JP2915245B2 - 酸素濃縮装置 - Google Patents
酸素濃縮装置Info
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- JP2915245B2 JP2915245B2 JP10816393A JP10816393A JP2915245B2 JP 2915245 B2 JP2915245 B2 JP 2915245B2 JP 10816393 A JP10816393 A JP 10816393A JP 10816393 A JP10816393 A JP 10816393A JP 2915245 B2 JP2915245 B2 JP 2915245B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、大気から酸素濃縮気体
を分離して使用するための酸素濃縮装置に関するもので
ある。さらに詳細には、圧力変動吸着型酸素濃縮装置に
関するものであって、より安定した濃度で酸素濃縮気体
を使用者に供給できるようにした改善された酸素濃縮装
置を提供するものである。
を分離して使用するための酸素濃縮装置に関するもので
ある。さらに詳細には、圧力変動吸着型酸素濃縮装置に
関するものであって、より安定した濃度で酸素濃縮気体
を使用者に供給できるようにした改善された酸素濃縮装
置を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年ぜんそく、肺気腫症、慢性気管支炎
等の呼吸器系器官の疾患に苦しむ患者が増加する傾向に
あると言われているが、その治療法で最も効果的なもの
の１つに酸素吸入法がある。
等の呼吸器系器官の疾患に苦しむ患者が増加する傾向に
あると言われているが、その治療法で最も効果的なもの
の１つに酸素吸入法がある。
【０００３】かかる酸素吸入法とは、酸素ガスあるいは
酸素富化空気を患者に吸入させるものであって、その酸
素ガスや酸素富化空気の供給源として酸素ガスボンベが
従来より用いられていたが近年空気中から酸素濃縮気体
を分離する酸素濃縮装置が開発されてからは、使用時の
便利さや保守管理の容易さから次第に普及するようにな
ってきている。
酸素富化空気を患者に吸入させるものであって、その酸
素ガスや酸素富化空気の供給源として酸素ガスボンベが
従来より用いられていたが近年空気中から酸素濃縮気体
を分離する酸素濃縮装置が開発されてからは、使用時の
便利さや保守管理の容易さから次第に普及するようにな
ってきている。
【０００４】酸素濃縮装置としては主に、酸素選択透過
性膜を用いた膜型酸素濃縮装置と、窒素又は酸素を選択
的に吸着し得る吸着剤を用いた吸着型酸素濃縮装置の２
種類があるが、本発明は吸着型酸素濃縮装置について改
善を加えようとするものである。
性膜を用いた膜型酸素濃縮装置と、窒素又は酸素を選択
的に吸着し得る吸着剤を用いた吸着型酸素濃縮装置の２
種類があるが、本発明は吸着型酸素濃縮装置について改
善を加えようとするものである。
【０００５】これまでの吸着型酸素濃縮装置の主なもの
としては、コンプレッサーを用いた圧力変動吸着型酸素
濃縮装置がある。かかる装置は通常、窒素を選択的に吸
着し得る吸着剤を充填した吸着床にコンプレッサーで加
圧された圧縮空気を導入して加圧状態で窒素を吸着させ
ることによって酸素濃縮気体を得る吸着工程と、吸着床
の内圧を減少させて脱着を行なう脱着工程を交互に行な
わせることによって酸素濃縮気体を得るものである。こ
の場合に、吸着床からの酸素濃縮気体を一時的に貯留し
ておくためのサージタンクが使用され、サージタンク内
に貯留された酸素濃縮気体を吸着床に逆流させて、吸着
床の再加圧や吸着床の脱着のためのリンス用に用いられ
ることが多い。
としては、コンプレッサーを用いた圧力変動吸着型酸素
濃縮装置がある。かかる装置は通常、窒素を選択的に吸
着し得る吸着剤を充填した吸着床にコンプレッサーで加
圧された圧縮空気を導入して加圧状態で窒素を吸着させ
ることによって酸素濃縮気体を得る吸着工程と、吸着床
の内圧を減少させて脱着を行なう脱着工程を交互に行な
わせることによって酸素濃縮気体を得るものである。こ
の場合に、吸着床からの酸素濃縮気体を一時的に貯留し
ておくためのサージタンクが使用され、サージタンク内
に貯留された酸素濃縮気体を吸着床に逆流させて、吸着
床の再加圧や吸着床の脱着のためのリンス用に用いられ
ることが多い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記した吸着床におい
ては吸着床内の吸着剤粒子が吸脱着工程を繰返すことで
わずかに相互の位置をかえ、長時間の間に床内を対流す
る現象がみられる。このことは吸着床を安定的に使用
し、性能を維持するためには好ましくない。また複数の
種類の吸着剤を積層充填する吸着床では特にさけなけれ
ばならない現象の一つである。
ては吸着床内の吸着剤粒子が吸脱着工程を繰返すことで
わずかに相互の位置をかえ、長時間の間に床内を対流す
る現象がみられる。このことは吸着床を安定的に使用
し、性能を維持するためには好ましくない。また複数の
種類の吸着剤を積層充填する吸着床では特にさけなけれ
ばならない現象の一つである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、かかるこれ
までの酸素濃縮装置における問題点を解決することを目
的として鋭意研究した結果、吸着床の吸着剤を充填する
方法でバネ押えの多孔板と吸着剤の粒子が通過しない微
細な開孔をもつ部材を組合せることが非常に有効である
ことを見い出し、本発明に到達したものである。
までの酸素濃縮装置における問題点を解決することを目
的として鋭意研究した結果、吸着床の吸着剤を充填する
方法でバネ押えの多孔板と吸着剤の粒子が通過しない微
細な開孔をもつ部材を組合せることが非常に有効である
ことを見い出し、本発明に到達したものである。
【０００８】即ち本発明は、酸素よりも窒素を選択的に
吸着し得る吸着剤を充填した吸着床と、該吸着床へ圧縮
空気を供給するためのコンプレッサー手段と、該吸着床
からの酸素濃縮気体を受け取り貯留するためのサージタ
ンク手段と、酸素濃縮気体を使用に供するための酸素濃
縮気体供給手段を具備した圧力変動吸着（ＰＳＡ）型酸
素濃縮器において、該吸着床が、吸着剤充填部の上端部
及び下端部に空気の流れを整流させるための多孔板を具
備し、且つ吸着剤充填部の中間部に吸着剤粒子の混合を
防止するため吸着剤粒子保持部材を具備し、さらに上端
部及び下端部の多孔板の一方に該多孔板を吸着剤側に押
しつけられた状態に保持するためのバネ手段を具備した
ことを特徴とする酸素濃縮装置を提供するものである。
吸着し得る吸着剤を充填した吸着床と、該吸着床へ圧縮
空気を供給するためのコンプレッサー手段と、該吸着床
からの酸素濃縮気体を受け取り貯留するためのサージタ
ンク手段と、酸素濃縮気体を使用に供するための酸素濃
縮気体供給手段を具備した圧力変動吸着（ＰＳＡ）型酸
素濃縮器において、該吸着床が、吸着剤充填部の上端部
及び下端部に空気の流れを整流させるための多孔板を具
備し、且つ吸着剤充填部の中間部に吸着剤粒子の混合を
防止するため吸着剤粒子保持部材を具備し、さらに上端
部及び下端部の多孔板の一方に該多孔板を吸着剤側に押
しつけられた状態に保持するためのバネ手段を具備した
ことを特徴とする酸素濃縮装置を提供するものである。
【０００９】かかる本発明の装置には、該吸着床が１基
であり、該コンプレッサー手段が吸着床へ圧縮空気を供
給する際にはコンプレッサーとして機能し、吸着床の脱
着工程時には真空ポンプとして機能するようにしたもの
である酸素濃縮装置が含まれる。
であり、該コンプレッサー手段が吸着床へ圧縮空気を供
給する際にはコンプレッサーとして機能し、吸着床の脱
着工程時には真空ポンプとして機能するようにしたもの
である酸素濃縮装置が含まれる。
【００１０】さらに本発明の装置には、該吸着剤粒子保
持部材が、吸着床内の空気の流れに対して実質上垂直に
位置し、実質上吸着床内の空気の流動抵抗とならないも
のであって、吸着剤の充填部を２〜４領域に分割するよ
うにしたものである酸素濃縮装置が含まれる。
持部材が、吸着床内の空気の流れに対して実質上垂直に
位置し、実質上吸着床内の空気の流動抵抗とならないも
のであって、吸着剤の充填部を２〜４領域に分割するよ
うにしたものである酸素濃縮装置が含まれる。
【００１１】さらに本発明の装置には、該サージタンク
手段の内部空間の一部に少なくとも酸素を吸着し得る吸
着剤が充填されており、該吸着床からの酸素濃縮気体が
該サージタンク手段に流入するための流入導管手段が該
サージタンク手段における吸着剤非充填領域において開
口しており、該サージタンク手段から酸素濃縮気体が流
出するための流出導管手段が該サージタンク手段の吸着
剤充填領域において開口しており、該流出導管手段が逆
流防止弁手段を介して製品タンク手段に連結されてお
り、該製品タンク手段に該酸素濃縮気体供給手段が連結
されている酸素濃縮装置が含まれる。
手段の内部空間の一部に少なくとも酸素を吸着し得る吸
着剤が充填されており、該吸着床からの酸素濃縮気体が
該サージタンク手段に流入するための流入導管手段が該
サージタンク手段における吸着剤非充填領域において開
口しており、該サージタンク手段から酸素濃縮気体が流
出するための流出導管手段が該サージタンク手段の吸着
剤充填領域において開口しており、該流出導管手段が逆
流防止弁手段を介して製品タンク手段に連結されてお
り、該製品タンク手段に該酸素濃縮気体供給手段が連結
されている酸素濃縮装置が含まれる。
【００１２】さらに本発明の装置には、該サージタンク
手段に貯留された酸素濃縮気体が吸着床に逆流する工程
が圧力変動吸着工程に含まれるものである酸素濃縮装
置。
手段に貯留された酸素濃縮気体が吸着床に逆流する工程
が圧力変動吸着工程に含まれるものである酸素濃縮装
置。
【００１３】さらに本発明の装置には、該吸着剤充填領
域が該サージタンク手段の下方に位置しており、該吸着
剤充填領域における該流出導管手段の開口部が該吸着剤
充填領域内での気体の流れが該開口部に対して対称とな
るように下部層の中央部に位置している酸素濃縮装置が
含まれる。
域が該サージタンク手段の下方に位置しており、該吸着
剤充填領域における該流出導管手段の開口部が該吸着剤
充填領域内での気体の流れが該開口部に対して対称とな
るように下部層の中央部に位置している酸素濃縮装置が
含まれる。
【００１４】以下に本発明の酸素濃縮装置について、図
面に必要に応じて用いながら、さらに詳細に説明する。
一般に圧力変動型吸着（ＰＳＡ）装置では、吸着床に充
填された吸着剤が工程の圧力変動に伴ってその位置を変
えることがある。特開平４―２７９１７３号公報や特願
平４―３０６９３号明細書に記載される如き一塔式のＰ
ＳＡ装置で、圧縮ポンプとして機能させて脱着を確実に
するタイプの場合にもこの現象がみられる。
面に必要に応じて用いながら、さらに詳細に説明する。
一般に圧力変動型吸着（ＰＳＡ）装置では、吸着床に充
填された吸着剤が工程の圧力変動に伴ってその位置を変
えることがある。特開平４―２７９１７３号公報や特願
平４―３０６９３号明細書に記載される如き一塔式のＰ
ＳＡ装置で、圧縮ポンプとして機能させて脱着を確実に
するタイプの場合にもこの現象がみられる。
【００１５】この現象は、従来使用されている図１のタ
イプでは特に顕著で、経時によって充填密度が高くな
り、上部に空間部ができるほどである。この場合、吸着
剤は塔内をあたかも水が温度差（密度差）で対流する現
象に近い挙動で対流する。これらは微妙な吸着帯形成を
要求される医療用のＰＳＡ方式の酸素濃縮装置において
は致命的であるともいえる。これらを改善するため上部
をバネ押えタイプとしたものもある。（図２上部の
み）。しかしこれでも流動完全に防止することはできな
い。これは図１の下部の流入方式では流れが均一でなく
吸着、脱着時の吸着剤の粒子の流動がさけられない。し
たがって吸着床内では実質的に軸方向の流れ成分のみを
作り出す構造が好ましい（図３参照）。
イプでは特に顕著で、経時によって充填密度が高くな
り、上部に空間部ができるほどである。この場合、吸着
剤は塔内をあたかも水が温度差（密度差）で対流する現
象に近い挙動で対流する。これらは微妙な吸着帯形成を
要求される医療用のＰＳＡ方式の酸素濃縮装置において
は致命的であるともいえる。これらを改善するため上部
をバネ押えタイプとしたものもある。（図２上部の
み）。しかしこれでも流動完全に防止することはできな
い。これは図１の下部の流入方式では流れが均一でなく
吸着、脱着時の吸着剤の粒子の流動がさけられない。し
たがって吸着床内では実質的に軸方向の流れ成分のみを
作り出す構造が好ましい（図３参照）。
【００１６】本発明の吸着床では、圧縮空気が流入する
部分では部分的に急激な温度変化が起こる。つまり脱着
時には十分に脱着が行われ、吸熱反応のために熱をうば
われ温度が著しく低下する。室温より１０℃以上を低下
することもある。また吸着時には流入空気により急激な
窒素吸着がおこるため発熱反応のため昇温がはげしくお
こる。
部分では部分的に急激な温度変化が起こる。つまり脱着
時には十分に脱着が行われ、吸熱反応のために熱をうば
われ温度が著しく低下する。室温より１０℃以上を低下
することもある。また吸着時には流入空気により急激な
窒素吸着がおこるため発熱反応のため昇温がはげしくお
こる。
【００１７】従来の吸着床を示す図１の場合、流入部周
辺において複雑な温度分布や温度変化を生じる。これは
酸素濃度を上昇させるために吸着剤が効果的に使用され
てないことを表わしている。即ち、気体と固体の接触が
効果的に行なわれない。
辺において複雑な温度分布や温度変化を生じる。これは
酸素濃度を上昇させるために吸着剤が効果的に使用され
てないことを表わしている。即ち、気体と固体の接触が
効果的に行なわれない。
【００１８】図２の様に改善することで大巾な酸素濃度
ｕｐがはかれた。これらは装置の小型化、吸着床の小型
化をはかっていく場合に特に必要で、吸着剤の生産性を
向上させていくには必要技術である。
ｕｐがはかれた。これらは装置の小型化、吸着床の小型
化をはかっていく場合に特に必要で、吸着剤の生産性を
向上させていくには必要技術である。
【００１９】長時間の連続運転の場合でみると、さらに
床内の吸着剤流動を防止するために、本発明の酸素濃縮
装置における吸着床の１例である図３の不織布、金網等
の吸着剤流動防止手段としての吸着剤粒子保持部材１２
が効果的である。
床内の吸着剤流動を防止するために、本発明の酸素濃縮
装置における吸着床の１例である図３の不織布、金網等
の吸着剤流動防止手段としての吸着剤粒子保持部材１２
が効果的である。
【００２０】例えば図３において最下段部分には空気を
供給するため空気中の水分（湿度）に対して比較的強い
吸着剤を充填しその上部には窒素、酸素の分離性能のよ
う吸着剤を充填する場合などにその間に具備されたたと
えば不織布等が有効である。
供給するため空気中の水分（湿度）に対して比較的強い
吸着剤を充填しその上部には窒素、酸素の分離性能のよ
う吸着剤を充填する場合などにその間に具備されたたと
えば不織布等が有効である。
【００２１】この不織布の目的はあくまで吸着剤粒子の
移動を防止することであり粒子が通過しない開孔を持っ
ていればそれでよい。特別に吸着床壁（たとえばアルミ
筒）に固定する必要がなく吸着剤充填の際、中間に敷く
だけでよい。
移動を防止することであり粒子が通過しない開孔を持っ
ていればそれでよい。特別に吸着床壁（たとえばアルミ
筒）に固定する必要がなく吸着剤充填の際、中間に敷く
だけでよい。
【００２２】したがって他に見られるようにたとえば工
業用の大型塔径の大きい吸着塔では塔中心部の流れが早
いため滞留時間を均一にするためにいわゆる再分配をも
たせるために中間部仕切板塔で流れのパターンを規制す
る構造物を設ける例もある。いわゆる流れ方向（軸方
向）に対して直角方向の流れを生じさせるものであり根
本的に本発明の吸着剤粒子保持部材とは異なる。
業用の大型塔径の大きい吸着塔では塔中心部の流れが早
いため滞留時間を均一にするためにいわゆる再分配をも
たせるために中間部仕切板塔で流れのパターンを規制す
る構造物を設ける例もある。いわゆる流れ方向（軸方
向）に対して直角方向の流れを生じさせるものであり根
本的に本発明の吸着剤粒子保持部材とは異なる。
【００２３】
【発明の効果】本発明の酸素濃縮装置は、吸着床内での
個々の吸着剤粒子の位置が固定されやすく、長期間の連
続運転の際にも安定して吸着剤の性能が維持できる優れ
た効果を奏する。
個々の吸着剤粒子の位置が固定されやすく、長期間の連
続運転の際にも安定して吸着剤の性能が維持できる優れ
た効果を奏する。
【図１】従来の吸着床の模式的例示。
【図２】従来の吸着床の模式的例示。
【図３】本発明の酸素濃縮装置における吸着床の模式的
例示。
例示。
１ 吸着床 ２ 圧縮空気入口 ３ 酸素濃縮空気出口 ４ 蓋 ５ 吸着剤押えバネ ６ シールパッキン ７，９ 多孔板 ８，１０ 不織布 １１ 吸着剤 １２ 吸着剤粒子保持部材 １３ 吸着剤充填口 １４ 空かん部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) A61M 16/10
Claims (5)
- 【請求項１】 酸素よりも窒素を選択的に吸着し得る吸
着剤を充填した吸着床と、該吸着床へ圧縮空気を供給す
るためのコンプレッサー手段と、該吸着床からの酸素濃
縮気体を受け取り貯留するためのサージタンク手段と、
酸素濃縮気体を使用に供するための酸素濃縮気体供給手
段を具備した圧力変動吸着型酸素濃縮器において、該吸
着床が、吸着剤充填部の上端部及び下端部に空気の流れ
を整流させるための多孔板を具備し、且つ吸着剤充填部
の中間部に吸着剤粒子の混合を防止するため吸着剤粒子
保持部材を具備し、さらに上端部及び下端部の多孔板の
一方に該多孔板を吸着剤側に押しつけられた状態に保持
するためのバネ手段を具備したことを特徴とする酸素濃
縮装置。 - 【請求項２】 該吸着床が１基であり、該コンプレッサ
ー手段が吸着床へ圧縮空気を供給する際にはコンプレッ
サーとして機能し、吸着床の脱着工程時には真空ポンプ
として機能するようにしたものである請求項１の酸素濃
縮装置。 - 【請求項３】 該吸着剤粒子保持部材が、吸着床内の空
気の流れに対して実質上垂直に位置し、実質上吸着床内
の空気の流動抵抗とならないものであって、吸着剤の充
填部を２〜４領域に分割するようにしたものである請求
項１又は２の酸素濃縮装置。 - 【請求項４】 該サージタンク手段の内部空間の一部に
少なくとも酸素を吸着し得る吸着剤が充填されており、
該吸着床からの酸素濃縮気体が該サージタンク手段に流
入するための流入導管手段が該サージタンク手段におけ
る吸着剤非充填領域において開口しており、該サージタ
ンク手段から酸素濃縮気体が流出するための流出導管手
段が該サージタンク手段の吸着剤充填領域において開口
しており、該流出導管手段が逆流防止弁手段を介して製
品タンク手段に連結されており、該製品タンク手段に該
酸素濃縮気体供給手段が連結されている請求項１〜３の
いずれかの酸素濃縮装置。 - 【請求項５】 該サージタンク手段に貯留された酸素濃
縮気体が吸着床に逆流する工程が圧力変動吸着工程に含
まれるものである請求項１の酸素濃縮装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10816393A JP2915245B2 (ja) | 1993-05-10 | 1993-05-10 | 酸素濃縮装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10816393A JP2915245B2 (ja) | 1993-05-10 | 1993-05-10 | 酸素濃縮装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06315534A JPH06315534A (ja) | 1994-11-15 |
| JP2915245B2 true JP2915245B2 (ja) | 1999-07-05 |
Family
ID=14477573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10816393A Expired - Lifetime JP2915245B2 (ja) | 1993-05-10 | 1993-05-10 | 酸素濃縮装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2915245B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100407342B1 (ko) * | 1998-05-30 | 2003-11-28 | 삼성전자주식회사 | 부호분할다중접속 통신시스템의 통신장치 및 방법 |
| JP2007111298A (ja) * | 2005-10-21 | 2007-05-10 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 酸素濃縮装置 |
-
1993
- 1993-05-10 JP JP10816393A patent/JP2915245B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06315534A (ja) | 1994-11-15 |
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