JP2003532519A - 多数床圧力スイング吸着方法及び装置 - Google Patents
多数床圧力スイング吸着方法及び装置Info
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Abstract
Description
を分離する気体濃縮装置、より具体的には、各種の工業用、商業用及び(又は)
医療用目的のため、酸素を効率的に且つ静粛に製造する装置に関する。2000
年5月10日付けで出願された出願係属中の仮特許出願第60/202,898
号の優先権を主張するものである。
作動原理は、その他のもののうち、米国特許第3,564,816号、米国特許
第3,636,679号、米国特許第3,717,974号、米国特許第4,8
02,899号、米国特許第5,531,807号及び米国特許第5,871,
564号に記載されている。例えば、圧力スイング吸着装置は、2つ又はより多
くの吸着器を備え、該吸着器の各々は供給流からの気体状混合体がその後に吸着
器を通じて同一流れ方向に向けられるとき、床内に吸着することにより気体状混
合体から少なくとも1つの成分気体を分画すべく吸着材料の固定のふるい床を有
している。1つの吸着器が吸着を行う間、別の吸着器は、同時に、第1のすなわ
ち製造吸着器から吸引され且つ他方の吸着器を通じて反対流れ方向に向けられる
製品気体の一部にてその吸着した成分気体をパージする。他方の吸着器がパージ
されたならば、次に、予め設定した時点にて供給流は同一流れ方向に向けて他方
の吸着器に向けられ、その他方の吸着器が吸着を行う。次に、第1の吸着器は、
同時に又は2つ以上の吸着器がある場合、別の時間設定した順序にてパージされ
、これらは全て上記の特許を読むことにより理解されるよう。
使用するため、周囲空気から高濃度酸素を製造すべくかかる装置が使用されると
き、装置に入る空気は、典型的に、約78%の窒素、21%の酸素、0.9%の
アルゴン、及び可変量の水蒸気を含んでいる。主として、窒素の殆どは装置によ
って除去され、医療目的のため、例えば、典型的に、少なくとも約80%の酸素
を含む気体製品を発生させる。
縮器」)装置、特に、所望の用途に必要な酸素濃度を実現することができ、しか
も、既知の多数床システムよりもより生産的で、よりエネルギ効率的で且つより
静粛に作動する装置の作動方法を提供するものである。このことは、少なくとも
一部分は、3つの床を超えない本発明の多数床PSA装置により及びそのときは
製造作用をする「能動的」床により発生された有用な製品気体ではなくて、その
ときは製造作用を行わない床すなわち「非能動的」床により発生された気体にて
床がパージされる作動工程を含む作動サイクルにより実現される。
しい実施の形態についての添付図面に関する以下の説明を読むことにより、一層
明らかになるであろう。
より全体として周囲空気であるが必ずしもそれには限らない気体状混合体から少
なくとも1つの成分、すなわち窒素を分画するのに使用される圧力スイング吸着
すなわちPSA装置の1つの実施の形態が全体として参照番号20で図示されて
いる。「AIR」で表示した気体状空気混合体は、吸気共振器58の粒子及び蒸
気フィルタ21を通じて装置20に供給されて供給流の吸気の雑音を減少させる
。供給流は共振器58からポンプ又はコンプレッサ組立体24により流体管10
6を通って流れる。電動コンプレッサ110、熱交換器108及び圧力逃がし弁
112を保持するコンプレッサ組立体24は、供給流を流体管107を通じて連
続的に移動させ、この流体管は、相応する供給弁116a、116b、116c
を順次作動させることにより供給流を3つの入口管114a、114b、114
cをそれぞれ通じて交互に且つ順次に送り得るように枝分かれしている。
なわち、図1にて上方向に向けて第1の吸着器Aの入口82aに入る。吸着器A
内に保持されたふるい床83aを通って流れるとき、供給流は、ふるい床83a
により吸着された供給流中の窒素の実質的な部分により、製品気体の所望の濃度
に分画される一方、例えば、約95%の酸素から成る供給流の残りの部分は第1
の吸着器Aの出口84aを通って製品気体として進行する。本明細書にて説明す
るように、吸着器は、装置のユーザに供給するため、製品気体を製造する一方、
該吸着器は「能動的」床と称される一方、他方の床の各々は「非能動的」床と称
される。
体の実質的な量は管150a及び共通の製品供給管150を通じて以下に説明す
る流れ制御組立体68に向けられ、ユーザに利用可能な有用な製品気体の一部を
構成する。製品気体が制御組立体68から吸着器Aに逆流するのを防止し得るよ
うに逆止弁144aが管150内に配置されている。また、吸着器B、C内への
逆流を防止するため相応する逆止弁144b、144cも設けられている。これ
らの逆止弁144a、144b、144cは、また、それぞれの吸着器の排出圧
力が管圧に少なくとも等しい程度だけ高圧であり、これにより、吸着器床をより
高圧で且つより効率的な圧力にて作動させるまで、そのそれぞれの吸着器から供
給管150への製品気体の供給を遅らせるのに役立つ点で重要である。
器Aの前に能動的床であった状態から依然として加圧される。本発明によれば、
パージ制御弁136bcは開いて非能動的吸着器Bの加圧された気体を解放し、
相応する偏向器の管132bcを通って流れ且つ非能動的吸着器床Cの出口84
cを通じて反対流れ方向に流れてパージングを完了し且つ吸着器Cの再加圧を開
始し、該吸着器のパージングは、吸着器Aが能動的吸着器となる直前に開始して
いる。
生された製品気体の一部分は、またパージ制御弁136acを開けることにより
偏向器の管132acを通じて非能動的吸着器Cに向けられ、吸着器Cの加圧を
続行する。同一の時間順序にて、パージ制限弁136bcが閉じられ、排出弁1
20bが開放して吸着器B内に残る圧力を入口82bから出ることによりその吸
着した窒素を放出し、図1に図示するように、適宜な音マフラー又は消音器12
6を通じて排気として管90bを通じて、雰囲気中に排出される。
順序に依存して、管114c、114b内のそれぞれ相応する供給弁116c、
116bを順次に開くことにより、吸着器床C、Bは順次に能動的床となり、ふ
るい床83c、83b内に製品気体を発生させ、この過程は、以下に説明するよ
うに順次に且つサイクルに対して繰り返される。
じて反対流れ方向に製品気体の所望の量及び流れを一定にし得るように寸法を調
節することのできる開口部を有する相応するパージオリフィス140ab、14
0ac、140bcが設けられている。図5の第2実施形態にて図示するように
、偏向器の管132ab、132ac、132bcの各々と平行に管152ab
、152bc、152ac内に別個に時間制御された双方向弁156ab、15
6ac、156bcを追加することにより、吸着器の間の圧力均衡率を調節する
ことも可能である。この第2実施形態において、弁136の各々は、その相応す
る吸着器がパージされるとき、選択的に開放するが、パージが完了し、吸着器が
再加圧されるとき、閉じられ、また、相応するオリフィス153ab、153a
c、153bcが適宜な圧力均衡化工程を最適にし得る寸法である状態で相応す
る弁156は開放する。これと代替的に、第2実施形態における平行な偏向器の
管152ab、152bc、152acは、特定のPSA能力の場合、偏向器の
管132ab、132bc、132acを補助するために使用することができ、
この場合、弁136は均衡化工程の間、閉じられず、オリフィス153ab、1
53ac、153bcは、PSA設計に対してより多量の流量を必要とするパー
ジ又は均衡化工程に対し適宜な量の追加的な流れを追加することによりパージオ
リフィス140ab、140ac、140bcを通る流れを補充し得るような寸
法とされている。
れる流れ制御組立体68は、混合タンク154と、試験ブロック構成要素169
と、圧力調整器170と、従来の流れ制御弁92と、逆止弁190aと、従来の
細菌フィルタ198と、出口コネクタ100とを備えることができる。混合タン
ク154は、製品気体を所望の濃度に平均化するために使用することができる。
混合タンク154を通ったならば、製品気体は、圧力を加えた状態で管167を
通って向けられ且つ流れ制御弁92に達するまで、圧力調整器170によって監
視される。次に、製品気体の流量は、流れ制御弁92により独立的に制御され、
管172及び逆止弁192aを通って出口コネクタ100まで進む。また、代替
的な又は補充的な気体供給源又は圧力を加えたメディキャストを装置に取り付け
ることができる逆止弁190bも図示されている。
それぞれの供給弁116を閉じて、発生された製品気体の残りが該吸着器から出
るとき、吸着器内の圧力を降下させる、すなわち減圧させる。部分的に減圧され
たならば、その吸着器用の廃物弁すなわち出口弁120を開いて、別の非能動的
吸着器内で再加圧状態で発生された製品気体の部分を適宜な弁順序により反対流
れ方向に向けて流れるようにし第1の吸着器をパージし、第1の吸着器を再調節
し、次の作動サイクルにて酸素濃縮した製品気体を適宜な順序で製造する。
宜な支持構造体に取り付けられたほぼ細長い容器を備え、該容器は、貫通して供
給される空気から窒素を吸収し得るようにされた吸着材料床でほぼ充填された内
部キャビティを有している。更に、吸着器の各々の入口82a、82b、82c
及び出口84a、84b、84cは、吸着材料床を通じて互いに流れ連通してい
る。従って、同一流れ方向に向けて吸着器の入口82の各々内に向けられた空気
の供給流れは、吸着材料に露呈され、これにより、空気中の窒素が吸着され、吸
着器を再生するため、反対流れ方向(図1に示すように下方)に向けて流れる、
偏向した製品気体によって、吸着された窒素は、吸着材料により解放され且つそ
の廃物弁120a、120b、120cが開いたとき、そのそれぞれの入口82
及び相応する排出管90a、90b、90cを通じて相応する吸着器から雰囲気
中に排出される。
るアルミナケイ酸ナトリウムとして既知の分子ふるい材料のような多数の適宜な
吸着材料の任意のものから成るものとすることができる。特徴的に、吸着材料の
型式及び量は、所望の濃度の製品酸素気体を発生させ得るように相応する吸着器
A、B、C内にて処理された空気から適宜な量の窒素を吸収し得るように選ばれ
る。
4cm(約10.0インチ)及び直径7.62cm(3.0インチ)であり、ふ
るい材料の重量は各々649gである。好ましくは、床は、床がその減圧又は圧
力均衡化段階にあるとき、「流動化」しないようにばね偏倚させる。空気の供給
流は約1.071scfmにて提供され、パージ管のオフィリス開口部は約1.
321mm(約0.052)インチに設定される。理解し得るように、ぞれぞれ
のパージ制御弁136ab、136ac、136bcが開いたとき、「パワーパ
ージ」相が開始されて吸着器A、B又はCは吸着器の別のものから排出気体を受
け取り、オリフィスの寸法は、開放したパージ弁の影響を受ける床の圧力均衡化
の程度を決定する。これと代替的に、パージ弁及びパージオフィリスの双方とし
て機能し得るように、パージ弁136の座部を適宜に寸法設定し、また、図5の
実施の形態の場合、オリフィス153を不要にし得るように弁156を適宜に寸
法決めすることも可能である。
ことも既知であり、この場合、吸着器の一方のみが任意の時点にて吸着を行う一
方、他方の吸着器は再生を行う。医療用途用のかかる装置は、多くの状況にてか
なり大型であるか、又は十分に静粛でないため、第3の吸着器床を導入すること
により、及び図2及び図3に図示するように、これらより小さい寸法の床の使用
を可能にし得るように最小の作動弁及び制御オフィリスの正確な順序及びタイミ
ングを案出することにより、我々はこの問題点を解決した。
工程の各々の作動サイクルにて約93%酸素濃度の気体を分当たり約3リットル
提供し得るように作動する。かかるサイクルの各々において、工程1(図示する
ように)は、吸着器Bから反対流れ方向に供給される高圧の偏向製品気体及び管
114aからの同一流れ方向の供給流れの双方により、約62.053kPa(
約9psi)から約96.527kPa(約14psi)まで再加圧される。こ
れと同時に、供給弁116bが閉じられ、閉じた弁116bから吸着器Bに更な
る供給流れ空気が提供されない状態にて、吸着器Bは、約155.132kPa
(約22.5psi)から約137.895kPa(約20psi)まで減圧さ
れる過程にある。これと同時に且つ廃物弁120Cが開いた状態で吸着器C(そ
れ以前のサイクルから製品気体を供給した後、早期にその減圧を開始している)
は、約17.237kPa(約2.5psi)から約10.342kPa(約1
.5psi)までのその減圧を完了する過程にある。
時間且つ本発明に従って開いている。この弁の作動順序により能動的吸着器Aは
、約148.237kPa(約21.5psi)まで再加圧を続行する一方、該
吸着器は製品気体を管150に供給し始め、ほぼこれと同時に、非能動的吸着器
Bは、吸着器Cを通じて減圧され、この吸着器C内にて吸着器Bからの残りの製
品気体は弁136bcを通じて吸着器Cに向けられ、吸着器Cを通って反対流れ
方向に流れて、吸着器C内にそれ以前に吸着された窒素をパージし且つ排出する
。この工程2から、より高圧が実現されるまで、製品気体の供給が遅延し、その
結果、製品気体の純度が一層より均一になることが理解できる。
Bが約62.053kPa(約9.0psi)へのその減圧を続行し且つ吸着器
Cへの製品気体の供給を続け、吸着器Cを約34.474kPa(約5.0ps
i)に再加圧する間、吸着器Aは製品気体の供給を続ける。
た状態で、吸着器Aは管150aへの製品気体の供給を続行する一方、その気体
の一部は吸着器Cの再加圧を続行し得るように吸着器Cに向けられる。弁120
bのみが吸着器Bに対して開いた状態にて、吸着器B内に残る気体の一部は弁1
20bを通じて排出され、その内部圧力を約17.237kPa(約2.5ps
i)に減圧させる。
として製品気体を供給すべく能動的吸着器であり、非能動的吸着器Bは、主とし
て窒素を非能動的吸着器Cからパージし且つ該吸着器Cを再加圧するために使用
される一方、吸着器Cは、そのパージサイクルを完了し且つ再加圧を開始する。
開放の同一の順序にて、吸着器Cは、主として製品気体を排出管150へ供給す
る能動的吸着器である一方、加圧され且つこのときは非能動的である吸着器A内
の残りの製品気体は吸着器Bに向けられて、吸着器Bからその吸着した窒素をパ
ージし且つこの吸着器の再加圧を開始する。
、吸着器Bは、このときは能動的吸着器であり、非能動的吸着器Cからの加圧さ
れた気体は反対流れ方向に向けられて非能動的吸着器Aをパージし且つ該吸着器
Aの再加圧を開始する。
の時間設定した弁の開放順序(黒で図示)を示す別の図である。一方、図4には
、12の工程サイクルの間、吸着器A、B、Cの各々における圧力の変化が示さ
れ、また、試験時点124における供給流れ供給管107内の作用可能な圧力及
び調整器170の前方の試験箇所169における流れ制御装置68内の製品気体
圧力の変化が示されている。
ル/分(lpm)にて作動しているとき、約93%の酸素濃度の製品気体が3つ
の吸着器から供給されて少なくとも約131.000kPa(約19psi)及
び約165.474kPa(約24psi)の高圧にて組立体68を制御する。
従って、雰囲気空気供給流中酸素の少なくとも43から45%が製品気体に対し
て回収できる一方、典型的な2床酸素濃縮器は、空気から供給された酸素の約3
0から35%しか回収しない。この効率の増加は、一部分、当該3床システム内
の吸着器が約62.053kPa(約9psi)だけ減圧することができる一方
、典型的な2床システムは少なくとも約124.106kPa(約18psi)
だけ減圧することを必要とするためである。より低い減圧圧力であれば、より小
型の消音器のみがあればよいから、エネルギ効率は更に向上する。更に、典型的
な2床システムは僅か約89.632kPa(約13psi)又は当該3床シス
テムよりも約68.948kPa(約10psi)低い製品気体を供給する。
ため、吸着器床の物理的寸法、すなわちその直径及び長さを変更し、また、空気
供給流量及びパージオリフィスの寸法を調節することが可能である。作動サイク
ルにおける12の工程の各々に対する作動時間は、それに応じて、増加又は短縮
するが、各サイクルの工程数及び各工程の機能は不変である。床寸法を決定する
1つの関連する判断基準は、床の全長に亙って約6.895kPa(約1psi
)圧力降下を維持することにある。このように、本発明による酸素濃縮器は、例
えば、手術室及び麻酔並びに人工呼吸装置に使用される約344.738kPa
(約50psi)の製品供給圧力のような、より多量の製造量の構造とすること
が可能である。
作動パラメータ及び作動雰囲気にあった構造とすることができる。その効率及び
静粛な作動のため、この装置は医療用の用途にて特に有用である。作動範囲は、
68.948kPa(10psi)以下の最小値から689.476kPa(1
00psi)の最大値までの作動圧力とすることができ、サイクル時間は約3秒
から約3分の範囲とし、約38%から約96%の酸素濃度の製品気体を製造する
。本発明は、また該装置をより高圧力にて作動することも可能にし、このことは
、吸着器床を一層より効率的なものにする。
、この場合、パージ気体は非能動的吸着器ではなくて供給タンクによって提供さ
れ、供給タンクは余剰な製品気体にて充填される。しかし、3つの床を有する多
数床システムは40%以上、より効率的であり、また、図4に図示するように、
製品気体を作動サイクルの全体に亙ってより均一な酸素濃度にて供給し、これに
より、濃度を平均化する混合タンクを不要にすることもできる設計を実現する。
は、本明細書に記載した本発明の説明から、従来の流体、電気及び電子構成要素
及び当該技術分野にて周知の制御装置を使用して多数床PSA装置を製造するこ
とが可能であろう。更に、当該技術分野の当業者は、監視及び(又は)非監視状
態の医療目的に使用されるとき、かかる装置に一般的である、視覚的表示計及び
安全機能を含むことも可能であろう。製品気体中の酸素濃度を可変に制御するこ
とも望ましいならば、図示しないが、米国特許第5,871,564号に記載さ
れた、管132ab、132ac、132bcと平行に、一組みの第2の可調節
型パージループを本発明に組み込むことが可能である。
段の作動順序を見直すことにより理解することができる。装置の始動時、弁11
6、120、136の全ては開いて、全ての背圧を解消し、次に、図3に図示し
た順序にて、例えば、プログラマブル回路(図示せず)内に印刷された従来のス
イッチ及びリレースイッチのタイミング機構を通じて開放し又は閉じたままにす
ることができる。供給弁、廃物弁及び均等化弁の各々は、弁への動力の供給開始
又は遮断に応答可能なソレノイド型弁であることが好ましい。従って、供給弁、
廃物弁及び均等化弁の各々が開き且つ閉じられる時間の長さを自動的に制御する
ことにより、製品の製造及び再生作動は濃縮器20内で自動的に制御される。
の回路及びスイッチを使用して設計することができ、コンプレッサ、スイッチ及
び弁への動力は適宜な電気的接続により提供され、非常時は、補助電池装置によ
り提供される。
せ得るように空気を分画するための圧力スイング吸着法の適用例に関して特に説
明し且つ図示した。従って、装置20に対して使用される供給流は、圧縮した雰
囲気空気である。本説明は所望の濃度の酸素製品気体を製造することに限定した
が、当業者は、この圧力スイング吸着装置をその他の製品気体の製造に使用でき
ることが明らかである。
を為すことが可能であることが理解されよう。例えば、吸着器の各々から管15
0への製品気体のタイミング及び供給を制御するため、逆止弁144a、144
b、144cに代えて又はこれら逆止弁に加えて、タイミング設定したソレノイ
ド弁を管150a、150b、150c内に含めることが可能である。従って、
説明した実施の形態は説明することを目的とするものであり、限定的なものであ
ることを意図するものではない。
る。 2Aは、本発明によるPSA装置の作動工程の順序及びタイミングを示すチャ
ートである。 2Bは、本発明によるPSA装置の作動工程の順序及びタイミングを示すチャ
ートである。
示すチャートである。
器の管を含む本発明の第2実施形態の概略図である。
Claims (14)
- 【請求項1】 少なくとも1つの成分気体を供給気体混合体から吸着し得る
ように3つの床以下の多数の吸着器床を備え、供給気体混合体を順次に吸着器床
の各々を通して同一流れ方向に供給し、成分気体の少なくとも実質的な部分を吸
着することにより、使用可能な製品気体が製造される、圧力スイング吸着装置内
にて濃縮した製品気体を供給気体混合体から製造する方法において、使用可能な
製品気体を製造する吸着器床以外の供給源からの加圧された気体を使用すること
により、その吸着した成分気体を各床からパージする工程を備えるように改良し
た方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載の方法において、装置が、3つの吸着器床を
備え、他の供給源が、使用可能な製品気体を製造しない別の吸着器床である、方
法。 - 【請求項3】 請求項2に記載の方法において、窒素を雰囲気空気から吸着
することにより高酸素濃度化した製品気体が製造され、吸着器の各々がほぼ図2
に図示するような順序の工程を通じてサイクルを繰り返す、方法。 - 【請求項4】 請求項2に記載の方法において、気体を別の吸着器床から導
入し、次に、供給気体を吸着器床を通じて供給し、製品気体を製造することによ
り吸着器を最小圧力から最大圧力まで再加圧する工程と、1つの吸着器床が最小
圧力と最大圧力との中間のレベルまで加圧されたとき、製品気体の供給を開始す
る工程と、1つの吸着器床への供給気体の供給及び1つの吸着器からの使用可能
な製品気体の供給の双方を終了させる工程と、次に、1つの吸着器床内に残る少
なくとも幾分かの製品気体から加圧された気体を最初に吸着器床の間で少なくと
も部分的に圧力均衡化させ得るように別の吸着器に向け、次に、吸着された成分
気体を更に他の吸着器からパージさせ得るように更に別の吸着器床に向ける工程
とを通じて各吸着器床のサイクルを順次に繰り返すことを備えるように改良した
方法。 - 【請求項5】 窒素吸着材料の3つの吸着器床を有する圧力スイング吸着装
置内で雰囲気空気から高酸素濃度化した気体を製造し、該高酸素濃度化した気体
を装置の出口に供給する方法において、 (a)雰囲気空気中の少なくとも実質的な量の窒素を吸着すべく雰囲気空気を
1つの吸着器床を通じて同一流れ方向に供給し、第1の吸着器床内の気体圧力を
上昇した作動圧力まで増大させつつ、残りの雰囲気空気を高酸素濃度化した製品
気体として装置の出口に供給する工程と、 (b)工程(a)とほぼ同時に、第2の吸着器床からの加圧された気体を第3
の吸着器床を通じて反対流れ方向に供給されるように向けて、第2の吸着器床が
減圧される間に、第3の吸着器床を再加圧する過程を開始する工程と、 (c)次に、製品気体を1つの吸着器床から装置の出口に供給するのを続けつ
つ、第1の吸着器床が上昇した作動圧力からの減圧を開始するのを許容するが、
製品気体の僅かな部分を1つの吸着器床から第3の吸着器床に向けて第3の吸着
器床の再加圧を続行する工程と、 (d)工程(c)とほぼ同時に、第2の吸着器床内に吸着された窒素がパージ
され且つ装置から排出されるようにしつつ、第2の吸着器床の減圧を続行する工
程と、 (e)次に、雰囲気空気を第3の吸着器床を通じて同一流れ方向に供給し、雰
囲気空気中の少なくとも実質的な量の窒素を吸着し、第3吸着器床内の気体圧力
を上昇した作動圧力まで増大させつつ、残りの雰囲気空気を高酸素濃度化した製
品気体として装置の出口に供給する工程と、 (f)工程(e)とほぼ同時に、第1の吸着器床からの加圧された気体を第2
の吸着器床を通じて反対流れ方向に向けて供給されるように向け、第1の吸着器
床が減圧される間に、第2の吸着器床を再加圧する過程を開始する工程と、 (g)次に、製品気体を第3の吸着器床から装置の出口に供給するのを続行し
つつ、第3の吸着器床が上昇した作動圧力からの減圧を開始するのを許容するが
、第3の吸着器床からの製品気体の僅かな部分を第2の吸着器床に供給して第2
の吸着器床の再加圧を続行する工程と、 (h)(g)とほぼ同時に、第1の吸着器床内に吸着された窒素がパージされ
且つ装置から排出されるようにする間に、第1の吸着器床の減圧を続行する工程
と、 (i)次に、雰囲気空気を第2の吸着器床を通じて同一流れ方向に供給し、雰
囲気空気中の少なくとも実質的な量の窒素を吸着し、次に、第2の吸着器床内の
気体圧力を上昇した作動圧力まで上昇させつつ、残りの雰囲気空気を高酸素濃度
化した製品気体として装置の出口に供給する工程と、 (j)工程(i)とほぼ同時に、第3の吸着器床が減圧される間に、第3の吸
着器床からの加圧された気体を第1の吸着器床を通じて反対流れ方向に供給され
るように向けて、第1の吸着器床を再加圧する過程を開始する工程と、 (k)次に、第3の吸着器床から製品気体を装置の出口に供給するのを続行し
つつ、第3の吸着器床が上昇した作動圧力からの減圧を開始するのを許容するが
、第3の吸着器床からの製品気体の僅かな部分を第2の吸着器床に向けて第2の
吸着器床の再加圧を続行する工程と、 (l)工程(g)とほぼ同時に、第1の吸着器床内に吸着された窒素がパージ
され且つ装置から排出されるようにしつつ、第1の吸着器床の減圧を続行する工
程と、 (m)次に、装置の出口への製品気体の供給を続行するのに必要なように工程
(a)から(l)までを繰り返す工程とを備える、方法。 - 【請求項6】 濃縮した製品気体を気体状混合体から製造する多数床圧力ス
イング吸着装置において、 (a)各々が気体状混合体から少なくとも1つの成分気体を吸着し、残りの気
体状混合体から製品気体を製造する手段を有する少なくとも2つで、3つ以下の
吸着器と、 (b)気体状混合体を交互に吸着器の各々に同一流れ方向に供給して製品気体
を製造する手段と、 (c)製造吸着器である吸着器から製品気体の実質的な部分を装置の出口に供
給する手段と、 (d)製造吸着器である吸着器以外の供給源から所定の製品気体の部分を向け
て、製造吸着器として機能しない別の吸着器を通じて反対流れ方向に流れ、他の
吸着器により吸着された1つの成分気体を別の吸着器からパージし且つ排出すべ
く吸着器を流体的に接続する手段と、 (e)吸着器を通る気体状混合体の移動を選択的に順序化し且つ製品気体を出
口及び(又は)偏向手段に選択的に向けるべく吸着器に流体的に接続された手段
とを備える、圧力スイング吸着装置。 - 【請求項7】 請求項6の圧力スイング吸着装置において、3つの吸着器を
備え、他の供給源が、製造吸着器又はパージされる吸着器の何れかとして機能し
ない吸着器である、圧力スイング吸着装置。 - 【請求項8】 請求項7の圧力スイング吸着装置において、偏向手段が、ほ
ぼ図3に図示するような順序にて開放するように制御される弁を備える、圧力ス
イング吸着装置。 - 【請求項9】 請求項7の圧力スイング吸着装置において、偏向手段が、図
3に実質的に図示するような時間にて開くように制御される弁を備える、圧力ス
イング吸着装置。 - 【請求項10】 請求項6の圧力スイング吸着装置において、製品気体の使
用可能な部分を供給する手段が、所定の圧力に達したときのみ製品気体を供給し
、供給された製品気体が排出手段内に逆流するのを防止する逆止弁手段を備える
、圧力スイング吸着装置。 - 【請求項11】 請求項6の圧力スイング吸着装置において、気体状混合体
が、医療用の高酸素濃度化した気体を製造する雰囲気空気を備え、各々が雰囲気
空気から窒素を吸着する3つの吸着器を備え、該3つの吸着器が、高酸素濃度化
した気体を製造し、ほぼ図2に図示したサイクル及び工程順序にて吸着した窒素
がパージされ得るように制御される、圧力スイング吸着装置。 - 【請求項12】 請求項11の圧力スイング吸着装置において、高酸素濃度
化した気体が、少なくとも3lpmの量にて製造され、約90%以上の酸素濃度
を有する、圧力スイング吸着装置。 - 【請求項13】 請求項6の圧力スイング吸着装置において、偏向手段が、
各吸着器から加圧された気体を別の吸着器に向け、2つの吸着器内の圧力を少な
くとも部分的に等しくする手段を備える、圧力スイング吸着装置。 - 【請求項14】 請求項13の圧力スイング吸着装置において、偏向手段が
、吸着器を流体的に接続すると共に、吸着した成分気体のパージをほぼ最適化し
得る寸法とされた第1の流体路と、吸着器を流体的に接続すると共に、圧力均衡
化をほぼ最適化し得る寸法とされた第2の流体路とを備える、圧力スイング吸着
装置。
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