JP2003238116A

JP2003238116A - 酸素濃縮装置

Info

Publication number: JP2003238116A
Application number: JP2002045230A
Authority: JP
Inventors: Noboru Ueno; 昇上野; Kenji Muramatsu; 健次村松; Katsuhiko Hayashi; 勝彦林
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2002-02-21
Publication date: 2003-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】経済性を向上させる。【解決手段】分子篩からなる吸着剤１を充填した吸着
筒２，３に、圧縮機より空気を送り込み、空気中の窒素
を吸着して酸素富化空気となす酸素濃縮装置であって、
吸着筒２，３内には吸着剤１を充填したパッケージ４を
複数、圧縮空気流入口８側から酸素富化空気排出口９側
に重ねて収納する。一般的に、吸着剤の吸着能力は圧縮
空気流入口８側（上流側）から悪化するので、圧縮空気
流入口８側の吸着剤１を交換する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、酸素濃縮装置に関
する。更に詳述すると、本発明は、医療用等として酸素
富化空気を生成し供給する酸素濃縮装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、酸素富化空気を生成する装置とし
て酸素濃縮装置がある。この酸素濃縮装置は、窒素吸着
剤を充填した吸着筒に防塵・除湿した空気を圧縮機によ
って送り込み、微細孔を多数有する吸着剤によって空気
中の窒素を吸着除去し、残った酸素富化空気をタンクに
蓄えて医療用等に提供するものである。

【０００３】図５に吸着筒を示す。吸着筒の容器１０１
内には窒素吸着剤１０２が充填されており、スプリング
１０３によって動かないように押さえ付けられている。
図示しない圧縮機から供給される圧縮空気は流入口１０
４から容器１０１内に流入し、窒素吸着剤１０２よって
窒素が吸着除去された後、流出口１０５から流出する。

【０００４】窒素の吸着によって窒素吸着剤１０２の窒
素を吸着する能力は低下する。このため、適当な時期に
窒素排出口１０６を大気に開放して容器１０１内を減圧
し、窒素吸着剤１０２が吸着した窒素を排出するように
している。

【０００５】また、窒素吸着剤１０２の吸着能力は水分
や塵等の付着によっても低下するので、水分や塵等が付
着した窒素吸着剤１０２を交換する必要がある。即ち、
圧縮機の上流に除湿器や防塵フィルタを設けることで窒
素吸着剤１０２に水分や塵等が付着するのを防止してい
るが、除湿器や防塵フィルタを使用しても水分や塵等を
完全に除去することはできず、窒素吸着剤１０２の上流
側の部分から徐々に水分や塵等が付着して溜まることが
ある。また、圧縮機の潤滑油等が圧縮空気に混合して窒
素吸着剤１０２の上流側の部分から徐々に付着すること
もある。これらのため、例えば一定時間の使用により窒
素吸着剤１０２を新しいものと交換している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、窒素吸
着剤１０２の吸着能力の低下は上流側から徐々に進行す
るものである。このため、窒素吸着剤１０２の下流側部
分がまだ十分な窒素吸着能力を有していても、上流側部
分の能力低下によって窒素吸着剤１０２としての窒素吸
着能力が低下すると、窒素吸着剤１０２全体を交換する
必要があった。このため、不経済であり、ランニングコ
ストを悪化させていた。

【０００７】本発明は、経済性に優れた酸素濃縮装置を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに請求項１記載の発明は、分子篩からなる吸着剤を充
填した吸着筒に、圧縮機より空気を送り込み、空気中の
窒素を吸着して酸素富化空気となす酸素濃縮装置におい
て、吸着筒内には吸着剤を充填したパッケージを複数、
圧縮空気流入口側から酸素富化空気排出口側に重ねて収
納されてなるものである。

【０００９】したがって、吸着剤が複数に分割されて吸
着筒内に充填され、吸着剤を１つずつ別々に交換するこ
とができる。このため、吸着能力の悪化した吸着剤のみ
を交換することができる。

【００１０】また、請求項２記載の酸素濃縮装置は、吸
着筒には、複数のパッケージのそれぞれを取り出し可能
にする蓋を設けてなるものである。したがって、蓋を開
けてパッケージを取り出し交換することができる。

【００１１】また、請求項３記載の酸素濃縮装置は、パ
ッケージを圧縮空気流入口側のものから順番に交換する
ものである。一般的に、吸着剤の吸着能力は圧縮空気流
入口側から悪化する。したがって、窒素吸着能力の悪化
した吸着剤から順番に交換できる。

【００１２】また、請求項４記載の酸素濃縮装置は、パ
ッケージを使用累計時間の長いものから順番に交換する
ものである。一般的に、吸着剤の吸着能力は使用累計時
間が長くなると悪化する。したがって、窒素吸着能力の
悪化した吸着剤から順番に交換できる。

【００１３】さらに、請求項５記載の酸素濃縮装置は、
パッケージ内の吸着剤を再生して使用するものである。
したがって、パッケージ内の吸着剤を繰り返し使用する
ことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
最良の形態に基づいて詳細に説明する。

【００１５】図１及び図２に、本発明を適用した酸素濃
縮装置の実施形態の一例を示す。酸素濃縮装置は、分子
篩からなる吸着剤１を充填した吸着筒２，３に、圧縮機
７より空気を送り込み、空気中の窒素を吸着して酸素富
化空気となすものであって、吸着筒２，３内には吸着剤
１を充填したパッケージ４を複数、圧縮空気流入口８側
から酸素富化空気排出口９側に重ねて収納している。

【００１６】圧縮機７の上流には除塵フィルタ５及び除
湿器６が設けられており、除塵フィルタ５を通過して吸
い込まれた大気中の空気は除湿器６を通って除湿された
後、圧縮機７によって圧縮される。そして、この圧縮空
気は冷却部２６によって冷却された後、電磁弁１１〜１
４により交互に２つの窒素吸着筒２，３に送られる。窒
素吸着筒２，３の内部には、圧力が高くなると窒素の吸
着量が多くなる窒素吸着剤１を充填したパッケージ４が
収納されている。

【００１７】電磁弁１２が開き、電磁弁１１及び電磁弁
１４が閉じた状態では、圧縮空気は窒素吸着筒２に導か
れる。そして、窒素吸着筒２内を通過中に圧縮空気中の
窒素が吸着されて酸素濃度が高くなる。このようにして
濃縮された酸素はチェックバルブ１５を通って酸素タン
ク１７に貯えられる。酸素タンク１７に貯えられた酸素
はチェックバルブ１５，１６により窒素吸着筒２，３に
は逆流しない。なお、この状態では、電磁弁１３を開い
ている。このため、窒素吸着筒３内は大気に開放されて
大気圧となり、窒素吸着筒３内の窒素吸着剤１に吸着さ
れていた窒素は離脱して消音器１８を通って大気中に放
出される。

【００１８】一方、電磁弁１２、電磁弁１３が閉じ、電
磁弁１４が開くと、圧縮空気は窒素吸着筒３に導かれ
る。そして、窒素吸着筒３内を通過中に圧縮空気中の窒
素が吸着されて酸素濃度が高くなる。このようにして濃
縮された酸素は、チェックバルブ１６を通って酸素タン
ク１７に貯えられる。酸素タンク１７に貯えられた酸素
はチェックバルブ１５，１６により窒素吸着筒２，３に
は逆流しない。なお、この状態では、電磁弁１１を開い
ている。このため、窒素吸着筒２内は大気に開放されて
大気圧となり、窒素吸着筒２内の窒素吸着剤１に吸着さ
れていた窒素は離脱して消音器１８を通って大気中に放
出される。

【００１９】このように、圧縮機７から供給された圧縮
空気を２つの窒素吸着筒２，３に交互に供給し、酸素を
濃縮して酸素タンク１７に蓄える。同時に、圧縮空気か
ら除去した窒素を大気に放出している。

【００２０】酸素タンク１７に貯えられた酸素は圧力調
整弁１９によって使用に適した圧力に調整され、フィル
タ２０によってろ過されて使用機器または使用者等に提
供される。なお、図１中符号２７はパージオリフィス、
符号２８は圧力等化弁、符号２９は均等オリフィス、符
号３０は圧力センサ、符号３１は流量設定器である。

【００２１】窒素吸着筒２，３の容器本体２１には、複
数のパッケージ４のそれぞれを取り出し可能にする蓋２
２が設けられている。また、蓋２２を嵌め合わせる開口
周縁部にはシール部材２３が設けられており、蓋２２を
閉めると容器本体２１内を密封することができる。この
ため、容器本体２１内に供給された圧縮空気が蓋２２と
容器本体２１の間から洩れることはない。蓋２２の例え
ば４箇所にはフック２４が設けられており、容器本体２
１の例えば４箇所に設けられたファスナ２５をフック２
４に引っ掛け締め付けることで、蓋２２は容器本体２１
に取り外し可能に取り付けられる。容器本体２１の底面
には圧縮空気流入口８と窒素富化空気流出口１０が、上
面には酸素富化空気排出口９がそれぞれ設けられてい
る。

【００２２】パッケージ４は、例えば３個設けられてい
る。即ち、容器本体２１内に充填する窒素吸着剤１を例
えば３つに分割している。パッケージ４の上下両面はメ
ッシュ４ａにより構成されており、充填した窒素吸着剤
１がこぼれ落ちず且つ圧縮空気が通過できるようになっ
ている。各パッケージ４は圧縮空気の流れる方向に直列
に並べられている。したがって、圧縮空気流入口８より
容器本体２１内に流入した圧縮空気は、３つのパッケー
ジ４内を順番に通過し、窒素を吸着除去されて酸素富化
空気として酸素富化空気排出口９から排出される。

【００２３】窒素吸着剤１は圧縮空気流入口８側のもの
から劣化する。つまり、圧縮機７の上流には除塵フィル
タ５及び除湿器６を設けているが除塵や除湿は完全では
なく、圧縮機７から吸着筒２，３に供給される圧縮空気
には水分や粉塵等が含まれている。また、圧縮機７の潤
滑油が圧縮空気に混入していることもある。これらのた
め、窒素吸着剤１に水分や粉塵、潤滑油等が付着しその
窒素吸着能力が劣化する。この場合、圧縮空気流入口８
側の窒素吸着剤１により多く水分や粉塵等が付着し劣化
する。

【００２４】図３に、圧縮空気流入口８からの距離と窒
素吸着能力の劣化との関係を概念的に示す。図３からも
明らかなように、圧縮空気流入口８に近い部分で水分や
粉塵等の付着が多く劣化が激しい。本実施形態では、吸
着筒２，３内に収納する窒素吸着剤１を３つのパッケー
ジ４に分割しており、圧縮空気流入口８に最も近いパッ
ケージ４の窒素吸着剤１（図３のＡ領域）の劣化が最も
激しく、中央のパッケージ４の窒素吸着剤１（図３のＢ
領域）及び酸素富化空気排出口９に最も近いパッケージ
４の窒素吸着剤１（図３のＣ領域）の劣化はあまり進ま
ない。

【００２５】このため、パッケージ４は圧縮空気流入口
８側のものから順番に交換するようにしている。即ち、
圧縮空気流入口８側のパッケージ４を取り出し、中央の
パッケージ４と酸素富化空気排出口９側のパッケージ４
を圧縮空気流入口８側にずらし、新しいパッケージ４を
酸素富化空気排出口９側に組み入れる。窒素吸着剤１を
分割しているので窒素吸着性能が劣化した部分のみを交
換することができ、窒素吸着剤１全体を一括交換する場
合に比べて大変経済的である。また、交換しない残りの
２つのパッケージ４については順番に圧縮空気流入口８
側にずらすことで使えなくなるまで使用することができ
るので、この点からも大変経済的である。即ち、窒素吸
着剤１を有効に使いきることができ、大変経済的であ
る。

【００２６】なお、パッケージ４の交換作業は次の通り
である。まず、４箇所のファスナ２５を外して容器本体
２１から蓋２２を取り外す。圧縮空気流入口８側（下
側）のパッケージ４を取り出し、残りの２つのパッケー
ジ４を圧縮空気流入口８側にずらした後、酸素富化空気
排出口９側（上側）の空いたスペースに新しいパッケー
ジ４を組み込む。その後、容器本体２１に蓋２２を取り
付け、４箇所のファスナ２５をロックする。このように
容器本体２１内のパッケージ４を上から下にずらしなが
ら下のパッケージ４を交換するようにしているので、下
のものほどパッケージ４の使用累計時間が長くなり、パ
ッケージ４を使用累計時間の長いものから順番に交換す
ることができる。

【００２７】交換して取り出したパッケージ４内の吸着
剤１は再生して使用する。例えば、パッケージ４ごと窒
素吸着剤１を超音波洗浄した後、乾燥させて再使用す
る。超音波洗浄を行うことで窒素吸着剤１の微細孔に付
着した塵等を除去することができる。また、パッケージ
４から取り出した窒素吸着剤１を焼くことでも再生する
ことができる。窒素吸着剤１を再生することで繰り返し
の使用が可能であり、大変経済的であると共に、いわゆ
る環境にやさしい酸素濃縮装置を提供することができ
る。

【００２８】本発明の酸素濃縮装置では、窒素吸着剤１
を充填した容器を複数のパッケージ４に分割しているの
で、窒素吸着剤１の取扱いが容易になり、メンテナンス
が容易な酸素濃縮装置を提供することができる。

【００２９】なお、上述の形態は本発明の好適な形態の
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、上述の説明では、吸着筒２，３の容器本体
２１内の窒素吸着剤１を３つに分割していたが、分割す
る個数としては３つに限るものではなく、２つでも良
く、又は４つ以上でも良い。

【００３０】また、上述の説明では、吸着筒２，３の容
器本体２１とパッケージ４を別部材とし、窒素吸着剤１
を充填したパッケージ４を容器本体２１に収納していた
が、パッケージ４自体で容器本体２１を構成しても良
い。

【００３１】さらに、上述の説明では、容器本体２１の
周壁に蓋２２を設けて径方向からパッケージ４を交換す
るようにしていたが、例えば図４に示すように、容器本
体２１の上下に蓋２２を設け、軸方向からパッケージ４
を交換するようにしても良い。この場合には、例えば下
側（空気流入口側）の蓋２２を開けて空気流入口側のパ
ッケージ４を取り出すと共に、上側（酸素富化空気排出
口９側）の蓋２２を開けて新しいパッケージ４を組み入
れるようにする。即ち、上から新しいパッケージ４を挿
入して下から古いパッケージ４を押し出すようにしても
良い。

【００３２】また、上述の説明では、酸素を集める酸素
濃縮装置を例にしていたが、これに限るものではなく、
例えば、吸着筒２，３に吸着された窒素を集める窒素濃
縮装置に使用しても良い。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の酸素
濃縮装置では、吸着筒内には吸着剤を充填したパッケー
ジを複数、圧縮空気流入口側から酸素富化空気排出口側
に重ねて収納しているので、吸着剤を複数のパッケージ
に分割することになり、吸着剤を交換する場合には交換
が必要な吸着剤のみを交換することができ、大変経済的
である。また、吸着剤の１つ１つが小さなものとなり、
吸着剤の取扱いが容易になりメンテナンスが容易にな
る。

【００３４】また、請求項２記載の酸素濃縮装置では、
吸着筒に、複数のパッケージのそれぞれを取り出し可能
にする蓋を設けているので、蓋を開けることでパッケー
ジを取り出すことができ、吸着剤の交換を容易に行うこ
とができる。

【００３５】また、請求項３記載の酸素濃縮装置では、
パッケージを圧縮空気流入口側のものから順番に交換す
るので、窒素吸着性能が悪化した吸着剤から交換するこ
とができる。

【００３６】また、請求項４記載の酸素濃縮装置では、
パッケージを使用累計時間の長いものから順番に交換す
るので、窒素吸着能力の悪化した吸着剤から交換するこ
とができる。

【００３７】さらに、請求項５記載の酸素濃縮装置で
は、パッケージ内の吸着剤を再生して使用するので、吸
着剤を繰り返し使用することができ、大変経済的である
と共に、いわゆる環境に優しい酸素濃縮装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した酸素濃縮装置の実施形態の一
例を概略的に示すブロック図である。

【図２】同酸素濃縮装置の窒素吸着筒の分解斜視図であ
る。

【図３】窒素吸着剤の位置と吸着能力の劣化の関係を示
す概念図である。

【図４】本発明を適用した酸素濃縮装置の他の実施形態
を示し、その窒素吸着筒を示す斜視図である。

【図５】従来の酸素濃縮装置の窒素吸着筒の断面図であ
る。

【符号の説明】

１吸着剤２，３吸着筒４パッケージ７圧縮機８圧縮空気流入口９酸素富化空気排出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者林勝彦長野県諏訪郡原村10801番地の２株式会社三協精機製作所諏訪南工場内Ｆターム(参考） 4D012 AA10 CA05 CB13 CD07 CG01 CK07 4G042 BA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】分子篩からなる吸着剤を充填した吸着筒
に、圧縮機より空気を送り込み、空気中の窒素を吸着し
て酸素富化空気となす酸素濃縮装置において、上記吸着
筒内には上記吸着剤を充填したパッケージを複数、圧縮
空気流入口側から酸素富化空気排出口側に重ねて収納さ
れてなることを特徴とする酸素濃縮装置。
【請求項２】上記吸着筒には、上記複数のパッケージ
のそれぞれを取り出し可能にする蓋を設けてなることを
特徴とする請求項１記載の酸素濃縮装置。
【請求項３】上記パッケージを上記圧縮空気流入口側
のものから順番に交換することを特徴とする請求項１又
は２記載の酸素濃縮装置。
【請求項４】上記パッケージを使用累計時間の長いも
のから順番に交換することを特徴とする請求項１又は２
記載の酸素濃縮装置。
【請求項５】上記パッケージ内の吸着剤を再生して使
用することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記
載の酸素濃縮装置。