JP2013052021A - 酸素濃縮装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】酸素濃縮装置の運転中に装置温度を記憶し、該温度センサの出力値が所定の温度を外れた場合、該流路切換手段の開閉タイミングを変えることによりパージ工程の時間を増減させるパージ工程制御手段を備え、該流路切換手段の開閉タイミングを変える温度を温度センサの検出値が低下する方向と上昇する方向で異なる温度閾値を設定するパージ工程制御手段を備えることを特徴とする酸素濃縮装置。
【選択図】図3
Description
すなわち本発明は、酸素よりも窒素を選択的に吸着する吸着剤を充填した複数の吸着筒と、該吸着筒へ加圧空気を供給するコンプレッサと、該コンプレッサおよび各吸着筒の間の流路を順次切り替え、各吸着筒へ加圧空気を供給し酸素濃縮ガスを取り出す吸着工程、各吸着筒を減圧し吸着剤を再生する脱着工程、吸着工程側吸着筒からの酸素濃縮ガスを脱着工程側吸着筒へ導入するパージ工程を所定タイミングで繰り返すための流路切換手段と、酸素濃縮ガスを所望の流量に調整して供給する流量設定手段と、該コンプレッサ、該流路切換手段の動作を制御する制御手段とを具備した圧力変動吸着型酸素濃縮装置において、装置温度を測定する温度センサを備え、装置の使用温度領域を1以上の温度閾値で分割した温度帯を持ち、かかる分割した温度帯の各々に1つのパージ工程時間を備え、該温度センサの検出値が該分割した温度帯を超えて変化した時、超えた温度帯に設定している該パージ工程時間に変更するパージ工程制御手段を備えることを特徴とする酸素濃縮装置を提供する。
また本発明は、該流量設定手段により設定する流量毎に、分割する温度帯の温度閾値が異なるパージ工程制御手段を備えることを特徴とする酸素濃縮装置を提供する。
また本発明は、分割する温度帯の温度閾値を、該温度センサの検出値が低下する方向と上昇する方向で異なる温度に設定する時、該温度センサの検出値が低下する方向で設定する温度閾値と上昇する方向で設定する温度閾値の間隔を10℃以内、特に3℃以上10℃以下とするパージ工程制御手段を備えることを特徴とする酸素濃縮装置を提供する。
また本発明は、各温度帯に設定されたパージ工程時間から、次の温度帯のパージ工程時間へ変更する際の該流路切換手段の開閉タイミングの1回時間変化量を0.1秒〜1.0秒/回とし、且つ、該流路切換手段の開閉タイミングの変更時間間隔を3分以上とする制御を行うパージ工程制御手段を備えることを特徴とする酸素濃縮装置を提供する。
また本発明は、該装置の使用温度領域を分割した温度帯の隣り合う温度閾値の間隔を10℃以上とし、且つ、少なくとも15℃〜25℃の環境温度領域ではかかるパージ工程時間の変更制御を行う温度閾値を持たないパージ工程制御手段を備えることを特徴とする酸素濃縮装置を提供する。
また本発明は、該酸素濃縮ガスの濃度を測定する酸素濃度センサを備え、該酸素濃度センサの出力値が所定値以上の場合は、かかるパージ工程制御手段によるパージ時間変更制御を中止又は中断する制御を実施し、該酸素濃度センサの出力値が所定の値を下回っている場合に、かかるパージ工程時間の変更制御を行うパージ工程制御手段を備えること、該コンプレッサが供給する加圧空気の圧力を検知する圧力センサを備え、該圧力センサの出力値が一定範囲を外れた場合に、パージ工程時間の変更制御を中止又は中断する制御を行うパージ工程制御手段を備えることを特徴とする酸素濃縮装置を提供する。
さらに本発明は、該コンプレッサの供給能力を制御するコンプレッサ供給能力制御手段を持ち、装置の生成する濃縮酸素ガスを測定する該酸素濃度センサの出力値が所定の値を上回っている時は該コンプレッサ供給能力制御手段はコンプレッサの供給能力を減少させ、該酸素濃度センサの出力値が所定の値を下回っている時はコンプレッサの供給能力を増加させる制御を行う手段である酸素濃縮装置を提供する。
図1は、本発明の一実施形態である圧力変動吸着型の酸素濃縮装置を例示した概略装置構成図である。本発明の酸素濃縮装置は、加圧空気を供給するコンプレッサ、酸素よりも窒素を選択的に吸着する吸着剤を充填した吸着筒A,B、吸着工程、脱着工程や均圧工程等のシーケンスを切り換える流路切替手段である供給弁A,B、排気弁A,B、均圧弁を備える。加圧空気から分離生成された酸素濃縮ガスは、コントロールバルブCVで所定流量に調整後、カニューラを用いて使用者に供給される。
前記の吸着筒は、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濃縮ガス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。
加圧状態の吸着筒内で空気中の窒素ガスを吸着剤に吸着させ、吸着されなかった酸素を主成分とする酸素濃縮ガスが吸着筒の製品端から取り出され、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。
2筒式の圧力変動吸着型(PSA型)の酸素濃縮装置では、図2に示すように、一方の吸着筒Aが吸着工程を行っている場合は、他方の吸着筒Bでは脱着工程を行い、供給弁A,B、排気弁A,B及び均圧弁の開閉を制御することにより、吸着工程、脱着工程を各々逆位相の形で順次切り替え、酸素を連続的に生成している。再生効率を上げる為、吸着工程で生成した酸素の一部を均圧弁を介して脱着工程側吸着筒に流すパージ工程(パージ生成工程、パージ排気工程)、を組み込み、一方の吸着筒Aについて吸着工程、パージ生成工程、脱着工程、パージ排気工程を、他方の吸着筒Bについて脱着工程、パージ排気工程、吸着工程、パージ生成工程を交互に切替える定常シーケンスを行うことにより、効率的に酸素を生成することが出来る。
酸素濃縮装置は、15℃〜25℃、5℃〜35℃といった常温環境領域で使用されるのが、酸素生成能力が安定することから好ましい。しかし現実的には、南北に長い日本では冬場の氷点下領域から夏場の40℃近くの高温領域まで多様な環境条件下で使用される場合が多い。本発明の酸素濃縮装置に備えるCPU等の制御手段には、予め装置温度を複数の温度帯にわけてその温度帯に1つのパージ工程時間を記憶しておくことで、最適の酸素濃度の酸素濃縮ガスが得られるように温度帯に応じたパージ時間を設定する。この場合、装置温度の記憶する時間間隔は1秒〜5分程度とすることでメモリへの負荷なく適切な時期に制御が可能となる。
酸素濃縮装置の起動時には、設定流量と、装置温度の検知結果によって、酸素濃縮装置の状態を判断し、該当する温度帯のパージ工程時間を含む吸脱着シーケンスで起動する。
図3に示す温度閾値1より装置の使用温度領域を低温側(温度帯A)、高温側(温度帯B)の2つの温度領域に分割し、各温度帯での酸素濃縮ガスの酸素濃度が最適となるパージ工程時間A、Bを設定する。酸素濃縮装置の起動時の装置温度の検知結果に基づき、温度閾値1よりも高い装置温度であれば、高い方の温度帯(図3の温度帯B)のパージ工程時間Bを用いて酸素濃縮装置を起動させる。逆に所定の温度閾値1より低い装置温度であれば、低い方の温度領域(図3の温度帯A)のパージ工程時間Aで装置を起動させる。
さらにパージ工程時間の変更制御については、15℃〜25℃の常温環境領域ではかかる変更制御を行う温度閾値を持たないように設定することで、最も使用する装置環境でのパージ工程制御手段を抑え、最適な制御が可能となる。
32.5℃付近で定常状態となった場合には、変更制御が頻繁に起こりチャタリングが発生することで安定な濃度制御が出来なくなる可能性がある。
そこで温度が20℃から45℃に動く時、パージ工程時間を8秒で動作し、酸素濃度はA点からC点となり、閾値Up(35℃)を上回ると、パージ工程時間が7秒に変更する制御を行うことで、酸素濃度はC点からF点へ遷移する。さらにパージ工程時間7秒で動作し、酸素濃度はF点からE点となる。
温度閾値Upと温度閾値Downの大小関係は、図3、図4に示したように温度閾値Upのほうが、温度閾値Downより大きい方が、変更制御時の酸素濃度が上昇する制御となる(図7のC点からF点、G点からB点)ことから好ましいが、逆の制御であってもよい。
酸素濃縮装置は通常は90%付近で運転されることが多いため、酸素濃縮ガスの酸素濃度を監視して酸素濃度が所定の酸素濃度(例えば90%)を上回っている時は本パージ工程時間制御を中断/または中止し、所定の酸素濃度を下回る時に本パージ工程時間制御を行う。
また、本パージ工程時間制御は装置温度を監視して行う制御であり、酸素濃度センサの値を監視してコンプレッサの供給風量の変更を行う制御と本パージ工程時間制御は同時におこなうことが可能であり、酸素濃度を監視してパージ工程時間を変化させる制御よりも速やかに制御を完了することができる。
Claims (10)
- 酸素よりも窒素を選択的に吸着する吸着剤を充填した複数の吸着筒と、
該吸着筒へ加圧空気を供給するコンプレッサと、
該コンプレッサおよび各吸着筒の間の流路を順次切り替え、各吸着筒へ加圧空気を供給し酸素濃縮ガスを取り出す吸着工程、各吸着筒を減圧し吸着剤を再生する脱着工程、吸着工程側吸着筒からの酸素濃縮ガスを脱着工程側吸着筒へ導入するパージ工程を所定タイミングで繰り返すための流路切換手段と、
酸素濃縮ガスを所望の流量に調整して供給する流量設定手段と、
該コンプレッサ、該流路切換手段の動作を制御する制御手段とを具備した圧力変動吸着型酸素濃縮装置において、
装置温度を測定する温度センサを備え、
装置の使用温度領域を1以上の温度閾値で分割した温度帯を持ち、かかる分割した温度帯の各々に1つのパージ工程時間を備え、該温度センサの検出値が該分割した温度帯を超えて変化した時、超えた温度帯に設定している該パージ工程時間に変更するパージ工程制御手段を備えることを特徴とする酸素濃縮装置。 - 分割する温度帯の温度閾値を、該温度センサの検出値が低下する方向と上昇する方向で異なる温度とするパージ工程制御手段を備えることを特徴とする請求項1記載の酸素濃縮装置。
- 該温度センサの検出値が低下する方向の温度閾値より、上昇する方向の温度閾値の方が高い温度であるパージ工程制御手段を備えることを特徴とする請求項2記載の酸素濃縮装置。
- 該流量設定手段により設定する流量毎に、分割する温度帯の温度閾値が異なるパージ工程制御手段を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の酸素濃縮装置。
- 分割する温度帯の温度閾値を、該温度センサの検出値が低下する方向と上昇する方向で異なる温度に設定する時、該温度センサの検出値が低下する方向で設定する温度閾値と上昇する方向で設定する温度閾値の間隔を10℃以内とするパージ工程制御手段を備えることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の酸素濃縮装置。
- 該温度センサの検出値が低下する方向で設定する温度閾値と上昇する方向で設定する温度閾値の間隔を3℃以上10℃以下とするパージ工程制御手段を備えることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の酸素濃縮装置。
- 各温度帯に設定されたパージ工程時間から、次の温度帯のパージ工程時間へ変更する際の該流路切換手段の開閉タイミングの1回時間変化量を0.1秒〜1.0秒/回とし、且つ、該流路切換手段の開閉タイミングの変更時間間隔を3分以上とする制御を行うパージ工程制御手段を備えることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の酸素濃縮装置。
- 該装置の使用温度領域を分割した温度帯の隣り合う温度閾値の間隔を10℃以上とし、且つ、少なくとも15℃〜25℃の環境温度領域ではかかるパージ工程時間の変更制御を行う温度閾値を持たないパージ工程制御手段を備えることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の酸素濃縮装置。
- 該酸素濃縮ガスの濃度を測定する酸素濃度センサを備え、該酸素濃度センサの出力値が所定値以上の場合は、かかるパージ工程制御手段によるパージ時間変更制御を中止又は中断する制御を実施し、該酸素濃度センサの出力値が所定の値を下回っている場合に、かかるパージ工程時間の変更制御を行うパージ工程制御手段を備えることを特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載の酸素濃縮装置。
- 該コンプレッサが供給する加圧空気の圧力を検知する圧力センサを備え、該圧力センサの出力値が一定範囲を外れた場合に、パージ工程時間の変更制御を中止又は中断する制御を行うパージ工程制御手段を備えることを特徴とする、請求項1〜9のいずれかに記載の酸素濃縮装置。
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3017856A1 (fr) * | 2014-11-07 | 2016-05-11 | Zenou, Bernard | Dispositif de production d'oxygène purifié |
WO2017146271A1 (ja) * | 2016-02-24 | 2017-08-31 | 帝人ファーマ株式会社 | 酸素濃縮装置 |
WO2017163792A1 (ja) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | 住友精化株式会社 | 濃縮された目的ガスの製造方法 |
JPWO2017038397A1 (ja) * | 2015-08-31 | 2018-06-21 | 日立化成株式会社 | 排ガス処理装置およびガス捕捉材劣化状況推定方法 |
JP2020180029A (ja) * | 2019-04-26 | 2020-11-05 | 日本特殊陶業株式会社 | 酸素濃縮装置 |
JP2021147291A (ja) * | 2020-03-23 | 2021-09-27 | 株式会社豊田中央研究所 | ガス分離装置、メタン製造装置、ガス分離方法、およびガス分離装置の制御方法 |
WO2022186174A1 (ja) * | 2021-03-02 | 2022-09-09 | 帝人ファーマ株式会社 | 酸素濃縮装置、制御方法及び制御プログラム |
JP7410946B2 (ja) | 2018-11-16 | 2024-01-10 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | ポータブル酸素濃縮 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005096377A (ja) * | 2003-09-26 | 2005-04-14 | Brother Ind Ltd | 印刷装置及び印刷方法 |
JP2010032593A (ja) * | 2008-07-25 | 2010-02-12 | Hitachi Ltd | プラズマディスプレイパネルの駆動方法 |
JP2010081522A (ja) * | 2008-09-29 | 2010-04-08 | Denso Corp | 無線受信装置 |
JP2010190767A (ja) * | 2009-02-19 | 2010-09-02 | Seiko Epson Corp | 計測装置、および計測方法 |
WO2011052803A1 (ja) * | 2009-11-02 | 2011-05-05 | 帝人ファーマ株式会社 | 酸素濃縮装置 |
-
2011
- 2011-09-01 JP JP2011190577A patent/JP2013052021A/ja active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005096377A (ja) * | 2003-09-26 | 2005-04-14 | Brother Ind Ltd | 印刷装置及び印刷方法 |
JP2010032593A (ja) * | 2008-07-25 | 2010-02-12 | Hitachi Ltd | プラズマディスプレイパネルの駆動方法 |
JP2010081522A (ja) * | 2008-09-29 | 2010-04-08 | Denso Corp | 無線受信装置 |
JP2010190767A (ja) * | 2009-02-19 | 2010-09-02 | Seiko Epson Corp | 計測装置、および計測方法 |
WO2011052803A1 (ja) * | 2009-11-02 | 2011-05-05 | 帝人ファーマ株式会社 | 酸素濃縮装置 |
Cited By (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3028188A1 (fr) * | 2014-11-07 | 2016-05-13 | Novair | Dispositif de production d’oxygene purifie |
US9718022B2 (en) | 2014-11-07 | 2017-08-01 | Bernard Zenou | Device for producing purified oxygen |
EP3017856A1 (fr) * | 2014-11-07 | 2016-05-11 | Zenou, Bernard | Dispositif de production d'oxygène purifié |
JPWO2017038397A1 (ja) * | 2015-08-31 | 2018-06-21 | 日立化成株式会社 | 排ガス処理装置およびガス捕捉材劣化状況推定方法 |
EP3421070A4 (en) * | 2016-02-24 | 2019-03-27 | Teijin Pharma Limited | OXYGEN CONCENTRATOR |
CN108697872B (zh) * | 2016-02-24 | 2021-09-28 | 帝人制药株式会社 | 氧浓缩装置 |
CN108697872A (zh) * | 2016-02-24 | 2018-10-23 | 帝人制药株式会社 | 氧浓缩装置 |
KR20180116394A (ko) * | 2016-02-24 | 2018-10-24 | 데이진 화-마 가부시키가이샤 | 산소 농축 장치 |
JPWO2017146271A1 (ja) * | 2016-02-24 | 2018-11-22 | 帝人ファーマ株式会社 | 酸素濃縮装置 |
KR102684360B1 (ko) | 2016-02-24 | 2024-07-11 | 데이진 화-마 가부시키가이샤 | 산소 농축 장치 |
WO2017146271A1 (ja) * | 2016-02-24 | 2017-08-31 | 帝人ファーマ株式会社 | 酸素濃縮装置 |
US11247014B2 (en) | 2016-02-24 | 2022-02-15 | Teijin Pharma Limited | Oxygen concentrator |
JPWO2017163792A1 (ja) * | 2016-03-25 | 2019-01-31 | 住友精化株式会社 | 濃縮された目的ガスの製造方法 |
WO2017163792A1 (ja) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | 住友精化株式会社 | 濃縮された目的ガスの製造方法 |
JP7410946B2 (ja) | 2018-11-16 | 2024-01-10 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | ポータブル酸素濃縮 |
JP2020180029A (ja) * | 2019-04-26 | 2020-11-05 | 日本特殊陶業株式会社 | 酸素濃縮装置 |
JP7319819B2 (ja) | 2019-04-26 | 2023-08-02 | 日本特殊陶業株式会社 | 酸素濃縮装置 |
JP2021147291A (ja) * | 2020-03-23 | 2021-09-27 | 株式会社豊田中央研究所 | ガス分離装置、メタン製造装置、ガス分離方法、およびガス分離装置の制御方法 |
JP7465126B2 (ja) | 2020-03-23 | 2024-04-10 | 株式会社豊田中央研究所 | ガス分離装置、メタン製造装置、ガス分離方法、およびガス分離装置の制御方法 |
WO2022186174A1 (ja) * | 2021-03-02 | 2022-09-09 | 帝人ファーマ株式会社 | 酸素濃縮装置、制御方法及び制御プログラム |
JPWO2022186174A1 (ja) * | 2021-03-02 | 2022-09-09 |
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