JP2009089777A - Oxygen concentrator - Google Patents

Oxygen concentrator Download PDF

Info

Publication number
JP2009089777A
JP2009089777A JP2007260971A JP2007260971A JP2009089777A JP 2009089777 A JP2009089777 A JP 2009089777A JP 2007260971 A JP2007260971 A JP 2007260971A JP 2007260971 A JP2007260971 A JP 2007260971A JP 2009089777 A JP2009089777 A JP 2009089777A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxygen concentrator
oxygen
pressure fluctuation
purge gas
air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007260971A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sumihiro Kobayashi
純大 小林
Takeshi Imai
健 今井
Mitsutoshi Yasuhara
光俊 安原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Teijin Pharma Ltd
Original Assignee
Teijin Pharma Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Teijin Pharma Ltd filed Critical Teijin Pharma Ltd
Priority to JP2007260971A priority Critical patent/JP2009089777A/en
Publication of JP2009089777A publication Critical patent/JP2009089777A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pressure variable adsorbing type oxygen concentrator promoting nitrogen gas desorption from an adsorbent and enhancing oxygen generating efficiency. <P>SOLUTION: The pressure variable adsorbing type oxygen concentrator includes two or more of adsorbing beds accommodating at least the adsorbent adsorbing nitrogen more than oxygen, a compressing means, a switching means, and a purge gas communication path for communicating the adsorbing beds and is characterized by heating purge gas flowing through the purge gas communication path using the heat released from the compressing means. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、空気中の酸素を分離し使用者に供給する酸素濃縮装置に関する。   The present invention relates to an oxygen concentrator for separating oxygen in air and supplying it to a user.

近年、肺気腫、肺結核後遺症や慢性気管支炎などの慢性呼吸器疾患に苦しむ患者が増加する傾向にあるが、かかる患者に対する治療方法として、高濃度酸素を吸入させる酸素吸入療法が行われている。酸素吸入療法とは前記疾病患者に対して酸素ガス若しくは酸素濃縮気体を吸入させる治療法である。治療用の酸素ガス或いは濃縮酸素気体の供給源としては、高圧酸素ボンベ、液体酸素ボンベ、酸素濃縮装置等の使用が挙げられるが、長時間の連続使用に耐えることができ、また使い勝手がよいなどの理由により、酸素濃縮装置を使用するケースが増加している。   In recent years, the number of patients suffering from chronic respiratory diseases such as pulmonary emphysema, pulmonary tuberculosis sequelae and chronic bronchitis tends to increase. As a treatment method for such patients, oxygen inhalation therapy for inhaling high concentration oxygen is performed. The oxygen inhalation therapy is a treatment method for inhaling oxygen gas or oxygen enriched gas to the diseased patient. Examples of the supply source of therapeutic oxygen gas or concentrated oxygen gas include the use of high-pressure oxygen cylinders, liquid oxygen cylinders, oxygen concentrators, etc., which can withstand long-term continuous use and are easy to use. For this reason, cases of using oxygen concentrators are increasing.

酸素濃縮装置は空気中の酸素を分離し、濃縮することを可能にした装置である。かかる酸素を分離濃縮する装置としては、90%以上の高濃度の酸素が得られるという観点で、空気中の窒素を選択的に吸着し得る吸着剤を1個或いは、複数の吸着床に充填した吸着型酸素濃縮装置が広く知られ使用されている。吸着型酸素濃縮装置の濃縮方法は、その吸着方法の違いから、圧力スイング吸着法と温度スイング吸着法の2法に大別される。圧力スイング吸着法は、吸着剤へのガスの吸着量が目的ガスの分圧が高いほど多くなることを利用して目的の製品ガスを取り出す方法であり、一方、温度スイング吸着法は吸着剤へのガスの吸着量が低温ほど多くなることを利用して目的の製品ガスを取り出す方法である。医療用酸素濃縮装置においては圧力スイング吸着法(Pressure Swing Adsorption、以下PSA)を用い、圧縮手段としてコンプレッサを用いた圧力変動吸着型酸素濃縮装置が広く世の中に広まっている。すなわち、圧力変動吸着型酸素濃縮装置は通常窒素を選択的に吸着する吸着剤を充填させた1個或いは複数の吸着床に対して、少なくとも、コンプレッサから圧縮空気を供給し、吸着床内の窒素分圧を高くすることにより吸着剤に窒素を吸着させ、未吸着の高濃度の酸素を得る吸着工程と、吸着床内を減圧して窒素の分圧を低くすることにより吸着剤から窒素を脱着させる脱着工程を有し、これを一定サイクルで繰り返すことで、高濃度の酸素を連続的に得る装置である。PSAには、吸着剤を再生させる脱着工程を大気圧で行なうPSA(Pressure Swing Adsorption)法や、真空ポンプで吸着床を真空まで減圧させるVPSA(Vacuum Pressure Swing Adsorption)法がある。   The oxygen concentrator is an apparatus that can separate and concentrate oxygen in the air. As an apparatus for separating and concentrating oxygen, one or a plurality of adsorbent beds are packed with an adsorbent capable of selectively adsorbing nitrogen in the air from the viewpoint that high concentration oxygen of 90% or more can be obtained. Adsorption type oxygen concentrators are widely known and used. The concentration method of the adsorption-type oxygen concentrator is roughly classified into two methods, a pressure swing adsorption method and a temperature swing adsorption method, depending on the difference in the adsorption method. The pressure swing adsorption method is a method of taking out the target product gas by utilizing the fact that the amount of gas adsorbed on the adsorbent increases as the partial pressure of the target gas increases, while the temperature swing adsorption method is applied to the adsorbent. This is a method of taking out the target product gas by utilizing the fact that the adsorption amount of the gas increases as the temperature decreases. In medical oxygen concentrators, pressure swing adsorption type oxygen concentrators using a pressure swing adsorption method (hereinafter referred to as PSA) and using a compressor as a compression means are widely used in the world. That is, the pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator usually supplies at least compressed air from a compressor to one or a plurality of adsorption beds filled with an adsorbent that selectively adsorbs nitrogen, and the nitrogen in the adsorption bed Adsorption process to increase the partial pressure to adsorb nitrogen to the adsorbent and obtain high concentration of unadsorbed oxygen, and desorb nitrogen from the adsorbent by reducing the pressure in the adsorbent bed and lowering the partial pressure of nitrogen This is a device that has a desorption step that is repeated, and repeats this in a constant cycle to continuously obtain a high concentration of oxygen. PSA includes a PSA (Pressure Swing Adsorption) method in which a desorption process for regenerating an adsorbent is performed at atmospheric pressure, and a VPSA (Vacuum Pressure Swing Adsorption) method in which the adsorption bed is depressurized to a vacuum with a vacuum pump.

ここで、脱着工程において窒素の分圧を下げる方法として、吸着床内を減圧する方法の他に気相の窒素濃度を下げることが挙げられる。窒素濃度を下げるための工業的手段として、濃縮分離された酸素ガスの一部を脱着再生工程中の吸着床に還流させ、気相の窒素濃度を下げることにより窒素分圧を低下させ、脱着を促進する方法が広く採用されている。この方法は、パージ法と呼ばれ、吸着床の出口側の吸着剤ほどよく脱着再生されるので、吸着床で分離濃縮された製品酸素ガスの純度向上に非常に有効な方法である。(特開平4−363110号公報)。本パージ法を改良する試みが、複数の方法で行なわれている。   Here, as a method of lowering the partial pressure of nitrogen in the desorption step, there is a method of lowering the nitrogen concentration in the gas phase in addition to the method of reducing the pressure in the adsorption bed. As an industrial means for lowering the nitrogen concentration, a part of the concentrated oxygen gas is refluxed to the adsorption bed during the desorption regeneration process, and the nitrogen partial pressure is lowered by lowering the nitrogen concentration in the gas phase. Promoting methods are widely adopted. This method is called a purge method, and the adsorbent on the outlet side of the adsorption bed is more desorbed and regenerated. Therefore, this method is very effective in improving the purity of the product oxygen gas separated and concentrated in the adsorption bed. (JP-A-4-363110). Attempts to improve the purge method have been made in several ways.

例えば、特開平4−363110号公報では、本パージ法においては、吸着床に向かう酸素ガスが高濃度であれば狙い通りに吸着床出口側の吸着剤の再生が可能となるが、酸素ガスが低濃度の場合、吸着床内の酸素濃度は悪化することを従来技術が解決し得ない課題と捉え、パージ法の改良を図っている。同公報記載の技術は、脱着再生される吸着床と、その吸着床に送られるガスの圧力が同程度の低圧となるよう吸着床圧を制御することで、脱着再生される吸着床からの窒素の脱着効率を向上させるという特徴を持つ。   For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 4-363110, in this purge method, if the concentration of oxygen gas toward the adsorption bed is high, the adsorbent on the adsorption bed outlet side can be regenerated as intended. In the case of a low concentration, the oxygen concentration in the adsorption bed deteriorates as a problem that the conventional technology cannot solve, and the purge method is improved. The technology described in the publication discloses that the adsorption bed to be desorbed and the adsorption bed pressure is controlled so that the pressure of the gas sent to the adsorption bed becomes a low pressure, so that the nitrogen from the adsorption bed to be desorbed and regenerated It has the feature of improving the desorption efficiency.

しかし、この場合、少なくとも3本以上の吸着床を具備し、且つ、ある吸着床のパージ工程において、高度に酸素を濃縮した吸着床を含む2床以上の吸着床が低圧状態となる必要がある。すなわち、本方法は2床以下の吸着床によるPSA酸素濃縮プロセスには応用できないという欠点がある。
特開平7−155526号公報では、脱着時に真空まで圧力を低下させる真空圧力スイング吸着分離(Vacuum Pressure Swing Adsorption)では、通常パージ法を用いないため、常圧までしか圧力を低下させないPSAに比べ、吸着剤の劣化が早い点を課題としている。
However, in this case, at least three or more adsorption beds are provided, and two or more adsorption beds including a highly oxygen-concentrated adsorption bed need to be in a low pressure state in a certain adsorption bed purge step. . That is, this method has a drawback that it cannot be applied to a PSA oxygen concentration process using an adsorption bed of 2 beds or less.
In JP-A-7-155526, vacuum pressure swing adsorption separation (Vacuum Pressure Swing Adsorption) in which the pressure is reduced to a vacuum at the time of desorption does not use a normal purge method. The problem is that the adsorbent deteriorates quickly.

そこで、本公報記載の技術では、脱着工程における吸着床内圧が一定の圧力となった際に生成ガスを貯蔵する製品タンクから一定量の高濃度酸素を送り、パージを行なう方法を開示している。しかし、本方法によれば、製品側から吸着床に逆流させる流路、ないし制御を行なう必要があり、プロセスや運転制御が煩雑になるという問題がある。   Therefore, the technique described in this publication discloses a method of performing a purge by sending a constant amount of high-concentration oxygen from a product tank that stores the product gas when the adsorption bed internal pressure in the desorption process becomes a constant pressure. . However, according to this method, there is a problem that it is necessary to perform a flow path or control to flow backward from the product side to the adsorption bed, and the process and operation control become complicated.

特開平7−267612号公報では、PSAプロセスを用いて、99.5%以上の高濃度酸素を取得する装置に関する技術を開示している。濃縮部を粗濃縮部と高濃縮部とに大別し、高濃度酸素を得る方法は存在したものの、従来技術の開示内容が具体的でなかった点を課題としている。同公報では、粗濃縮の脱着回収工程で得られたガスと、高濃縮部再生工程で得られたガスとを、パージガスとして用いる技術を開示し、パージガス取得手段をより具体的に記載している。しかし、濃縮部を2系列持ち、かつその各々が異なる吸着剤で構成されている点は、プロセス制御の煩雑さ、部品点数の増加をもたらす点で課題を持つ。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-267612 discloses a technique related to an apparatus that obtains high concentration oxygen of 99.5% or more using a PSA process. Although there is a method for obtaining a high concentration of oxygen by roughly dividing the concentrating portion into a coarse concentrating portion and a high concentrating portion, the problem is that the disclosed contents of the prior art are not concrete. In this publication, a technique for using the gas obtained in the roughly desorbed and desorbed recovery step and the gas obtained in the highly concentrated portion regeneration step as the purge gas is disclosed, and the purge gas acquisition means is described more specifically. . However, the fact that there are two series of concentrating parts and each is composed of different adsorbents has problems in that the process control is complicated and the number of parts increases.

ところで、既に前述したとおり、PSAと類似の技術に温度スイング吸着法(Thermal Swing Adsorption、以下TSA)がある。TSAでは、吸着時に吸着床を低温とし、脱着時に吸着床を高温とするが、さらにパージガスを加熱することが一般的に実施されている。ところが、TSAで用いられるパージガスは、電気ヒータなど、別の熱源を用いて加熱している。この点が非経済的である点を課題として捉え、その解決手段の一案を提案しているのが特開2005−104740号公報である。同公報記載の技術は、焼却炉などの燃焼機器の排ガスをパージガスに使用するというものである。ところが、同方法の技術はボイラや燃焼装置など、高度に加熱された排ガスが発生する分野で使用される技術であり、燃焼装置を伴わない濃縮酸素の生成装置には現実的に搭載することは困難である。また、あくまで燃焼装置で昇温されたガスを用いることが前提であり、別途加熱源が必要である点が従来技術と同様に問題である。   By the way, as already mentioned above, there is a temperature swing adsorption method (hereinafter referred to as TSA) as a technique similar to PSA. In TSA, the adsorption bed is set to a low temperature at the time of adsorption and the adsorption bed is set to a high temperature at the time of desorption, and further, the purge gas is generally heated. However, the purge gas used in TSA is heated using another heat source such as an electric heater. Japanese Patent Laid-Open No. 2005-104740 proposes a solution for this problem, taking this point as a problem. The technology described in the publication uses the exhaust gas of combustion equipment such as an incinerator as a purge gas. However, the technology of this method is a technology used in the field where highly heated exhaust gas is generated, such as a boiler and a combustion device, and it is not practically installed in a concentrated oxygen generator without a combustion device. Have difficulty. Moreover, it is a premise to use the gas heated up with the combustion apparatus to the last, and the point that a separate heating source is required is a problem like the prior art.

ここで、圧力変動吸着型酸素濃縮装置内における熱源としてコンプレッサが挙げられる。コンプレッサは気体を圧縮する際に発生する熱で温度が高くなるが、温度が高くなると効率の低下、寿命の短縮が起こるため、温度を下げるための冷却手段が設けられ、装置の起動と同時にコンプレッサの冷却を開始することが一般的であり、効率の良い冷却方法が提案されている(特開2005−304861号公報)。   Here, a compressor is mentioned as a heat source in the pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator. The temperature of the compressor rises due to the heat generated when compressing the gas. However, as the temperature rises, the efficiency is reduced and the service life is shortened, so cooling means are provided to lower the temperature. In general, an efficient cooling method has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-304861).

特開平4−363110号公報JP-A-4-363110 特開平7−155526号公報JP-A-7-155526 特開平7−267612号公報JP-A-7-267612 特開2005−104740号公報JP 2005-104740 A 特開2005−304861号公報JP 2005-304861 A

以上の通り、PSAにおけるパージガスの効率的な使用には、装置や制御が煩雑化するといった観点で未だ十分な技術とはいえない。一方、TSAにおいては、吸着剤を脱着再生させる工程において吸着床およびパージガスを加熱することは一般的であり、加温により脱着が促進されることが知られているが、加熱用の熱源が必要であり、熱源の所要動力が問題となる。また、TSAの構成を圧力変動吸着型酸素濃縮装置に搭載させてパージの効率を上昇させることは従来技術の範囲内では困難であった。   As described above, it is not yet a sufficient technique for efficient use of the purge gas in the PSA from the viewpoint of complicated equipment and control. On the other hand, in TSA, it is common to heat the adsorption bed and purge gas in the process of desorbing and regenerating the adsorbent, and it is known that desorption is promoted by heating, but a heat source for heating is required. Therefore, the required power of the heat source becomes a problem. In addition, it is difficult within the scope of the prior art to increase the purge efficiency by mounting the TSA configuration in a pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator.

本発明は上記の課題を解決するものであり、圧力変動吸着型酸素濃縮装置において熱源となる圧縮手段からの発熱を利用してパージガスを加温することで脱着工程における吸着剤からの窒素ガスの脱着を促進することにより、より酸素生成効率の良い圧力変動吸着型酸素濃縮装置を提供する。   The present invention solves the above-mentioned problem, and the nitrogen gas from the adsorbent in the desorption process is heated by heating the purge gas using the heat generated from the compression means serving as a heat source in the pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator. By promoting desorption, a pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrating device with better oxygen generation efficiency is provided.

すなわち、本発明は少なくとも酸素より窒素を吸着する吸着剤を収容した2つ以上の吸着床と、該吸着床に加圧空気を供給する空気圧縮手段と、該吸着床における吸脱着工程を切り換える流路切換手段と、該吸着床同士を連通させ、酸素ガスの一部を他方の吸着床へ流すパージガス連通管路とを備え、更に該空気圧縮手段が発生する熱を該パージガス連通管路を流れるパージガスに伝達し加温する熱伝導手段を備えることを特徴とする圧力変動吸着型酸素濃縮装置を提供する。
かかる本発明には、該圧縮手段からの発熱を送風手段により該パージガス連通管路へ送り、パージガスを加温することを特徴とする圧力変動吸着型酸素濃縮装置が含まれる。
That is, the present invention is a flow for switching between at least two adsorbent beds containing adsorbents that adsorb nitrogen from oxygen, air compression means for supplying pressurized air to the adsorbent beds, and adsorption / desorption processes in the adsorbent beds. A path switching means and a purge gas communication line for connecting the adsorption beds to each other and flowing a part of oxygen gas to the other adsorption bed, and further, heat generated by the air compression means flows through the purge gas communication line. Provided is a pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrating device comprising a heat conduction means for transmitting to a purge gas and heating.
The present invention includes a pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator characterized in that heat generated from the compression means is sent to the purge gas communication line by a blower means to warm the purge gas.

さらに本発明には、該圧縮手段からの発熱を用い、該圧縮手段と該パージガス連通管路が密着することによりパージガスを加温することを特徴とする圧力変動吸着型酸素濃縮装置を提供する。   Furthermore, the present invention provides a pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator using the heat generated from the compression means and warming the purge gas when the compression means and the purge gas communication line are in close contact with each other.

また、本発明は、運転の開始時には切換手段と連動して冷却手段が動作することを特徴とした圧力スイング吸着用酸素濃縮装置の運転方法を提供する。運転開始段階では、パージガスを加温する熱源となる圧縮手段の温度は上昇していないため、冷却手段の運転を遅らせることで、圧縮手段の熱源としての利用価値を高めることができる。   The present invention also provides a method for operating an oxygen concentrator for pressure swing adsorption, wherein the cooling means operates in conjunction with the switching means at the start of operation. At the start of operation, the temperature of the compression means that serves as a heat source for heating the purge gas has not increased. Therefore, by delaying the operation of the cooling means, the utility value of the compression means as the heat source can be increased.

本発明は、圧縮手段の発熱を用いてパージガスを加温することにより、パージによる吸着剤からの窒素ガスの脱着が促進されるため、酸素生成効率の良い圧力変動吸着型酸素濃縮装置を提供することができる。
また、運転開始時もパージ効率を上昇させるための運転を行なうことから、運転初期における酸素濃度が早期に高濃度で安定する。
The present invention provides a pressure fluctuation adsorption-type oxygen concentrator with good oxygen generation efficiency because the purge gas is heated using the heat generated by the compression means to promote the desorption of nitrogen gas from the adsorbent by the purge. be able to.
In addition, since the operation for increasing the purge efficiency is performed at the start of the operation, the oxygen concentration in the initial operation is stabilized at a high concentration early.

本発明の酸素濃縮装置の実施態様例を、2筒式の圧力変動吸着型酸素濃縮装置を例に説明する。圧力変動吸着型の酸素濃縮装置は、外部空気取り込みフィルタ、圧縮機能を有するコンプレッサ、流路切換弁である電磁弁、吸着筒、製品タンク、調圧弁、流量設定手段、フィルタを備える。これにより外部から取り込んだ原料空気から酸素ガスを濃縮した酸素濃縮ガスを製造する。   An embodiment of the oxygen concentrator of the present invention will be described by taking a two-cylinder pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator as an example. The pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator includes an external air intake filter, a compressor having a compression function, a solenoid valve that is a flow path switching valve, an adsorption cylinder, a product tank, a pressure regulating valve, a flow rate setting means, and a filter. Thus, an oxygen-enriched gas is produced by concentrating oxygen gas from the raw material air taken in from the outside.

先ず、外部から取り込まれる原料空気は、塵埃などの異物を取り除くための外部空気取り込みフィルタなどを備えた空気取り込み口から取り込まれる。このとき、通常の空気中には、約21%の酸素ガス、約77%の窒素ガス、0.8%のアルゴンガス、水蒸気ほかのガスが1.2%含まれている。かかる装置では、呼吸用ガスとして必要な酸素ガスのみを濃縮して取り出す。   First, the raw material air taken in from the outside is taken in from an air intake port provided with an external air intake filter for removing foreign matters such as dust. At this time, the normal air contains 1.2% of about 21% oxygen gas, about 77% nitrogen gas, 0.8% argon gas, water vapor and other gases. In such an apparatus, only oxygen gas necessary as a breathing gas is concentrated and extracted.

この酸素ガスの取り出しは、原料空気を酸素ガス分子よりも窒素ガス分子を選択的に吸着するゼオライトなどからなる吸着剤が充填された吸着筒に対して、切換弁によって対象とする吸着筒を順次切り換えながら、原料空気をコンプレッサにより加圧して供給し、吸着筒内で原料空気中に含まれる約77%の窒素ガスを選択的に吸着除去する。   The oxygen gas is taken out from the adsorption cylinder filled with an adsorbent made of zeolite or the like that selectively adsorbs nitrogen gas molecules rather than oxygen gas molecules. While switching, the source air is pressurized and supplied by a compressor, and approximately 77% of nitrogen gas contained in the source air is selectively adsorbed and removed in the adsorption cylinder.

前記の吸着筒としては、前記吸着剤を充填した円筒状容器で形成され、通常、1筒式、2筒式の他に3筒以上の多筒式が用いられるが、連続的かつ効率的に原料空気から酸素富化空気を製造するためには、2筒式や多筒式の吸着筒を使用することが好ましい。   The adsorption cylinder is formed of a cylindrical container filled with the adsorbent, and usually a multi-cylinder type of three or more cylinders is used in addition to the one-cylinder type and the two-cylinder type. In order to produce oxygen-enriched air from raw material air, it is preferable to use a two-cylinder or multi-cylinder type adsorption cylinder.

また、前記のコンプレッサとしては、圧縮機能だけでなく、真空機能も搭載されたコンプレッサであってもよい。この場合、真空機能側は、脱着後の窒素富化ガスを装置外に排出する流路に取り付けられる。こうした真空機能を具備させる場合、コンプレッサは圧縮機能と真空機能を持つコンプレッサをそれぞれ1台ずつ搭載してもよい。   Further, the compressor may be a compressor having not only a compression function but also a vacuum function. In this case, the vacuum function side is attached to a flow path for discharging the desorbed nitrogen-enriched gas outside the apparatus. When providing such a vacuum function, the compressor may be equipped with one compressor each having a compression function and a vacuum function.

例えば、使用するコンプレッサとしては、揺動型空気圧縮機が用いられるほか、スクリュー式、ロータリー式、スクロール式などの回転型空気圧縮機が用いられる場合もある。また、このコンプレッサを駆動する電動機の電源は、交流であっても直流であってもよい。通常、回転数を制御し、コンプレッサからの加圧空気の吐出量を制御するためにインバータを搭載する。
前記吸着筒で吸着されなかった酸素ガスを主成分とする酸素富化空気は、吸着筒へ逆流しないように設けられた逆止弁を介して、製品タンクに流入する。
For example, as a compressor to be used, a rotary air compressor such as a screw type, a rotary type, or a scroll type may be used in addition to a swing type air compressor. Further, the power source of the electric motor that drives the compressor may be alternating current or direct current. Usually, an inverter is mounted to control the rotation speed and to control the discharge amount of pressurized air from the compressor.
Oxygen-enriched air mainly composed of oxygen gas that has not been adsorbed by the adsorption cylinder flows into the product tank via a check valve provided so as not to flow backward to the adsorption cylinder.

なお、吸着筒内に充填された吸着剤に吸着された窒素ガスは、新たに導入される原料空気から再度窒素ガスを吸着するために吸着剤から脱着させる必要がある。このために、コンプレッサによって実現される加圧状態から、電磁弁によって減圧ラインに接続され、減圧状態に切り換え、吸着されていた窒素ガスを脱着させて吸着剤を再生させる。さらにこの脱着工程において、その脱着効率を高めるため、均圧弁を介して吸着工程中の吸着筒の製品端側から酸素濃縮ガスをパージガスとして逆流させるようにしてもよい。   The nitrogen gas adsorbed by the adsorbent filled in the adsorption cylinder needs to be desorbed from the adsorbent in order to adsorb nitrogen gas again from the newly introduced raw material air. For this purpose, the pressurized state realized by the compressor is connected to the decompression line by an electromagnetic valve, and the state is switched to the decompressed state, and the adsorbent is regenerated by desorbing the adsorbed nitrogen gas. Further, in this desorption process, in order to increase the desorption efficiency, the oxygen-enriched gas may be caused to flow back as a purge gas from the product end side of the adsorption cylinder during the adsorption process via a pressure equalizing valve.

原料空気から酸素富化空気が製造され、製品タンクへ蓄えられる。この製品タンクに蓄えられた酸素富化空気は、例えば95%といった高濃度の酸素ガスを含んでおり、調圧弁や流量設定手段などによってその供給流量と圧力とが制御されながら、加湿器へ供給され、加湿された酸素富化空気が患者に供給される。   Oxygen-enriched air is produced from the raw air and stored in the product tank. The oxygen-enriched air stored in this product tank contains high-concentration oxygen gas, for example 95%, and is supplied to the humidifier while its supply flow rate and pressure are controlled by a pressure regulating valve, flow rate setting means, etc. And humidified oxygen-enriched air is supplied to the patient.

かかる加湿器には、水分透過膜を有する水分透過膜モジュールによって、外部空気から水分を取り込んで乾燥状態の酸素富化空気へ供給する無給水式加湿器や、水を用いたバブリング式加湿器、或いは表面蒸発式加湿器を用いることが出来る。   In such a humidifier, a moisture permeable membrane module having a moisture permeable membrane takes in moisture from external air and supplies it to dry oxygen-enriched air, a bubbling humidifier using water, Alternatively, a surface evaporation humidifier can be used.

二筒式の酸素濃縮装置では、一方の吸着筒が加圧吸着工程を行っている場合は、他方の吸着筒では減圧脱着工程を行い、吸着、脱着工程を各々逆位相の形で順次切り換え、酸素を連続的に生成している。
前述したコンプレッサは運転中に発熱するため、装置内部を冷却する必要があり、一般に冷却は冷却専用のファンを用いて冷却する。
In a two-cylinder type oxygen concentrator, when one adsorption cylinder is performing a pressure adsorption process, the other adsorption cylinder performs a vacuum desorption process, and sequentially switches the adsorption and desorption processes in reverse phase, Oxygen is continuously generated.
Since the above-described compressor generates heat during operation, it is necessary to cool the inside of the apparatus. Generally, cooling is performed using a dedicated fan for cooling.

本装置の1つの実施態様として、特にパージガスの加温を効果的に行なうため、最大熱源であるコンプレッサを冷却ファンにより第一に冷やし、加温された冷却風が当たるようにパージラインを設置する(図1)。このような設計とすることで、なんらの新たな加熱源を持たせることなく、パージラインの加熱が可能となる。   As one embodiment of the present apparatus, in order to particularly effectively heat the purge gas, the compressor as the maximum heat source is first cooled by a cooling fan, and a purge line is installed so that the heated cooling air is applied. (FIG. 1). By adopting such a design, it is possible to heat the purge line without having any new heating source.

また、別の実施態様として、コンプレッサとパージラインを密着させる(図2)。この場合、コンプレッサの熱は、熱伝導によってパージライン中のパージガスを加温し、パージにおける吸着剤からの窒素ガス脱着が促進される。   In another embodiment, the compressor and the purge line are brought into close contact (FIG. 2). In this case, the heat of the compressor warms the purge gas in the purge line by heat conduction, and the nitrogen gas desorption from the adsorbent in the purge is promoted.

また、圧力変動吸着装置における運転開始時においては、コンプレッサが十分に温まっていないことが想定される。冷却ファンの起動を装置の起動よりも遅らせることにより、コンプレッサの温度を装置起動後短時間で上昇させ、パージガス加温が可能な温度になった後に冷却ファンを起動させることが、吸着剤からの窒素ガス脱着促進の観点からは望ましい。冷却ファンの動作の目安としては、コンプレッサ表面温度を測定し、所定の温度となった場合に冷却ファンを起動させてもよい。
上記コンプレッサの表面温度は熱伝対により測定してもよいし、その他の温度測定素子でも可能である。
In addition, it is assumed that the compressor is not sufficiently warm at the start of operation of the pressure fluctuation adsorption device. By delaying the start-up of the cooling fan from the start-up of the device, the temperature of the compressor is raised in a short time after the start-up of the device, and the start-up of the cooling fan after reaching a temperature at which the purge gas can be heated This is desirable from the viewpoint of promoting nitrogen gas desorption. As an indication of the operation of the cooling fan, the compressor surface temperature may be measured, and the cooling fan may be started when the temperature reaches a predetermined temperature.
The surface temperature of the compressor may be measured by a thermocouple or other temperature measuring elements.

本発明の圧力変動吸着型酸素濃縮装置の概略構成図。The schematic block diagram of the pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator of this invention. 本発明の圧力変動吸着型酸素濃縮装置の概略構成図。The schematic block diagram of the pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 コンプレッサ
2a、2b、3a、3b 切換弁
4a、4b 吸着床
5a、5b 逆止弁
6 均圧弁
7 冷却ファン
1 Compressor 2a, 2b, 3a, 3b selector valve
4a, 4b Adsorption bed 5a, 5b Check valve 6 Pressure equalizing valve 7 Cooling fan

Claims (8)

酸素より窒素を吸着する吸着剤を収容した2つ以上の吸着床と、該吸着床に加圧空気を供給する空気圧縮手段と、該吸着床における吸脱着工程を切り換えるの流路切換手段と、該吸着床同士を連通させ、酸素ガスの一部を他方の吸着床へ流すパージガス連通管路とを備え、更に該空気圧縮手段が発生する熱を該パージガス連通管路を流れるパージガスに伝達し加温する熱伝導手段を備えることを特徴とする圧力変動吸着型酸素濃縮装置。   Two or more adsorbent beds containing adsorbents that adsorb nitrogen from oxygen, air compression means for supplying pressurized air to the adsorbent beds, flow path switching means for switching the adsorption / desorption process in the adsorption beds, A purge gas communication line that allows the adsorbent beds to communicate with each other and allows a portion of oxygen gas to flow to the other adsorption bed; and further, heat generated by the air compression means is transmitted to the purge gas flowing through the purge gas communication line. A pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrating device comprising a heat conducting means for heating. 該熱伝導手段が、該空気圧縮手段から発生する熱を該パージガス連通管路表面に送風する送風手段であることを特徴とする請求項1に記載の圧力変動吸着型酸素濃縮装置。   2. The pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator according to claim 1, wherein the heat conducting means is a blowing means for blowing heat generated from the air compression means to the surface of the purge gas communication pipe line. 該熱伝導手段が、該空気圧縮手段に該パージガス連通管路が密着する構造体であることを特徴とする請求項1に記載の圧力変動吸着型酸素濃縮装置。   2. The pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator according to claim 1, wherein the heat conducting means is a structure in which the purge gas communication pipe line is in close contact with the air compressing means. 該空気圧縮手段を内部に収容するボックス手段を備え、該熱伝導手段が、該ボックス手段内部に該パージガス連通管路を通過する構造体であることを特徴とする請求項1に記載の圧力変動吸着型酸素濃縮装置。   2. The pressure fluctuation according to claim 1, further comprising box means for accommodating the air compressing means therein, wherein the heat conducting means is a structure that passes through the purge gas communication line inside the box means. Adsorption type oxygen concentrator. 該空気圧縮手段を冷却する冷却手段を更に備え、酸素濃縮装置起動後、所定時間経過後に該冷却手段を起動させる制御手段を備えることを特徴とする請求項3または4に記載の圧力変動吸着型酸素濃縮装置。   5. The pressure fluctuation adsorption type according to claim 3, further comprising a cooling unit that cools the air compression unit, and further includes a control unit that starts the cooling unit after a predetermined time has elapsed after the oxygen concentrator is started. Oxygen concentrator. 該空気圧縮手段の温度を検知する温度検知手段、該空気圧縮手段を冷却する冷却手段を更に備え、該温度検知手段の検知結果に基づき、所定温度以上で該冷却手段を起動させる制御手段を備えることを特徴とする請求項3または4に記載の圧力変動吸着型酸素濃縮装置。   Temperature detecting means for detecting the temperature of the air compressing means; cooling means for cooling the air compressing means; and control means for starting the cooling means at a predetermined temperature or higher based on a detection result of the temperature detecting means. The pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator according to claim 3 or 4, characterized by the above. 酸素濃縮装置起動後、所定時間経過後に該送風手段を起動させる制御手段を備えることを特徴とする請求項2に記載の圧力変動吸着型酸素濃縮装置。   The pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator according to claim 2, further comprising a control unit that activates the blowing unit after a predetermined time has elapsed after the oxygen concentrator is activated. 該空気圧縮手段の温度を検知する温度検知手段を更に備え、該温度検知手段の検知結果に基づき、所定温度以上で該送風手段を起動させる制御手段を備えることを特徴とする請求項2に記載の圧力変動吸着型酸素濃縮装置。   The temperature detecting means for detecting the temperature of the air compressing means is further provided, and control means for starting the air blowing means at a predetermined temperature or higher based on the detection result of the temperature detecting means is provided. Pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator.
JP2007260971A 2007-10-04 2007-10-04 Oxygen concentrator Pending JP2009089777A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007260971A JP2009089777A (en) 2007-10-04 2007-10-04 Oxygen concentrator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007260971A JP2009089777A (en) 2007-10-04 2007-10-04 Oxygen concentrator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009089777A true JP2009089777A (en) 2009-04-30

Family

ID=40662376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007260971A Pending JP2009089777A (en) 2007-10-04 2007-10-04 Oxygen concentrator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009089777A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5357264B2 (en) Oxygen concentrator
ES2555928T3 (en) Oxygen concentrator
JPWO2008035817A1 (en) Oxygen concentrator
JP5864767B2 (en) Oxygen concentrator
JP2013052021A (en) Oxygen concentrator
JP4904127B2 (en) Pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator
JP5833358B2 (en) Oxygen concentrator
JP6081760B2 (en) Oxygen concentrator
JP4922739B2 (en) Oxygen concentrator
JP5431662B2 (en) Oxygen concentrator
JP2014064772A (en) Oxygen concentrator
JP5307982B2 (en) Oxygen concentrator
JP5193537B2 (en) Oxygen concentrator
JP5242996B2 (en) Oxygen concentrator
JP2009089777A (en) Oxygen concentrator
JP5350994B2 (en) Oxygen concentrator
JP5275671B2 (en) Oxygen concentrator
JP5524574B2 (en) Oxygen concentrator
JP2003180838A (en) Medical oxygen concentration device
JP5112839B2 (en) Oxygen concentrator
JP2008178795A (en) Oxygen concentrator
JP5065714B2 (en) Oxygen concentrator
JP5242928B2 (en) Oxygen concentrator
JP2008272004A (en) Oxygen concentrator
JP2008272350A (en) Oxygen concentrator