JP5139633B2 - ノンアルゴン高濃度酸素精製装置 - Google Patents
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Description
一方、酸素PSA装置が医療認可されているCOPDなどの肺疾患の在宅治療ではこの普及により病状が改善され快適な酸素治療生活を送っている患者も多い。現在、我が国での認定患者の在宅酸素PSAの普及率は95%にのぼり高純度の酸素(液体酸素)の需要は5%に過ぎない。病状が安定すれば在宅治療に切替えられ、PSA装置選定が一方的におこなわれるからである。
1)昇圧工程
2つの吸着塔のうち、1塔の内圧を1.2気圧まで原料ガスの94%酸素で昇圧する。このとき、他の吸着塔は減圧状態で酸素を脱離し製品の酸素ガスが取出されている。
2)吸着工程
昇圧する吸着塔には、酸素未飽和状態の吸着剤が飽和吸着量に達するまで原料ガスが供給される。原料ガスの供給は、塔出口に濃縮アルゴン(25%)が流出し原料酸素ガスの破過が始まるまで行われ、この時点で原料ガスの供給を中止する。
3)減圧洗浄工程
原料ガスの供給を中止した吸着塔の塔内の圧力を1.2気圧から1気圧乃至はそれ以下に減圧することにより、吸着剤の空隙とマクロ孔内の空隙にある原料ガスを含んだ酸素を塔の原料ガス供給部側に逆方向に流し洗浄排気をする。このときの排ガスは全量回収されるが、初期に取出した排ガスには原料ガスが多く含まれている。しかし、時間の経過と共に、また、塔圧力の低下と共に、原料ガスの量は少なくなり、排ガスは濃度99%以上の酸素を含有するようになる。
このように大気圧以下に減圧された吸着塔は、直ちに真空ポンプに接続されて脱離99.6%以上の純粋酸素は製品酸素としてタンクに採取される。製品濃度の純度は、圧力1.2気圧を1気圧以下の圧力まで減圧する工程、要求されるなら1気圧以下になるまで十分に脱着製品ガスのパージの追加を行うことにより高めることができる。
4)真空排気工程
真空脱着の製品ガス量は、初期数秒はゼロであるが続いて多量の酸素が流出、後半は少量に変動し脈動するので一定の製品酸素を得るには製品ガスはバッファータンクに真空ポンプの2次側圧力が1.2〜1.5気圧の高圧になるまで蓄積され、圧力調整弁でO2製品ガス流量を一定にする排出が必要となる。
5)ガス回収・昇圧工程
2塔式であれば吸着塔が長くて50秒の吸着工程に対して他の吸着塔は45秒の真空脱着工程があり、ガス回収・昇圧工程は5〜11秒が真空から大気圧又はそれ以下の圧力まで洗浄排ガス回収と原料による昇圧工程が準備される。この間製品ガスは一時停止するがこの間の製品ガス補充はバッファータンクで補うことができる。
2 無給油コンプレッサ
3 クーラ
4,12 2方口電磁弁
5,5′ 吸着塔
6,14 廃棄
7,8,13,18 逆止弁
9 流量計
10 原料ガス
11,11′ 吸着塔
15 真空ポンプ
16 電磁弁
17 製品ガスタンク
19 酸素計
20 流量計
21 製品ガス
22 3方口電磁弁
23 マフラタンク
24 製品ガスバッファタンク
Claims (3)
- 圧力スイング吸着により空気中から酸素を分離し濃縮するPSA酸素発生器に連結し、当該発生器からの濃縮酸素を原料ガスとして常温において当該ガス中に含まれる酸素のみを大気圧以上で吸着しアルゴンガスを含まない酸素を真空ポンプで取出す装置において、アルゴン分子を吸着しない分子ふるい作用を持つ3.8オングストロームの細孔径を有する吸着剤を充填した吸着塔の2塔を並列配置し、一方の吸着塔で前記原料ガス中に含まれる酸素の吸着が終了したとき、前記原料ガスを酸素脱離直後の他方の吸着塔に供給するとともにその一方の吸着塔の塔内を前記真空ポンプで吸引して減圧して酸素を取出しつつこの減圧直後の取出した酸素を前記他方の吸着塔に供給される原料ガスに加えて他方の吸着塔の昇圧に使用し、使用後、前記一方の吸着塔から取出した酸素を製品酸素とする操作を、双方の吸着塔について交互に繰り返すことにより、99.6%以上の高濃度の酸素が得られるようにしたことを特徴とするノンアルゴン高濃度酸素精製装置。
- 吸着塔出口の酸素濃度が原料ガスの酸素濃度と一致したとき、その吸着塔について酸素吸着が終了したと判断する請求項1に記載のノンアルゴン高濃度酸素精製装置。
- 前記吸着塔からの酸素の取出しは、前記原料ガスを前記吸着塔に供給する入口から行うようにした請求項1又は2のいずれか1項に記載のノンアルゴン高濃度酸素精製装置。
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