JP2009006256A - Oxygen enricher - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気中の酸素を濃縮して高濃度酸素を供給する酸素濃縮器に関する。 The present invention relates to an oxygen concentrator that concentrates oxygen in air and supplies high-concentration oxygen.
酸素濃縮器としては、窒素を選択的に吸着する吸着剤を充填した複数個の吸着筒を備え、圧力変動吸着(PSA:Pressure Swing Adsorption)方式を用いたものがある。 An oxygen concentrator includes a plurality of adsorption cylinders filled with an adsorbent that selectively adsorbs nitrogen and uses a pressure swing adsorption (PSA) system.
図3に示すような従来の酸素濃縮器31は、コンプレッサ32で吸着筒33に高圧の空気を流入し、空気中の窒素を吸着筒33の吸着剤aに吸着させて分離する吸着工程と、切替弁34で流路を切り替え、吸着筒33の圧力を下げることで、吸着筒33の吸着剤aに吸着した窒素をサイレンサ35を介して放出し、吸着剤aの再生を行う再生工程(脱着工程)とを交互に繰り返し、高濃度酸素を連続的に製造している。
A
製造された高濃度酸素は、吸着筒33より下流側に設置された製造ガスタンク(バッファタンク)36に蓄えられ、圧力や流量や濃度の変動を軽減している。 The produced high-concentration oxygen is stored in a production gas tank (buffer tank) 36 installed on the downstream side of the adsorption cylinder 33 to reduce fluctuations in pressure, flow rate, and concentration.
吸着工程で製造された、あるいは製造ガスタンク36に蓄えられた高濃度酸素の一部は、再生工程で排気側に大気開放された吸着筒33に導入され、吸着剤aに吸着した窒素のパージを促進する。
Part of the high-concentration oxygen produced in the adsorption process or stored in the
吸着筒33に送る圧縮空気は、大気中の水分を含んでいるので、コンプレッサ32出口にドレンポットなどを設置して、凝縮した水分を除去する機構を採用する場合がある(ドレンポットが設置されていない場合もある)。また、凝縮されずに、蒸気として送られた水分は、吸着筒33の上流側に設置された吸湿剤mで除去される。
Since the compressed air sent to the adsorption cylinder 33 contains moisture in the atmosphere, there is a case where a drain pot or the like is installed at the outlet of the
ゼオライトなどの窒素吸着剤は、親水性であり、長期的な使用により大気中の水分を吸着すると、窒素吸着性能が低下することが知られているため、吸湿剤mに吸着した水分は、再生工程時に大気開放することで脱着すると共に、製品ガスである乾燥酸素の一部を導入することで、パージを促進する。 Nitrogen adsorbents such as zeolite are hydrophilic, and it is known that nitrogen adsorption performance will deteriorate if moisture in the atmosphere is adsorbed by long-term use. During the process, it is desorbed by opening to the atmosphere, and purging is promoted by introducing a part of the dry oxygen that is the product gas.
運転停止時には、吸着筒33に接続されたコンプレッサ側ライン、排気側ライン、製造ガスタンク側ラインの各弁(バルブ)を閉じることにより、外部からの水分の浸入を防止している場合もある。 When the operation is stopped, intrusion of moisture from the outside may be prevented by closing each valve (valve) of the compressor side line, the exhaust side line, and the production gas tank side line connected to the adsorption cylinder 33.
また、吸着剤と吸湿剤は、それぞれ吸着筒と吸湿筒に独立して充填される場合もある。 Further, the adsorbent and the hygroscopic agent may be filled independently in the adsorption cylinder and the moisture absorption cylinder, respectively.
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。 The prior art document information related to the invention of this application includes the following.
しかしながら、従来の酸素濃縮器31では、酸素濃縮運転(通常運転)中、熱平衡する上限はあるものの、吸湿剤mには脱着されずに若干の水分は残留してしまう。この残留水分は、運転停止中の温度、圧力など環境条件によって一部は吸湿剤mから脱着してしまうこともある。
However, in the
従来技術では、酸素濃縮器31のように吸着剤aと吸湿剤mが同じ吸着筒33に充填されていたり、独立して設置されている場合も配管のみで接続されていたりするため、運転停止中に吸湿剤mから脱着した水分は、拡散によって吸着剤aに到達・吸着され、窒素吸着性能の低下につながる。
In the prior art, the adsorbent a and the hygroscopic agent m are filled in the same adsorbing cylinder 33 as in the
さらに、各弁は外気を100%遮断することはできず、弁座漏れなどにより、外気が侵入することがある。 Furthermore, each valve cannot block the outside air 100%, and the outside air may enter due to valve seat leakage or the like.
このように、従来技術では、運転停止中の吸着筒への水分浸入を完全に防止することは考慮されていない。 Thus, in the prior art, it is not considered to completely prevent moisture from entering the adsorption cylinder while the operation is stopped.
そこで、本発明の目的は、運転停止中に吸着筒へ水分が拡散するのを防止する酸素濃縮器を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide an oxygen concentrator that prevents moisture from diffusing into the adsorption cylinder during operation stop.
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項1の発明は、空気を圧縮するコンプレッサと、窒素を選択的に吸着する吸着剤を充填した複数個の吸着筒と、上記コンプレッサからの圧縮空気を各吸着筒に交互に供給して窒素を吸着させ、他方、各吸着筒の窒素を脱着させて排気するための切替手段とを備えた酸素濃縮器において、
上記切替手段と各吸着筒間に、圧縮空気中の水分を吸湿する吸湿剤を充填した吸湿筒を独立して設け、これら吸湿筒と各吸着筒間に、酸素濃縮運転時は開放し、運転停止中は上記吸着筒への水分の浸入を遮断すべく閉止する遮断弁を設けた酸素濃縮器である。
The present invention has been devised to achieve the above object, and the invention of claim 1 includes a compressor that compresses air, a plurality of adsorption cylinders filled with an adsorbent that selectively adsorbs nitrogen, In an oxygen concentrator provided with switching means for alternately supplying compressed air from the compressor to each adsorption cylinder to adsorb nitrogen, and desorbing and exhausting nitrogen from each adsorption cylinder,
A hygroscopic cylinder filled with a hygroscopic agent that absorbs moisture in the compressed air is provided independently between the switching means and each adsorption cylinder, and the oxygen absorption operation is opened between these moisture absorption cylinders and each adsorption cylinder. The oxygen concentrator is provided with a shutoff valve that is closed to shut off the intrusion of moisture into the adsorption cylinder during the stop.
請求項2の発明は、各吸着筒に共用の酸素供給ラインを接続し、その酸素供給ラインに、各吸着筒からの高濃度酸素を一時蓄えると共に、運転停止時に高濃度酸素の一部を窒素および水分のパージガスとして各吸着筒に供給するバッファタンクを設けた請求項1記載の酸素濃縮器である。 In the invention of claim 2, a common oxygen supply line is connected to each adsorption cylinder, and high concentration oxygen from each adsorption cylinder is temporarily stored in the oxygen supply line, and part of the high concentration oxygen is nitrogenated when the operation is stopped. The oxygen concentrator according to claim 1, further comprising a buffer tank that supplies each adsorption cylinder as a purge gas for moisture.
請求項3の発明は、上記各吸湿筒内の上流側に粗取り除湿用の吸湿剤を充填すると共に、下流側に精密取り除湿用の吸湿剤を充填した請求項1または2記載の酸素濃縮器である。 The invention according to claim 3 is the oxygen concentration according to claim 1 or 2, wherein the upstream side of each of the moisture absorbing cylinders is filled with a moisture absorbent for roughing and dehumidifying, and the downstream side is filled with a moisture removing agent for precise dehumidification. It is a vessel.
請求項4の発明は、上記コンプレッサと上記切替手段間に上流側閉止弁を設け、酸素供給側に下流側閉止弁を設け、運転停止中に各吸着筒と対応する吸湿筒を陽圧で保持する請求項1〜3いずれかに記載の酸素濃縮器である。 According to a fourth aspect of the present invention, an upstream side closing valve is provided between the compressor and the switching means, a downstream side closing valve is provided on the oxygen supply side, and a moisture absorbing cylinder corresponding to each adsorption cylinder is held at a positive pressure during operation stop. The oxygen concentrator according to any one of claims 1 to 3.
請求項5の発明は、運転停止中に、各吸湿筒を陽圧で保持すると共に、その陽圧よりも高い圧力で対応する吸着筒を保持する請求項4記載の酸素濃縮器である。
The invention according to
請求項6の発明は、上記切替手段は三方向弁で構成され、その三方向弁は、上記コンプレッサ側がノーマルオープン、窒素排気側がノーマルクローズ、上記吸湿筒側がコモンである請求項1〜5いずれかに記載の酸素濃縮器である。 According to a sixth aspect of the present invention, the switching means comprises a three-way valve, and the three-way valve is normally open on the compressor side, normally closed on the nitrogen exhaust side, and common on the moisture absorption cylinder side. It is an oxygen concentrator as described in above.
請求項7の発明は、運転停止時に、上記下流側閉止弁と上記上流側閉止弁を閉止し、上記バッファタンクから高濃度酸素を各吸着筒に供給して窒素および水分をパージし、上記切替手段を閉止した後、上記各遮断弁を閉止する請求項4〜6いずれかに記載の酸素濃縮器である。 According to a seventh aspect of the present invention, when the operation is stopped, the downstream stop valve and the upstream stop valve are closed, high concentration oxygen is supplied from the buffer tank to each adsorption cylinder, nitrogen and moisture are purged, and the switching is performed. The oxygen concentrator according to any one of claims 4 to 6, wherein each shutoff valve is closed after the means is closed.
請求項8の発明は、上記コンプレッサと上記切替手段間に、圧縮空気中の水分を受けるドレントラップを設けた請求項1〜7いずれかに記載の酸素濃縮器である。
The invention of
本発明によれば、運転停止中に吸着筒へ水分が拡散するのを防止でき、吸着剤の窒素吸着性能の低下を防止できる。 According to the present invention, it is possible to prevent moisture from diffusing into the adsorption cylinder while the operation is stopped, and to prevent a decrease in the nitrogen adsorption performance of the adsorbent.
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の好適な実施形態を示す酸素濃縮器の概略図である。 FIG. 1 is a schematic diagram of an oxygen concentrator showing a preferred embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施形態に係る酸素濃縮器1は、PSA方式の酸素濃縮器であり、主にオゾナイザを備えた内視鏡洗浄機や在宅酸素療法などに用いる医療用機器、家庭用健康機器などに使用される比較的小型の酸素濃縮器である。以下の説明では、酸素濃縮器1で製造した高濃度酸素(製品ガス)をオゾナイザに供給する例で説明する。 As shown in FIG. 1, the oxygen concentrator 1 according to the present embodiment is a PSA type oxygen concentrator, which is mainly used for an endoscope washer equipped with an ozonizer, a medical device used for home oxygen therapy, and the like. It is a relatively small oxygen concentrator used in medical equipment for medical use. In the following description, an example in which high-concentration oxygen (product gas) produced by the oxygen concentrator 1 is supplied to the ozonizer will be described.
この酸素濃縮器1は、空気を圧縮するコンプレッサ2と、空気中の窒素を選択的に吸着する吸着筒内吸着剤(N2吸着剤)a3を充填した2つの吸着筒(N2吸着筒)3a,3bと、コンプレッサ2からの圧縮空気を各吸着筒3a,3bに交互に供給して吸着筒内吸着剤a3に窒素を吸着させ、他方、各吸着筒3a,3bの窒素を脱着させて排気するための切替手段としての切替弁4とを備えて主に構成される。 This oxygen concentrator 1 includes a compressor 2 that compresses air and two adsorption cylinders (N 2 adsorption cylinders) filled with an adsorption cylinder adsorbent (N 2 adsorbent) a3 that selectively adsorbs nitrogen in the air. 3a, 3b and compressed air from the compressor 2 are alternately supplied to the adsorption cylinders 3a, 3b to adsorb nitrogen in the adsorption cylinder adsorbent a3, and on the other hand, desorb nitrogen from the adsorption cylinders 3a, 3b. It mainly comprises a switching valve 4 as switching means for exhausting.
コンプレッサ2と切替弁4間、切替弁4と各吸着筒3a,3b間は、流路となる配管などの空気供給ライン5で接続される。コンプレッサ2と切替弁4間の空気供給ライン5には、上流側閉止弁としての電磁弁からなるコンプレッサ閉止弁6が設けられる。
The compressor 2 and the switching valve 4 are connected, and the switching valve 4 and each of the adsorption cylinders 3a and 3b are connected by an
さて、酸素濃縮器1では、切替弁4と各吸着筒3a,3b間に、圧縮空気中の水分を吸湿する吸湿剤mを充填した吸湿筒7a,7bが、各吸着筒3a,3bに対応させて各吸着筒3a,3bとは独立して設けられる。 In the oxygen concentrator 1, moisture absorbing cylinders 7a and 7b filled with a moisture absorbent m that absorbs moisture in compressed air between the switching valve 4 and the adsorption cylinders 3a and 3b correspond to the adsorption cylinders 3a and 3b. Thus, the suction cylinders 3a and 3b are provided independently.
さらに、これら吸湿筒7a,7bと各吸着筒3a,3b間には、酸素濃縮運転(通常運転)時は開放され、運転停止中は各吸着筒3a,3bへの水分の浸入をそれぞれ遮断すべく閉止する電磁弁からなる遮断弁(吸着筒−吸湿筒間遮断弁)8a,8bが設けられる。 Further, the moisture absorption cylinders 7a and 7b and the adsorption cylinders 3a and 3b are opened during the oxygen concentration operation (normal operation), and the moisture intrusion into the adsorption cylinders 3a and 3b is blocked during the operation stop. Shut-off valves (adsorption cylinder-moisture-cylinder shut-off valves) 8a and 8b each including an electromagnetic valve that is closed as much as possible are provided.
各吸湿筒内には、単一の吸湿剤mのみを充填してもよい。本実施形態では、吸湿性能をより向上させるため、各吸湿筒7a,7b内の上流(切替弁4)側に粗取り除湿用の吸湿剤mを充填すると共に、その下流(各吸着筒3a,3b)側に精密取り除湿用の吸湿剤として吸湿筒内吸着剤a7を充填した。本実施形態では、吸着筒内吸着剤a3や吸湿筒内吸着剤a7として吸湿機能も有するゼオライトを用い、吸湿剤mとして活性アルミナを用いた。 Each hygroscopic cylinder may be filled with only a single hygroscopic agent m. In the present embodiment, in order to further improve the moisture absorption performance, the upstream (switching valve 4) side in each of the moisture absorbing cylinders 7a and 7b is filled with the moisture absorbent m for roughing and dehumidifying, and the downstream (each of the adsorption cylinders 3a and 3b). The moisture absorbent in-cylinder adsorbent a7 was filled on the 3b) side as a moisture absorbent for precise dehumidification. In the present embodiment, zeolite having a hygroscopic function is used as the in-cylinder adsorbent a3 and the hygroscopic in-cylinder adsorbent a7, and activated alumina is used as the hygroscopic agent m.
各吸着筒3a,3bと各吸湿塔7a,7bは、内部の圧力を検出する図示しない圧力センサをそれぞれ備える。ただし、圧力センサは、酸素濃縮器1全体のシステムを代表する1箇所だけに設けてもよい。この場合、事前試験でシステム内の圧力を検出できる。 Each adsorption | suction cylinder 3a, 3b and each moisture absorption tower 7a, 7b are each equipped with the pressure sensor which does not show in figure which detects an internal pressure. However, the pressure sensor may be provided only at one place representing the entire system of the oxygen concentrator 1. In this case, the pressure in the system can be detected by a preliminary test.
切替弁4は、通常運転時、コンプレッサ2からの圧縮空気を一方の吸湿筒7aを介して一方の吸着筒3aに供給する流路と、他方、一方の吸着筒3aの吸着筒内吸着剤a3に吸着した窒素を脱着して一方の吸湿筒7aを介して排気する流路とを切り替えるものである。他方の吸着筒3bと他方の吸湿筒7bについても同様である。 The switching valve 4 has a flow path for supplying compressed air from the compressor 2 to one adsorption cylinder 3a via one moisture absorption cylinder 7a during normal operation, and an adsorption cylinder adsorbent a3 on the other adsorption cylinder 3a. Is switched to a flow path for desorbing nitrogen adsorbed on the gas and exhausting the nitrogen through one of the moisture absorbing cylinders 7a. The same applies to the other adsorption cylinder 3b and the other moisture absorption cylinder 7b.
切替弁4には、2つの三方向弁4a,4bからなるものを用いる。三方向弁4aは、コンプレッサ2側がノーマルオープン(NO)、窒素排気側がノーマルクローズ(NC)、吸着筒3a(吸湿筒7a)側がコモン(C)となるように設けられる。三方向弁4bについても同様である。
The switching valve 4 is composed of two three-
各三方向弁4a,4bのNOは、コンプレッサ閉止弁6の下流側で分岐された空気供給ライン5にそれぞれ接続される。各三方向弁4a,4bのNCは、各吸着筒3a,3bに共用の排気ライン9にそれぞれ接続される。排気ライン9の排気口には、排気音を消音するサイレンサ10が接続される。
NO of each three-
各吸着筒3a,3bの下流側には、各吸着筒3a,3bに共用の酸素供給ライン11が接続され、その酸素供給ライン11と各吸着筒3a,3b間に、各吸着筒3a,3b内の圧力を調整するための圧力調整手段としてのオリフィス12がそれぞれ設けられる。
A common
酸素供給ライン11の途中には、各吸着筒3a,3bからの高濃度酸素を一時蓄えると共に、運転停止時に高濃度酸素の一部を窒素および水分のパージガスとして各吸着筒3a,3bに供給するバッファタンク(O2バッファタンク)13が設けられる。
In the middle of the
このバッファタンク13は、下流側へ安定して高濃度酸素を供給するために、吸着筒3a,3bを切り替える際、高濃度酸素の流量、圧力や濃度の変動を軽減することが第1の目的であるが、運転停止時に各吸着筒3a,3b内の吸着筒内吸着剤a3や、各吸湿筒7a,7bの吸湿筒内吸着剤a7、吸湿剤mの吸着水分を十分パージできる容量を併せ持つものとする。
The
バッファタンク13の下流側となる酸素供給ライン11には、オゾナイザへ供給される高濃度酸素の流量を調整するためのレギュレータ14が設けられる。
The
レギュレータ14の下流側となる酸素供給ライン11には、下流側閉止弁としての電磁弁からなるオゾナイザ閉止弁15が設けられる。
The
また、コンプレッサ2とコンプレッサ閉止弁6間には、ドレンライン16を介して、圧縮空気中の水分を受けるドレントラップ(ドレンポット、あるいはドレンパンともいう)17が設けられ、そのドレントラップ17の下流側となるドレンライン16にドレン閉止弁18が設けられる。
Further, a drain trap (also referred to as a drain pot or drain pan) 17 that receives moisture in the compressed air is provided between the compressor 2 and the compressor shut-off valve 6 via a
さらに、酸素濃縮器1は、図示しない制御手段を備えており、その制御手段により、コンプレッサ閉止弁6、切替弁4、遮断弁8a,8b、オゾナイザ閉止弁15、ドレン閉止弁18の開閉を制御する。この制御手段には、上述した図示しない各圧力センサも接続される。
Furthermore, the oxygen concentrator 1 is provided with control means (not shown), and the control means controls the opening / closing of the compressor shut-off valve 6, the switching valve 4, the shut-off valves 8a and 8b, the ozonizer shut-off
本実施形態の作用を、酸素濃縮器1の動作と共に説明する。 The effect | action of this embodiment is demonstrated with operation | movement of the oxygen concentrator 1. FIG.
(通常運転)
酸素濃縮器1の通常運転に先立ち、コンプレッサ閉止弁6、遮断弁8a,8b、オゾナイザ閉止弁15を開放し、ドレン閉止弁18を閉止しておく。
(Normal operation)
Prior to the normal operation of the oxygen concentrator 1, the compressor closing valve 6, the shutoff valves 8 a and 8 b and the
まず、三方向弁4aをコンプレッサ2から吸着筒3aへ向かう方向で開放しておくと共に、排気側で閉止しておき、三方向弁4bをコンプレッサ2から吸着筒3bへ向かう方向で閉止しておくと共に、排気側で開放しておく。
First, the three-way valve 4a is opened in the direction from the compressor 2 to the adsorption cylinder 3a, and is closed on the exhaust side, and the three-
この状態で、コンプレッサ2を運転し、圧縮空気を吸湿筒7aを介して吸着筒3aに流入させる。圧縮空気中の水分は、吸湿筒7aの吸湿剤mと吸湿筒内吸着剤a7で除去され、ほぼ絶乾状態の圧縮空気が吸着筒3aに流入される。圧縮空気中の窒素の一部は、吸湿筒7aの吸湿筒内吸着剤a7でも吸着される。 In this state, the compressor 2 is operated, and the compressed air is caused to flow into the adsorption cylinder 3a through the moisture absorption cylinder 7a. The moisture in the compressed air is removed by the hygroscopic agent m of the moisture absorbing cylinder 7a and the absorbent in the moisture absorbing cylinder a7, and the almost completely dry compressed air flows into the adsorption cylinder 3a. Part of the nitrogen in the compressed air is also adsorbed by the moisture absorbent in-cylinder adsorbent a7 of the moisture absorbent cylinder 7a.
吸着筒3aに流入した圧縮空気中の窒素は、主に吸着筒3aの吸着筒内吸着剤a3に吸着され、高濃度酸素(例えば、酸素濃度が約80〜97%)が酸素供給ライン11を介してバッファタンク13に一時蓄えられる。
The nitrogen in the compressed air that has flowed into the adsorption cylinder 3a is mainly adsorbed by the adsorption cylinder adsorbent a3 of the adsorption cylinder 3a, and high-concentration oxygen (for example, the oxygen concentration is about 80 to 97%) passes through the
バッファタンク13に蓄えられた高濃度酸素は、酸素供給ライン11を介してオゾンを製造するためのオゾナイザに供給される。
The high concentration oxygen stored in the
高濃度酸素の酸素濃度や供給量(製造量あるいは流量)は、コンプレッサ2の吐出圧、オリフィス12の設定値、バッファタンク13の容量、レギュレータ14の調整量を適宜設定することで、圧縮空気の流量、吸着筒3a内の圧力を変更して決定する。本実施形態では、コンプレッサ2の吐出圧を0.2MPa、バッファタンク13の容積を300mL、高濃度酸素の供給量を0.8L/分にした。
The oxygen concentration and supply amount (production amount or flow rate) of high-concentration oxygen are set by appropriately setting the discharge pressure of the compressor 2, the set value of the
一方、吸着筒3aによる酸素濃縮と同時に、吸着筒3bにおける窒素の脱着、吸湿筒7bにおける水分の脱着も行う(吸着筒3b・吸湿筒7bの再生)。 On the other hand, simultaneously with the oxygen concentration by the adsorption cylinder 3a, the desorption of nitrogen in the adsorption cylinder 3b and the desorption of moisture in the moisture absorption cylinder 7b are also performed (regeneration of the adsorption cylinder 3b and the moisture absorption cylinder 7b).
吸着筒3bと吸湿筒7bは大気開放されており、酸素濃縮時よりも内部圧力が下がるため、吸着筒3bの吸着筒内吸着剤a3に吸着した窒素と水分、吸湿筒7bの吸湿筒内吸着剤a7に吸着した窒素と水分、吸湿筒7bの吸湿剤mに吸着した水分が脱着され、排気ライン9を介してサイレンサ10から外部へ排出される。
Since the adsorption cylinder 3b and the moisture absorption cylinder 7b are open to the atmosphere, and the internal pressure is lower than when oxygen is concentrated, the nitrogen and moisture adsorbed on the adsorption cylinder adsorbent a3 of the adsorption cylinder 3b and the adsorption in the moisture absorption cylinder 7b are absorbed. Nitrogen and moisture adsorbed on the agent a7 and moisture adsorbed on the hygroscopic agent m of the moisture absorbing cylinder 7b are desorbed and discharged from the
このとき、吸着筒3bと吸湿筒7bに、吸着工程中の吸着筒3aから絶乾状態の高濃度酸素の一部をパージガスとして供給することで、窒素および水分のパージを促進できる。 At this time, the purge of nitrogen and moisture can be promoted by supplying a part of the absolutely dry high-concentration oxygen as the purge gas from the adsorption cylinder 3a during the adsorption process to the adsorption cylinder 3b and the moisture absorption cylinder 7b.
所定時間(吸着筒3aの窒素吸着能力が不十分になるよりも早い時間)後、吸着筒3bでの酸素濃縮を効率よく行うために、三方向弁4bを排気側で閉止し、吸着筒3aと吸着筒3b内の圧力を均圧にする。この所定時間は、予め制御手段に設定しておく。
After a predetermined time (a time earlier than the adsorption capacity of the adsorption cylinder 3a becomes insufficient), the three-
そして、三方向弁4bをコンプレッサ2から吸着筒3bへ向かう方向で開放すると共に、排気側で閉止し、三方向弁4aをコンプレッサ2から吸着筒3aへ向かう方向で閉止すると共に、排気側で開放し、吸着筒3bによる酸素濃縮を同様にして行う。
Then, the three-
その後、切替弁4を適宜切り替え、上記動作を吸着筒3a,3bにおいて交互に行う。また、空気供給ライン5からドレンライン16を介して滴下し、ドレントラップ17で受けた圧縮空気中の水分を、環境(周囲)温度、環境湿度、環境気圧に応じた所定時間ごとにドレン閉止弁18を開放して外部へ排水する。
Thereafter, the switching valve 4 is appropriately switched, and the above operation is alternately performed in the adsorption cylinders 3a and 3b. Further, the water in the compressed air dripped from the
こうして、圧縮空気中の水分を吸湿剤mおよび吸湿筒内吸着剤a7に吸着させ、かつ窒素を吸着筒内吸着剤a3に吸着させて高濃度酸素を分離する吸着工程と、吸着筒内吸着剤a3に吸着した窒素を放出し、かつ吸湿剤mおよび吸湿筒内吸着剤a7に吸着した水分を放出して吸湿筒内吸着剤a7、吸着筒内吸着剤a3、吸湿剤mの再生を行う再生工程(脱着工程)とを繰り返す。
(運転停止時、運転停止中)
運転停止時、酸素濃縮器1では、まず、オゾナイザ閉止弁15とコンプレッサ閉止弁6を閉止し、三方向弁4a,4bをそれぞれコンプレッサ2から吸着筒3a,3bへ向かう方向で閉止すると共に、窒素排気側で開放する。その後、コンプレッサ2を停止する。
Thus, an adsorption step of adsorbing moisture in the compressed air to the hygroscopic agent m and the hygroscopic in-cylinder adsorbent a7 and adsorbing nitrogen to the adsorbent in-cylinder a3 to separate high-concentration oxygen, and an adsorption in-cylinder adsorbent Regeneration that releases nitrogen adsorbed by a3 and releases moisture adsorbed by the moisture absorbent m and the moisture absorbent in-cylinder a7 to regenerate the moisture absorbent in-cylinder adsorber a7, the adsorbent in-cylinder adsorbent a3, and the moisture absorbent m Repeat the process (desorption process).
(When operation is stopped, operation is stopped)
When the operation is stopped, the oxygen concentrator 1 first closes the
これにより、バッファタンク13から絶乾状態の高濃度酸素の一部を、パージガスとして各吸着筒3a,3bと各吸湿筒7a,7bに供給して窒素および水分をパージする(図1中の一点鎖線矢印A,B)。
Thereby, a part of the high-concentration oxygen in the completely dry state is supplied from the
そして、パージガスが陽圧(大気圧よりも高い加圧状態:第1の圧力)を保持している状態で、三方向弁4a,4bを排気側で閉止し、運転停止中に、各吸着筒3a,3b内と対応する吸湿筒7a,7b内の圧力を陽圧で保持する。
The three-
より詳細には、遮断弁8a,8bを閉止し、運転停止中に、各吸湿筒7a,7b内を陽圧で保持すると共に、その陽圧よりも高い圧力(第2の圧力)で対応する吸着筒3a,3bを保持する。 More specifically, the shutoff valves 8a and 8b are closed, and the inside of each of the hygroscopic cylinders 7a and 7b is held at a positive pressure during operation stop, and a higher pressure (second pressure) than the positive pressure is supported. The adsorption cylinders 3a and 3b are held.
運転停止時におけるコンプレッサ閉止弁6、オゾナイザ閉止弁15、三方向弁4a,4b、遮断弁8a,8bの閉止するタイミングは、予め制御手段に、各弁の閉止順番とその時間間隔を設定しておく。
When the operation is stopped, the compressor closing valve 6, the
このように、酸素濃縮器1は、切替弁4と各吸着筒3a,3b間に吸湿筒7a,7bを独立して設け、これら吸湿筒7a,7bと各吸着筒3a,3b間に遮断弁8a,8bを設けている。 As described above, the oxygen concentrator 1 is provided with the moisture absorbing cylinders 7a and 7b independently between the switching valve 4 and each of the adsorption cylinders 3a and 3b, and between the moisture absorbing cylinders 7a and 7b and each of the adsorption cylinders 3a and 3b. 8a and 8b are provided.
このため、酸素濃縮器1では、運転停止時にオゾナイザ閉止弁15と遮断弁8a,8bを閉止することで、各吸湿筒7a,7bに残留した水分が運転停止中に各吸着筒3a,3b内に拡散することを防止できる。
For this reason, in the oxygen concentrator 1, by closing the
すなわち、酸素濃縮器1は、運転停止中に各吸湿筒7a,7b内の吸湿剤mや吸湿筒内吸着剤a7から残留水分が脱着されても、各吸湿筒7a,7bと対応する吸着筒3a,3b間は遮断されているため、脱着された水分は吸着筒3a,3b内の吸着筒内吸着剤a3に拡散移行できず、吸着筒内吸着剤a3の水分吸着によるN2吸着性能の低下を防止できる。 In other words, the oxygen concentrator 1 has an adsorption cylinder corresponding to each of the hygroscopic cylinders 7a and 7b even if residual moisture is desorbed from the hygroscopic agent m in the respective hygroscopic cylinders 7a and 7b and the adsorbent a7 in the hygroscopic cylinder during operation stop. 3a, since the inter-3b is blocked, desorbed moisture adsorption column 3a, can not diffuse transition to the adsorption cylinder in the adsorption agent a3 in 3b, the N 2 adsorption performance due to moisture adsorption of the adsorption cylinder in the adsorption agent a3 Decline can be prevented.
特にPSA方式の酸素濃縮器は、運転停止期間が長いと吸着筒内吸着剤から水分が抜けにくくなり、吸着筒内吸着剤のN2吸着性能の低下が著しくなるが、酸素濃縮器1によれば、運転停止期間が長くても吸着筒内吸着剤a3のN2吸着性能を維持できる。 In particular, when the PSA type oxygen concentrator has a long operation stop period, it is difficult for moisture to escape from the adsorbent in the adsorption cylinder, and the N 2 adsorption performance of the adsorbent in the adsorption cylinder decreases significantly. For example, the N 2 adsorption performance of the adsorption agent a3 in the adsorption cylinder can be maintained even when the operation stop period is long.
また、酸素濃縮器1は、運転停止中に、各吸湿筒7a,7bを陽圧で保持すると共に、その陽圧よりも高い圧力で対応する吸着筒3a,3bを保持しており、吸着筒内保持圧力、吸湿筒内保持圧力、大気圧の順番に圧力差がある。 Further, the oxygen concentrator 1 holds each of the moisture absorption cylinders 7a and 7b at a positive pressure during operation stop, and also holds the corresponding adsorption cylinders 3a and 3b at a pressure higher than the positive pressure. There is a pressure difference in the order of internal holding pressure, moisture absorption cylinder holding pressure, and atmospheric pressure.
このため、酸素濃縮器1では、環境温度や環境気圧に変化があっても、各バルブ(特に、コンプレッサ閉止弁6、切替弁4、オゾナイザ閉止弁15)の弁座漏れによって外気(水分)が装置内に浸入することがなく、また各吸湿筒7a,7bの脱着水分が吸着筒3a,3b内に浸入することも確実に防止できる。 For this reason, in the oxygen concentrator 1, even if there is a change in the environmental temperature or the atmospheric pressure, the outside air (moisture) is leaked due to the valve seat leakage of each valve (particularly, the compressor closing valve 6, the switching valve 4, and the ozonizer closing valve 15). It does not enter the apparatus, and it is possible to reliably prevent the desorption moisture of the moisture absorbing cylinders 7a and 7b from entering the adsorption cylinders 3a and 3b.
さらに、酸素濃縮器1は、各吸湿筒7a,7b内に、上流側に粗取り除湿用の吸湿剤mを充填すると共に、下流側に精密取り除湿用の吸着筒内吸着剤a7を充填しているため、通常運転時だけでなく運転停止中においても、各吸着筒3a,3bへの水分の浸入を確実に防止できる。 Further, the oxygen concentrator 1 fills each of the moisture absorption cylinders 7a and 7b with the moisture absorbent m for roughing and dehumidifying on the upstream side and the adsorption cylinder adsorbent a7 for precise dehumidification on the downstream side. Therefore, it is possible to reliably prevent moisture from entering the adsorption cylinders 3a and 3b not only during normal operation but also during operation stop.
酸素濃縮器1は、コンプレッサ2と切替弁4間にドレントラップ17を設けており、ドレントラップ17で圧縮空気中の水分の一部を受けた後、これを排水することで、各吸湿筒7a,7aの除湿機能への負担を軽くし、各吸着筒3a,3bにほぼ絶乾状態の圧縮空気を流入させやすい。
The oxygen concentrator 1 is provided with a
ここで、本実施形態に係る酸素濃縮器1(運転停止中の加圧保持はしない例)と、図3で説明した従来の酸素濃縮器31について、吸着筒−吸湿筒間遮断弁の有無と吸着筒の水分増加量の関係を調べた。その結果を図2に示す。
Here, with respect to the oxygen concentrator 1 according to the present embodiment (an example in which pressurization is not held during operation stop) and the
図2では、遮断弁8a,8bがある酸素濃縮器1の遮断時吸湿筒を○、遮断時吸着筒を*、遮断弁がない従来例の遮断なし吸着吸湿筒を△で表した。酸素濃縮器1は、各吸着筒3a,3bの吸着筒内吸着剤a3を400g、各吸湿筒7a,7bの吸湿用の吸湿筒内吸着剤a7を90g、吸湿剤mを90gとした。従来例は、各吸着筒33の吸着筒内吸着剤a3を380g、吸湿剤mを20gとした。 In FIG. 2, the moisture absorption cylinder at the time of shutoff of the oxygen concentrator 1 having the shutoff valves 8a and 8b is represented by ◯, the adsorption cylinder at the shutoff is represented by *, and the non-blocking adsorption moisture absorption cylinder of the conventional example without the shutoff valve is represented by Δ. In the oxygen concentrator 1, the adsorption cylinder adsorbent a3 of each adsorption cylinder 3a, 3b was 400 g, the moisture absorption cylinder adsorbent a7 for moisture absorption of each moisture absorption cylinder 7a, 7b was 90 g, and the moisture absorbent m was 90 g. In the conventional example, the adsorption in-cylinder a3 of each adsorption cylinder 33 is 380 g, and the hygroscopic agent m is 20 g.
図2の*に示すように、酸素濃縮器1は、上述した運転停止中に吸着筒−吸湿筒間を図1の遮断弁8a,8bで閉止すると、運転日数が経っても、吸着筒の重量増加はほぼ0gであり、吸着剤への水分侵入を防止できていることがわかる。図2の○からは、吸湿筒の重量増加は、運転日数が約70日目以降、20g増加したことがわかる。 As indicated by * in FIG. 2, when the oxygen concentrator 1 is closed between the adsorption cylinder and the moisture absorption cylinder by the shutoff valves 8a and 8b in FIG. The increase in weight is almost 0 g, which indicates that moisture can be prevented from entering the adsorbent. As can be seen from the circles in FIG. 2, the increase in the weight of the hygroscopic cylinder increased by 20 g after about 70 days of operation.
これに対し、図2の△に示すように、従来例では、運転日数が経つにつれて吸着吸湿筒の重量が増加し、運転日数が約30日目以降に早くも20g増加し、吸着剤に水分が侵入してしまった。 On the other hand, as shown by Δ in FIG. 2, in the conventional example, the weight of the adsorption hygroscopic cylinder increases as the operating days elapse, and the operating days increase as much as 20 g after about the 30th day. Has invaded.
切替弁4とコンプレッサ閉止弁6は、運転停止時に外気と遮断するための部品であるが、切替手段として4個の二方向弁を使用すれば、コンプレッサ閉止弁6を省略することもできる。 The switching valve 4 and the compressor shut-off valve 6 are parts for shutting off the outside air when the operation is stopped. However, if four two-way valves are used as switching means, the compressor shut-off valve 6 can be omitted.
運転停止時の水分や窒素パージのための高濃度酸素の供給は、バッファタンク13以外の専用タンクや、配管系統中に容量を持たせる(例えば、配管を太くする)ことで行ってもよい。
Supply of high-concentration oxygen for water or nitrogen purge when the operation is stopped may be performed by providing a capacity in a dedicated tank other than the
上記実施形態では、2つの吸着筒3a,3bと2つの吸湿筒7a,7bを備えた例で説明したが、吸着筒とこれに対応する吸湿筒は、少なくとも2つ備えていればよい。 In the above embodiment, the example in which the two adsorption cylinders 3a and 3b and the two moisture absorption cylinders 7a and 7b are provided has been described. However, the adsorption cylinder and the corresponding moisture absorption cylinders may be provided at least two.
1 酸素濃縮器
2 コンプレッサ
3a,3b 吸着筒
4 切替弁(切替手段)
7a,7b 吸湿筒
8a,8b 遮断弁
a3 吸着筒内吸着剤
a7 吸湿筒内吸着剤
m 吸湿剤
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Oxygen concentrator 2 Compressor 3a, 3b Adsorption cylinder 4 Switching valve (switching means)
7a, 7b Hygroscopic cylinders 8a, 8b Shut-off valve a3 Adsorbent in the adsorbing cylinder a7 Adsorbent in the hygroscopic cylinder m Hygroscopic agent
Claims (8)
上記切替手段と各吸着筒間に、圧縮空気中の水分を吸湿する吸湿剤を充填した吸湿筒を独立して設け、これら吸湿筒と各吸着筒間に、酸素濃縮運転時は開放し、運転停止中は上記吸着筒への水分の浸入を遮断すべく閉止する遮断弁を設けたことを特徴とする酸素濃縮器。 A compressor for compressing air; a plurality of adsorption cylinders filled with an adsorbent for selectively adsorbing nitrogen; and supplying compressed air from the compressor to each adsorption cylinder alternately to adsorb nitrogen, In an oxygen concentrator comprising switching means for desorbing and exhausting nitrogen from the adsorption cylinder,
A hygroscopic cylinder filled with a hygroscopic agent that absorbs moisture in the compressed air is provided independently between the switching means and each adsorption cylinder, and the oxygen absorption operation is opened between these moisture absorption cylinders and each adsorption cylinder. An oxygen concentrator comprising a shut-off valve that is closed to shut off moisture intrusion into the adsorption cylinder during stoppage.
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---|---|---|---|---|
JP2010196149A (en) * | 2009-02-27 | 2010-09-09 | Honda Motor Co Ltd | Water electrolysis system |
US20110232482A1 (en) * | 2010-03-29 | 2011-09-29 | Wearair Oxygen, Inc. | Moisture Mitigation in PSA Air Fractionation |
JP2013132359A (en) * | 2011-12-26 | 2013-07-08 | Fukuda Denshi Co Ltd | Oxygen concentrator |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63230505A (en) * | 1987-03-04 | 1988-09-27 | エアー.プロダクツ.アンド.ケミカルス.インコーポレーテツド | Method of forming and recovering oxygen product |
JPS6434423A (en) * | 1987-07-31 | 1989-02-03 | Sumitomo Heavy Industries | Separation and removing method for oxygen |
JP2001252360A (en) * | 2000-03-13 | 2001-09-18 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | Oxygen concentrating device |
JP2004515349A (en) * | 2000-12-11 | 2004-05-27 | クエストエアー テクノロジーズ インコーポレイテッド | Pressure swing adsorption using contaminant-sensitive adsorbents |
JP2008149296A (en) * | 2006-12-20 | 2008-07-03 | Teijin Pharma Ltd | Oxygen concentrator |
-
2007
- 2007-06-27 JP JP2007169583A patent/JP4798076B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63230505A (en) * | 1987-03-04 | 1988-09-27 | エアー.プロダクツ.アンド.ケミカルス.インコーポレーテツド | Method of forming and recovering oxygen product |
JPS6434423A (en) * | 1987-07-31 | 1989-02-03 | Sumitomo Heavy Industries | Separation and removing method for oxygen |
JP2001252360A (en) * | 2000-03-13 | 2001-09-18 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | Oxygen concentrating device |
JP2004515349A (en) * | 2000-12-11 | 2004-05-27 | クエストエアー テクノロジーズ インコーポレイテッド | Pressure swing adsorption using contaminant-sensitive adsorbents |
JP2008149296A (en) * | 2006-12-20 | 2008-07-03 | Teijin Pharma Ltd | Oxygen concentrator |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010196149A (en) * | 2009-02-27 | 2010-09-09 | Honda Motor Co Ltd | Water electrolysis system |
US20110232482A1 (en) * | 2010-03-29 | 2011-09-29 | Wearair Oxygen, Inc. | Moisture Mitigation in PSA Air Fractionation |
US8343259B2 (en) * | 2010-03-29 | 2013-01-01 | Wearair Oxygen, Inc. | Moisture mitigation in PSA air fractionation |
JP2013132359A (en) * | 2011-12-26 | 2013-07-08 | Fukuda Denshi Co Ltd | Oxygen concentrator |
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Publication number | Publication date |
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