバス回路を必要とした。

又従来の酸素ガス濃縮装置にお L、て、第 1、第 2の吸着塔等の吸着塔は、一般に円筒形状（直管型）であって、脱着操作時の脱着ガスは、吸着塔の下部 (底）より吸着塔外に急激に排出される。その急激な排出に伴う急激な減圧、および重力のため、使用中に徐々に微粉末化されて行く吸着剤が、吸着塔内の下部に蓄積されて行き、下部に位置するフィルタ一部の目詰まりによる圧力損失が徐々に増加し、吸着塔内の吸着剤の窒素ガスの吸着能力はまだ十分存在するにもかかわらず、メンテナンスのために吸着塔の交換をする必要が生ずる。

又、従来の装置においては、供給する原料空気の圧力を強めるために用いられるコンプレッサーよりの騒音の発生が大である。そのために、酸素ガス濃縮装置の匡体内部に吸音材を貼り付ける等して騒音のもれ防止対策をほどこしている、十分ではない。発明の開示

本発明の酸素ガス濃縮方法は、 P S A方式の酸素ガスの濃縮方法で、各吸収塔への原料の圧縮空気の供給時間を長くすることにより吸着破過後も原料空気を供給することにより、希釈用空気のバイパス回路を用いて原料供給源より直接空気を濃縮ガスに加えることなしに所望の濃度の酸素ガスを得るようにしたことを特徴としている。

即ち、本発明の方法は吸収塔への原料空気の供給を吸着破過後も行なうことによって、吸着剤に窒素ガスを吸着させて高濃度の酸素ガスを得ると共に吸着破過後の原料空気の供給により窒素の吸着なしに高濃度酸素ガス供給路と同じ回路を通して原料空気を加えて高濃度酸素ガスの濃度を薄めて所望の濃度にできる。又、各吸着塔への 1サイクルの原料空気供給時間の設定によって得られる酸素ガスの濃度を比較的正確に定めることができる。

又、本発明の酸素ガス濃縮装置は、 P S A方式を採用した装置で、吸収塔を

U字状とし、その原料空気の供袷口、脱着ガスの排出口、および濃縮酸素ガスの排出口等のすべてが上方に位置するようにした。

これにより、使用中に徐々に微粉末化されて行く吸着剤は重力により U字管底部に集まるので、上部に位置するフィルター部に早期に目詰まりすることはなく、従来の直管型の吸着塔を使用する場合に比較してはるかに長寿命となる。

又、本発明の酸素ガス濃縮装置は、原料の圧縮供給装置であるエアーコンプレッサーを密閉箱内に収納することにより又、弾性部材により苗に支持したことを特徴とする。これによりコンプレッサー運転時の振動の減少と騒音防止になる。又、排気脱着ガスをこのエア一コンプレッサーを収納する密閉箱内へ送風することにより密閉箱内を冷却して極度の温度上昇を防止している。図面の簡単な説明

第 1図は本発明の方法の構成を示す図、第 2図は本発明の方法におけるタイムサイクルを示す図、第 3図は原料空気供給時間と酸素濃度との関係を示す図、第 4図は本発明の装置の構成を示す図、第 5図は直管式吸着塔と U字型吸着塔との比較説明のための図、第 6図は断面半円形の U字型吸着塔の例を示す図、第 7 図は本発明で用いるコンプレツサ一の密閉室への収納状態を示す図、第 8図は従来の P S A方式の酸素ガスの濃縮方法の構成を示す図である。発明を実施するための最良の形態

第 1図は本発明の酸素ガス濃縮方法を実現するための装置の概要を示す図で、 1 5は原料供給源（圧縮空気）、 4、 5は夫々第 1、第 2の吸着塔で、内部には吸着剤が充填されている。又 7は濃縮された酸素ガスを入れるバッファ一容器である。又、 V I、 V 2、 V 3、 V 4、 V 5は夫々バルブ、 V 6、 V 7は逆流防止弁である。 9は吸着された窒素ガスを脱着するために供給される濃縮された酸素ガスを一定量に制限するためのオリフィスである。

又第 2図は、本発明の酸素ガス濃縮方法のタイムサイクルのシーケンスを示す。この図において A、 B、 Cは夫々前サイクル、単位操作（1サイクノレ目）、単位操作（2サイクル目）、 B l、 B 2は夫々 1サイクル目における第 1の吸着塔 4における吸着および 1サイクル目の第 2の吸着塔 5における吸着、又 C 1、 C 2は夫々 2サイクル目における第 1の吸着塔 2における吸着および第 2の吸着塔 3における吸着を示し、 T aは各吸着塔における単位操作の操作時間である。つまり前サイクル（A) 、 1サイクル目（B ) における B 1および B 2、 2サイクル目（C ) における C 1および C 2の操作時間はいずれも T aである。又各弁 V 1〜V 5の操作において矢印が上側に位置する時は、バルブが開（O P ) 、下側に位置する時はバルブが閉（C L ) である。

この図に示すように、前サイクル（A) においてはバルブ V 1は閉じ、バノレブ V 2は開き、バルブ V 3は t秒間閉じた後に開き、バルブ V 4は閉じ、バルブ V 5は t秒間開いた後に閉じる。即ちこの前サイクル（A) においてはバルブ V 1が閉じバルブ V 2が開いており、これにより圧縮空気はバルブ V 2を通って第 2の吸着塔 5に供給され、 t秒間はバルブ V 3、 V 4は閉じバルブ V 5が開かれているため第 1の吸着塔 4内に溜まつている濃縮された酸素ガスはバルブ V 5 を通って第 1の吸着塔 4から第 2の吸着塔 5へ移り、続いて第 1の吸着塔 4にお C、て脱着が行なわれる。又前サイクル（ A) の工程開始から t秒後にバルブ V 3 が閉じた状態から開き、又バルブ V 5が開いた状態から閉じられ、これによつて第 1の吸着塔 4内の脱着のためのガスはバルブ V 3を通って排出される。

次に 1サイクル目（B ) においては、図 2に示すように、 B 1の間はバルブ V 1が閉じた状態から開かれ、 'くルブ V 2が開、た状態から閉じ、 'くルブ V 3が開かれた状態から閉じられ、バルブ V 4は閉じられたままで t秒後に開かれ、バルブ V 5は開かれた状態から t秒後には再び閉じられる。このようなバルブの操作により、まずバルブ V 1が開かれると同時にバルブ V 2が閉じることによつて、圧縮空気はバルブ V 1を通って第 1の吸着塔 4に送り込まれる。又バルブ V 3が閉じられ、又 t秒後にバルブ V 4が閉じた状態から開かれ、バルブ V 5が t秒間だけ開かれることにより、第 2の吸着塔 5内に溜まっている濃縮された酸素ガスはバルブ V 5を通って第 1の吸着塔 4に入り、濃縮された酸素ガスの回収が有効に行なわれる。 B 1サイクル開始から t秒後にバルブ V 4が閉じた状態より開かれ、又バルブ V 5が開かれた状態から閉じ、これによつて第 1の吸着塔 4 は吸着操作に、また第 2の吸着塔 5は脱着操作に入る。その後も第 1の吸着塔 4 へは原料の圧縮空気が送り込まれ、吸着剤による窒素の吸着が行なわれ、濃縮された酸素ガスは流路 4 aを通ってバッファ一容器 7に送られる。

1サイクル目（B ) 開始から T a秒後の図 2に示す B 2においてバルブ V I が開かれた状態から閉じられ、又バルブ V 2が閉じた状態から開かれ圧縮空気の供給は、第 1の吸着塔 4から第 2の吸着塔 5に切り換えられる。又その時バルブ

V 3は閉じられたままである。開かれていたバルブ V 4は閉じられ、バルブ

V 3、 V 4共に閉じられた状態になる。ここでバルブ V 5は開き t秒間経過後に閉じる。これによつて t秒間、第 1の吸着塔 4内に溜まっている濃縮された酸素ガスはバルブ 5を通って第 2の吸着塔 5に入り、濃縮された酸素ガスの回収が有効に行なわれる。

ここで t秒後にバルブ V 3が開きバルブ V 5が閉じ、原料の圧縮空気が第 2 の吸着塔 5へ送り続けられると共に第 1の吸着塔 4は脱着操作に入る。

このようにして 2 X T a秒後に 1サイクル目（B ) は終了する。

2サイクル目（C ) は第 2図に示すように 1サイクル目（B ) と同じ操作である。

この操作を繰り返すことにより、濃縮された酸素ガスは、バッファー容器 3 へ送られる。

本発明の酸素ガス濃縮方法は、第 1図に示す構成の装置で、第 2図に示す通りのタイムサイクルにもとづくものである力、この操作において時間 T a (秒）を従来の方法よりも長くとることを特徴としている。これによつて、一方の吸着塔例えば第 1の吸着塔へ圧縮空気を送り込む時間を長くし、吸着塔内の吸着材の窒素の吸着力が飽和状態に達しても圧縮空気を送り込み、したがつて殆ど窒素が吸着されないまま、第 1の吸着塔からバッファー容器 7に送り込まれ、これによつて既に送り込まれている高 t、濃度の酸素ガスを希釈するようにしたことを特徴としている。これにより図 1に示すように圧縮空気をバッファー容器に直接送り込むための希釈用空気のバイパス回路が不要になり、又回路中のバルブやその切り換え操作が不要になる。

第 3図は、吸着操作時間 T a (秒）に対する製品酸素ガス濃度の変化を示す図で、この第 3図において T bは吸着剤再生不足領域、 T cは吸着破過領域である。

したがって、この吸着操作時間 T aの選択によって得られる酸素ガスの濃度は決まる。つまり T aが長くなつたことにより吸着破過領域 T cでの吸着なしの原料空気がそのまま酸素ガスに混入され薄められ、又 T cの値の大小により窒素が吸着されない空気の混入量が決まり正しい濃度の酸素ガスが得られる。

次に本発明の酸素濃縮装置の実施の形態を図面にもとづき説明する。

第 4図は、本発明の酸素濃縮装置の構成例を示す図で、図において、 1は原料空気中の汚染微粒子除去用の小型フィルター、 2は空気圧縮器を密封した密封箱、 3は圧縮空気冷却用の冷却管、 4 Aは第 1の U字型吸着塔、 5 Aは第 2の U 字型吸着塔、 V 6、 V 7は逆流防止弁、 7はバッファー容器、 8は圧力計付き圧力調整弁、 9は流量調整弁付き空気流量計、 1 0は脱着再生用ガスとしての酸素ガス供給用の流量制限ォリフィス、 1 1は脱着ガス放出用消音器、 V 1〜V 5は夫々電磁弁である。

以上の構成の本発明の酸素濃縮装置は、原料空気を小型フィルター 1により汚染微粒子の除去を行なった後に空気圧縮器 2により高圧の空気とし、更に冷却管 3を通して冷却した後に第 1の吸着塔 4 A又は第 2の吸着塔 5 Aに供給し、窒素ガスを吸着剤に吸着させて高濃度の酸素ガスとした後に夫々流路 4 a , 5 aを通ってバッファ一容器 7に送る。ここで第 2図に示すタイムサイクルに示すように電磁弁 V 1〜V 5の切り換え操作によって、第 1の吸着塔 4 Aによる窒素ガスの吸着による酸素濃度を高める操作中、第 2の吸着塔 5 Aにおいては、吸着剤により吸着された窒素ガスの脱着を行ない排出する。この操作が前記電磁弁の切り換えにより交互に行われる。

以上述べた第 4図に示す本発明の酸素ガス濃縮装置の基本構成は、本発明の酸素ガスの濃縮方法の説明のために示した図 1の構成と同じである。したがって図 4に示す本発明の酸素ガス濃縮装置にお、ても、第 2図に示す夕ィムサイクルにもとづ t、たバルブ V 1〜V 5の開閉操作による運転によって濃縮された酸素ガスを得る。そして、時間 T aの選択により、第 3図をもとに述べた吸着破過の時点での空気の供袷を利用しての所望の濃度に希釈された酸素ガスを得ることができる。

ここで第 4図に示す本発明の酸素ガス濃縮装置は、単に第 1図にて述べた本発明の酸素ガス濃縮方法を実現するためのものではなく、次に述べるような従来の装置とは異なる特徴を有している。

その一つの特徴としては、第 1、第 2の吸着塔を U字管状とした点である。又第 2の特徴としては、後に具体的に述べるようにエアーコンプレッサーを密閉箱内に収納すると共にそれを宙に支持するための本発明特有の構成によって振動等による騒音発生を防止している。

更に前記密閉箱内への排出脱着ガスの供給等により密閉箱内の温度上昇を出来る限り抑え、これによりエアーコンプレッサーのコス卜の低減をはかっている。

次に本発明の酸素ガス濃縮装置の特徴についての具体的構成の説明およびこの特徴により得られる利点を比較例との比較にもとづく説明を行なう。

まず本発明の特徴の一つである U字型吸着塔について円筒状の直管式の吸着塔との比較にもとづき述べる。

第 5図は吸着塔の形状を示す図で、（Α) は従来例、（Β) 、 (C) は本発明のものである。図に置いて F 1は吸入側フィルター、 F2は排出側フィルタ一で、 L L₂は充填層の長さで、 L₁₌L₉、 Ώ_ν D₉は吸着塔の内径で、 D₂である。

(C) において、本発明の吸着塔における高さ Hと長さ Wを変化させた時の Hと Wと排出酸素ガス量との関係を示すと下記の表 1の通りである。

表 1

実験 1 実験 2 実験 3 実験 4

( 1 ) 25 cm 22. 5 cm 20 cm 1 7. 5 cm

( ) 10 cm 1 5 cm 20 cm 25 cm (3) 充填層に充填層に充填層に隙間充填層に隙間隙間なし隙間なしが僅か発生が可成り発生

(4) 92容量％ 89容量％ 38容量％ 28容量⁰ /₀ 上記表 1において（1) は第 5図（C) に示す充填層垂直部分の充填の長さ H、（2) は充填層底部湾曲部分の充填の長さ W、 (3) は運転中における底部充填層部分の充填状態の目視観察結果、 (4) は排出酸素ガスの酸素濃度の測定値を夫々示している。

上記実験の結果が示すように、 L₂を一定にした場合、湾曲部分の充填の長さ Wが大になると、したがって Hが小になると底部充填部分の充填層に隙間が生じ、そのため吸着塔に送り込まれた原料空気のうち、吸着剤に触れることなく、通り過ぎる空気が多くなり、そのため窒素が吸着されずに通過する原料空気の量力増えるため酸素濃度が減少することがわかる。

したがって、本発明装置で用いる U字型吸着塔は、 Wの値が所定値以下であることが望ましい。

次に、下記表 2にて与えられる本発明の装置と直管吸収塔の従来の装置との比較実験の結果を表 3に示す。

表 2

本発明従来例

吸着塔型式 U字管直管

吸着塔内径 55 mm 55 mm 吸着剤充填量各 1 Kgx 2 各 1 Kgx 2 計装用圧縮空気の元圧調整弁 7 K g /cm · G 7 Kg/cm²-G 圧縮空気の供給元流量調整弁平均 40 nL/min 平均 40 nL/min 圧縮空気の供給元圧力調整弁 3 Kg/cm²-G 7 Kg/cm²-G 排出酸素ガスの圧力調整弁 0. 9 Kg/cm^G 0. 9 Kg/cm'-G 排出酸素ガスの流量調整弁 5 nし m i n 5 n L/m i n 吸着操作時間丁 α。各 15秒間各 1 5秒間酸素ガスの回収時間 t 各 3秒間各 3秒間吸着塔の完成高さ 37 cm 7 1 cm 表 3

圧縮空気の供給元平均流量の変化

実験開始後の経過時間本発明従来例

O h 40 L/m 40 L/m

1 00 h 40 L/m 40 L/m

500 h 40 L/m 38 L/m

1 000 h 40 L/m 36 L/m

2000 h 40 L/m 34 L/m

2500 h 39 L/m 30 L/m

3000 h 39 L/m 25 L/m 排出酸素ガスの圧力変化

実験開始後の経過時間本発明従来例 0 h 0. 9K 0. 9 Κ 1 00 h 0. 9K 0. 9 Κ 500 h 0. 9Κ 0. 85Κ 1 000 h 0. 9 Κ 0. 84 Κ 2000 h 0. 9Κ 0. 82 Κ

2500 h 0. 85Κ 0. 8 Κ

3000 h 0. 83Κ 0. 75 Κ 排出酸素ガスの濃度変化

実験開始後の経過時間本発明従来例

0 h 65% 65% 1 00 h 65% 65% 500 h 65% 62% 1 000 h 65% 60% 2 0 0 0 h 6 5 % 5 5 %

2 5 0 0 h 6 2 % 5 0 %

3 0 0 0 h 6 0 % 4 4 % 上記表 3より明らかなように、本発明の U字型吸着塔を用いた酸素ガス濃縮装置においては、 2 0 0 0時間の長時間にわたって安定した酸素ガスの供給が可能である。

一方従来例の直管式吸着塔を用いた酸素ガス濃縮装置において、 5 0 0時間にて明瞭な排出酸素ガスの圧力の低下および濃度の低下を生ずる。したがって、 1 0 0時間を超えると前記圧力低下および濃度の低下の可能性があり、メンテナンスの必要性が生ずる。

このように本発明の酸素ガス濃縮装置によれば、従来の装置の約 2 0倍の時間にわたつて安定した酸素の供給が可能である。

この本発明の装置において用いる U字型吸着塔は、図示するように、原料空気の供給側の口がいずれも上に位置するように配置することが望ましい。特に上記の口が下方を向いた場合、フィルター等への吸着剤により目詰まりにより直管式と同様の欠点を生ずる。そのため、 U字型吸着塔は傾斜させて配置しても問題はな、が上記欠点が生じないようにする必要がある。

又ノくッファ一容器 7は直管型でもよい。

以上述べた本発明の酸素ガス濃縮装置で用いる吸収塔は、断面形状が円形ある L、は楕円形であるが、断面形状が第 6図に示すような半円形ある、は半楕円形で U字型の吸収塔でもよい。

このような断面形状が半円形又は半楕円形の吸収塔は、第 6図の（A) に示すように金属板 P 1等をプレス加工することにより U字状部分 Uを形成し、これに（B ) に示すように他の板 P 2を気密に接合することにより（C ) に示すような断面形状の U字型吸着塔を製造し得る。したがって U字型吸着塔を比較的容易に作製できる。

又、板 P 2として酸素ガス濃縮装置を収納する匡体の壁面を利用することも可能である。つまり匡体を構成する壁の内面に気密性を保つようにして直接固定することにより吸着塔を形成できる。この場合、 u字状部分 Uを有する板 P 1を匡体に直接固定するため、吸着塔を支持するための手段を必要とせず、一層製作が容易になる。これによつて吸着塔の構造が簡単で部品点数が減少し、又装置の組立が容易になるため大幅にコストダウンすることが可能になる。

又、酸素ガス濃縮装置の各部品の配置や各回路の接続等の関係から吸着塔を匡体壁面に取り付けることができない場合も、匡体内に板 P 2に相当する板をたてることにより、これに凹部 Uを形成した板 P 1を気密性を保って固定することにより容易に吸着塔を形成し得る。

このように、断面半円形の U字型吸着塔は、断面円形の U字型の吸着塔に比ベて、吸着塔の配置および支持が簡単である利点を有する。又半楕円形の U字型の吸着塔も、同様の方法で作成でき、同様の利点を有する。

次に本発明の酸素濃縮装置の一つの特徴であるエアーコンプレッサーの配置の具体例について述べる。

第 7図は、本発明の酸素濃縮装置の密閉箱に封入された空気圧縮器の構成を示す図である。この第 7図において 5 1は厚さ 1 5 mmの積層木板製で、その内壁面全面に厚さ 2 mmの鉛シ一卜を弾力性を持つ厚さ 1 mmの耐熱粘着シー卜により貼り付けた密封板よりなる密閉箱、 5 2はピストン圧縮型のコンプレッサー部、 5 3は電動モーター、 5 4はコンプレッサーの吸入ノズル部、 5 5は吸気導入管、 5 6はコンプレッサー吸気口、 5 7は吐出ノズル部、 5 8は耐熱ナイロンチューブによりなる圧縮空気の導出管、 5 9は圧縮空気の吐出口、 6 0は密閉箱の内部を冷却するための吸着塔からの脱着ガスの導入口、 6 1は冷却ガス放出管、 6 2は密閉箱より排出される冷却ガス取り出し口、 6 3は固定部 6 4によりエアーコンプレッサー 5 2を固定する台、 6 5は台 6 3を支持するスプリング、 6 6は電導モーター用の端子である。

以上述べたように、本発明の酸素ガス濃縮装置で用いるエアーコンプレツサ一 5 2およびそれを駆動するモーター 5 3は、密閉箱 5 1内にスプリング 6 5 , により支持されている固定台 6 3に固定されており、したがってコンプレッサー運転中の振動はスプリング 6 5によりほぼ完全に吸収され、騒音は密閉箱外に伝わることがほとんどない。更に密閉箱 5 1自体を吸着塔、バッファー容器等を配置した酸素ガス濃縮装置のケースの天井より弾性体よりなる紐状の部材にて宙吊りにすれば、一層振動吸収の効果が得られ、騒音はほぼ完全に防止し得る。

又、本発明の装置で用いるエアーコンプレッサーを収納する密閉箱 5 1には、冷却ガス放出管 6 1力 ·設けられており、この放出管 6 1より放出するガスにより密閉箱 5 1内の極度の温度上昇を防止するようにしている。しかも図 4に示すように、この密閉箱 5 1内に放出するガスは排出脱着ガスであって、一般にはそのまま排出するガスを一度密閉箱 5 1内に放出して冷却に利用した後に密閉箱 5 1外に排出し廃棄するようにしたもので、新なた冷却装置を設置することなしに密閉箱内つまりエアーコンプレツサーおよびその周辺を冷却するようにしている。

これによつて、この冷却を行なわな!、場合に比べてェアーコンプレッサーの運転中の極度の温度上昇によるコンプレツサ一等の高温焼付けなどの故障を防止 ud来る。

したがって、本発明においては高温下での運転に耐え得る耐熱仕様のコンプレッサ一等の選定が必要となるが、例えば自動車のェンジン周りで使用されているような耐熱仕様のものの選定で充分である。産業上の利用可能性

本発明の方法によれば、希釈用の補助回路を必要とせず構成が簡単である。又、弁の開閉の操作のみの簡単な操作で得られる酸素ガスの濃度を所望の正確な濃度になし得る。

又本発明の装置によれば、 U字型吸着塔を用いたことにより、短時間でのメンテナンスの必要がなくなり、装置の長時間継続使用が可能であり、更に保守管理が容易になる。又、コンプレッサーを密閉箱に収納すること等により振動による騒音の発生を抑え、又、多少なりとも密閉箱内の冷却を考慮したことにより、密閉箱内の極度の温度上昇を防止し、一般に入手できる耐熱仕様のコンプレツサ一の使用が可能である。

Claims

請求の範囲

1 . 二つの吸着塔へ交互に高圧な空気を供給し、吸着塔内の吸着剤にて選択的に窒素ガスを吸着脱着を繰り返して酸素ガスを濃縮する P S A方式の酸素ガスの濃縮方法において、各吸着塔への原料の空気の供給時間を長くして吸着破過後も空気を供給することにより濃縮ガスを所定の濃度に薄めて所望の濃度の酸素ガスを得ることを特徴とする酸素ガス濃縮方法。

2 . 吸着剤を夫々充填した二つの吸着塔と、前記二つの吸着塔に原料の圧縮空気を供铪する供給源と、前記供給源より原料空気をバルブを介して前記二つの吸着塔に供給する供給路と、前記二つの吸着塔より排出脱着ガスを夫々バルブを介して排出されるガス排出路と、前記二つの吸着塔より濃縮ガスを供給する供給路を有し、前記二つの吸着塔が U字状をなし、その原料供給口とガス排出口、又、前記濃縮ガス供給口がいずれも上方の部分に位置することを特徴とする酸素ガス

3 . 前記吸着塔の断面形状が円形、半円形、楕円形又は半楕円形であることを特徴とする請求の範囲第 2項記載の酸素ガス濃縮装置。

4 . 前記圧縮空気の供給源であるエアーコンプレッサーが密封された密閉箱内に配置されたスプリングにて支持されている支持台に固定されていることを特徴とする請求の範囲第 2項又は第 3項記載の酸素ガス濃縮装置。

5 . 前記排出路を前記密閉箱に接続することにより排出脱着ガスを前記密閉箱内に供給した後に排出することを特徴とする請求の範囲第 4項記載の酸素ガス濃

訂正された] ¾ (規則 91)