JP2001246217A

JP2001246217A - 酸素濃縮装置

Info

Publication number: JP2001246217A
Application number: JP2000061368A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Watanabe; 博文渡辺
Original assignee: Ikiken Co Ltd
Current assignee: Ikiken Co Ltd
Priority date: 2000-03-07
Filing date: 2000-03-07
Publication date: 2001-09-11

Abstract

(57)【要約】【課題】部品点数を削減し、機器の信頼性の向上、騒
音の低減、性能向上を可能とする酸素濃縮装置を提供す
る。【解決手段】窒素ガスを優先的に吸着する吸着剤２を
充填する吸着塔１と、吸着塔１に空気を供給する空気供
給手段と、吸着塔１の空気を排出する空気排出手段と、
吸着塔１で製造した酸素濃縮空気を貯留する製品タンク
１１とを有する酸素濃縮装置であって、円筒型の製品タ
ンク１１の内部に円筒型の吸着塔１を内蔵した二重管構
造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、酸素濃縮装置（圧
力変動吸着型酸素濃縮器）の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、酸素濃縮装置としては、酸素選択
透過膜を用いた膜式酸素濃縮器と、窒素ガスを優先的に
吸着する吸着剤を使用した圧力変動吸着型酸素濃縮器が
ある。後者の圧力変動吸着型酸素濃縮器は、窒素ガスを
優先的に吸着する吸着剤を充填した吸着塔にコンプレッ
サで加圧した空気を導入して、吸着剤に窒素ガスを吸着
させて酸素濃縮空気を得るものである（吸着工程）．そ
して、この吸着塔で製造した酸素濃縮空気は製品タンク
（バッファタンク）内に貯留される。

【０００３】ところで、従来は、このような窒素ガスを
吸着する目的の吸着塔と濃縮された酸素を貯留するため
の製品タンクはそれぞれ別体の独立した構造であるた
め、濃縮装置の筐体に固定する際の固定用のブラケッ
ト、固定バンド、上下の蓋などがそれぞれに必要であ
り、部品点数が多いこと、それに対応して故障も多く発
生しやすいこと等の不具合があった。また、吸着塔内部
では吸着時にコンプレッサからの脈動音がしており、こ
れが騒音の増加につながっていたこと、吸着塔内部の温
度上昇により窒素ガス吸着量が減少し、酸素濃度の低下
を招いていたこと等の不具合もみられた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題を解決するためになされたものであって、その目的
とするところは、部品点数を削減し、機器の信頼性の向
上、騒音の低減、性能向上を可能とする酸素濃縮装置を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明の酸素濃縮装置は次のように構成してい
る。すなわち、請求項１の発明は、窒素ガスを優先的に
吸着する吸着剤を充填する吸着塔と、該吸着塔に空気を
供給する空気供給手段と、該吸着塔の空気を排出する空
気排出手段と、該吸着塔で製造した酸素濃縮空気を貯留
する製品タンクとを有する酸素濃縮装置において、前記
吸着塔と製品タンクのいずれか一方の内部に他方を内蔵
する。たとえば、製品タンクの内部に吸着塔を内蔵した
り、その反対に吸着塔の内部に製品タンクを内臓する構
成とすることができ、全体としては製品タンクと吸着塔
が二重管構造をなしている。そして、製品タンク及び吸
着塔の外観形状はそれぞれ円筒型とすることも角型（例
えば矩形）とすることもできる。

【０００６】また、請求項２の発明は、窒素ガスを優先
的に吸着する吸着剤を充填する吸着塔と、該吸着塔に空
気を供給する空気供給手段と、該吸着塔の空気を排出す
る空気排出手段と、該吸着塔で製造した酸素濃縮空気を
貯留する製品タンクとを有する酸素濃縮装置において、
前記吸着塔と製品タンクとを外接させて一体化構造とす
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
実施の形態について説明する。図１は本発明の酸素濃縮
装置における吸着塔と製品タンクを二重管構造とする構
成を示す概略平面図、図２は本発明の酸素濃縮装置の全
体構成を模式的に示した図、図３は図２における吸着塔
及び製品タンク部分の平面図である。

【０００８】本発明の酸素濃縮装置は、円筒型の製品タ
ンク１１の内部に同じく円筒型の吸着塔１を内蔵した二
重管構造を構成している。そして、吸着塔１内には吸着
剤２を充填し、配管３〜７を介してコンプレッサ（圧縮
機）８と接続するとともに、第１配管９、第２配管１０
を介して製品タンク１１に接続している。上記吸着剤２
は、窒素ガスを選択的に吸着するものであればよく、こ
こではゼオライトを使用する。また、製品タンク１１内
には、上記吸着剤２とは違う種類の酸素を吸着可能なゼ
オライト１４を充填する。

【０００９】配管３は、一端を吸着塔１の底部に接続
し、他端を分岐した配管４、７に接続する。配管４は吸
気用の配管５に接続し、配管７は排気用の配管６に接続
する。そして、配管５はコンプレッサ８の吸気側、配管
７はコンプレッサ８の排気側に接続する。さらに、配管
４、７の途中にはそれぞれ自動開閉弁ＳＶ４，ＳＶ２を
接続する。また、配管５と配管４の接続部より吸気口１
２側に自動開閉弁５を接続し、配管６と配管７の接続部
より排気口１３側に自動開閉弁ＳＶ１を接続する。

【００１０】また、第１配管９は途中に第１自動開閉弁
ＳＶ３を接続し、第２配管１０は途中に第２自動開閉弁
ＳＶ６を接続し、第１配管９を第２配管１０に比べて製
品タンク１１内に深く挿入している。このような装置に
おいて、自動開閉弁ＳＶ２，ＳＶ５を開き、自動開閉弁
ＳＶ１，ＳＶ４を閉じて、コンプレッサ８を作動する
と、配管３を介して吸着塔１内に空気（原料ガス）を供
給する空気供給手段が作動する。また、自動開閉弁ＳＶ
２，ＳＶ５を閉じ、自動開閉弁ＳＶ１，ＳＶ４を開い
て、コンプレッサ８を作動すると、配管３を介して吸着
塔１内のガスが排出する空気排出手段が作動する。

【００１１】次に、上記酸素濃縮装置の動作について説
明する。まず、自動開閉弁ＳＶ２，ＳＶ３，ＳＶ５を開
き、ＳＶ１，ＳＶ４，ＳＶ６を閉じて空気供給手段を形
成し、運転を開始すると、配管３を通り空気が吸着塔１
に供給され、ここで窒素ガスが吸着剤２に吸着され、吸
着塔１で製造された酸素濃縮空気が第１配管９を通じて
製品タンク１１に供給される（酸素濃縮空気供給第一工
程）。この酸素濃縮空気が自動開閉弁ＳＶ７を接続した
配管１５より排出される。

【００１２】しかし、この状態が続くと吸着塔１内の圧
力スピードが鈍くなり、次第に吸着剤２は窒素ガスを吸
着しなくなり、酸素濃度が低下することになるため、こ
の低下する前に、次の窒素ガス吸着工程に移行する。す
なわち、第１自動開閉弁ＳＶ３を閉じて（ＳＶ２，ＳＶ
５は開、ＳＶ１，ＳＶ４、ＳＶ６は閉のままである）、
配管３を通じて供給される空気を吸着塔１内の吸着剤２
と充分に接触させる。この窒素ガス吸着工程では、配管
３より吸着塔１に空気が供給されるが、吸着塔１から製
品タンク１１に向けて酸素濃縮空気は排出されないの
で、空気が充分吸着剤２と接触し窒素ガスを吸着でき
る。

【００１３】次いで、第２自動開閉弁ＳＶ６を開き（Ｓ
Ｖ２，ＳＶ５は開、ＳＶ１，ＳＶ３、ＳＶ４は閉のまま
である）、第２配管１０を通じて吸着塔１で製造された
酸素濃縮空気が製品タンク１１に供給される（酸素濃縮
空気供給第二工程）。第２配管１０は、製品タンク１１
内の吸着剤１４の上部に開口しているので、製品タンク
１１に供給されたばかりの酸素濃縮空気が配管１５より
排出されることになる。その後、自動開閉弁ＳＶ５を閉
じる（ＳＶ２，ＳＶ６は開、ＳＶ１，ＳＶ３，ＳＶ４は
閉のままである）。

【００１４】上記工程が終わると、自動開閉弁ＳＶ１，
ＳＶ４を開き、ＳＶ２，ＳＶ３，ＳＶ５，ＳＶ６を閉じ
て、脱着工程に移行する。吸着塔１内のガスが配管３、
５、６を通り排気口１３より排出される。そして、吸着
塔１内の吸着剤２に吸着されていた窒素ガスが排出さ
れ、吸着剤２の窒素ガス吸着能が回復する。以上、吸着
工程、脱着工程を繰り返して酸素濃縮空気を製造する。

【００１５】本発明の酸素濃縮装置は、上述したよう
に、製品タンク１１の内部に吸着塔１を内蔵した二重管
構造としているため、装置筐体に固定する際に必要な部
品点数を減らすことができ、それに対応して故障も少な
くでき、信頼性を向上させることができる。また、この
ような二重管構造とすることにより、吸着塔１内部で起
こるコンプレッサからの脈動音による騒音を低減するこ
とができる。さらに、二重管構造とすることで、放熱効
果が高まり、吸着塔１内部の温度上昇による窒素ガス吸
着能の低下を抑え、性能の向上を図ることができる。

【００１６】なお、上述の実施形態では、吸着塔１及び
製品タンク１１のいずれも円筒型に構成されているが、
勿論これに限定する必要はなく、たとえば図４に示すよ
うに、両者を角型（矩形）に構成しても構わない。ま
た、両者の形状がそれぞれ異なっていても構わない。ま
た、上述の実施形態では、製品タンク１１の内部に吸着
塔１を内蔵する構成としているが、これとは反対に、吸
着塔１の内部に製品タンク１１を内蔵する構成とするこ
とも可能である。

【００１７】図５は本発明の別の実施形態を示すもの
で、上述の製品タンク１１と吸着塔１を外接させて一体
化構造とする構成を示す概略平面図である。このような
一体化構造とする方法としては、製品タンク１１と吸着
塔１を最初から一体で成形する方法と、製品タンク１１
と吸着塔１を溶接する方法などがある。この場合、製品
タンク１１と吸着塔１の形状はそれぞれ円筒型でも角型
でも構わない。

【００１８】このように製品タンク１１と吸着塔１を一
体化構造とすることにより、前述の実施形態と同様に、
装置筐体に固定する際の必要な部品点数を減らすことが
でき、それに対応して故障も少なくでき、信頼性を向上
させることができる。

【００１９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の酸
素濃縮装置によれば、製品タンクと吸着塔のいずれか一
方の内部に他方を内蔵した二重管構造としているため、
装置筐体に固定する際に必要な部品点数を減らすことが
でき、それに対応して故障も少なくでき、その結果装置
の信頼性を向上させることができる。

【００２０】また、このような二重管構造とすることに
より、吸着塔内部で起こるコンプレッサからの脈動音に
よる騒音を低減することができる。また、二重管構造と
することにより、放熱効果が高まり、吸着塔内部の温度
上昇による窒素ガス吸着能の低下を抑え、性能の維持向
上を図ることが可能になる。さらには、使用部品点数削
減に伴う作業工数の低減によるコストダウンと機器スペ
ースの有効活用による小型化を達成することができる。

【００２１】また一方、製品タンクと吸着塔を外接させ
て一体化構造とすることにより、装置筐体に固定する際
に必要な部品点数を減らすことができ、それに対応して
故障も少なくでき、装置の信頼性を向上させることが可
能になるとともに、作業工数の低減によるコストダウン
を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の酸素濃縮装置における吸着塔と製品タ
ンクを二重管構造とする構成を示す概略平面図である。

【図２】本発明の酸素濃縮装置の全体構成を模式的に示
した図である。

【図３】図２における吸着塔及び製品タンク部分の平面
図である。

【図４】吸着塔と製品タンクの形状を矩形とし、なお且
つ二重管構造とする構成を示す概略平面図である。

【図５】本発明の別の実施形態を示す概略平面図であ
る。

【符号の説明】

１吸着塔２窒素ガス吸着剤３〜７、９、１０、１５配管８コンプレッサ１１製品タンク１２吸気口１３排気口１４酸素ガス吸着剤ＳＶ１〜ＳＶ２自動開閉弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】窒素ガスを優先的に吸着する吸着剤を充
填する吸着塔と、該吸着塔に空気を供給する空気供給手
段と、該吸着塔の空気を排出する空気排出手段と、該吸
着塔で製造した酸素濃縮空気を貯留する製品タンクとを
有する酸素濃縮装置において、前記吸着塔と製品タンク
のいずれか一方の内部に他方を内蔵したことを特徴とす
る酸素濃縮装置。
【請求項２】窒素ガスを優先的に吸着する吸着剤を充
填する吸着塔と、該吸着塔に空気を供給する空気供給手
段と、該吸着塔の空気を排出する空気排出手段と、該吸
着塔で製造した酸素濃縮空気を貯留する製品タンクとを
有する酸素濃縮装置において、前記吸着塔と製品タンク
とを外接させて一体化構造としたことを特徴とする酸素
濃縮装置。