JPH0414114Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は高濃度の酸素又は窒素を発生できる機
溝を有する酸素又は窒素発生装置に関する。

（従来の技術） 第２図は従来の酸素または窒素発生装置の概略
図を示す。１は空気圧縮機、２，３は窒素または
酸素を選択的に吸着する吸着剤、例えば、人工ゼ
オライトなどを入れた吸着筒（酸素発生装置の場
合は窒素を良く吸着する吸着剤を、窒素発生装置
の場合は酸素を良く吸着する吸着剤を入れてあ
る）、４，５，６，７，８及び９は酸素または窒
素の吸着、脱着を制御するための弁、１０は発生
した高濃度の酸素または窒素を入れるバツフアー
タンク、１１は高濃度の酸素または窒素の供給配
管、１２は空気から高濃度の酸素または窒素を取
り除いたオフガス配管である。

酸素発生装置の場合について以下説明する。

空気圧縮機１で高圧にされた原料空気は弁４を
通つて吸着筒２に入り、原料空気中の酸素以外の
窒素、その他のガスが選択的に良く吸着され、吸
着筒出口では高濃度の酸素ガスが得られ、バツフ
アータンク１０へ入る。この時弁４，６は開、弁
５は閉である。この吸着工程終了後、吸着筒２は
吸着したガス（大部分は窒素ガス）を脱着する脱
着工程を開始する。また、吸着筒３は吸着筒２が
吸着工程の時に脱着工程となつており、吸着筒
２，３が吸着工程、脱着工程を交互に繰り返すこ
とにより高濃度の酸素を連続的に発生できる。

吸着筒２が吸着工程終了後、脱着工程を開始す
ると、弁４，６は閉となり、弁５が開となる。こ
のとき吸着筒２内部圧力と大気圧との圧力差によ
り吸着されていたガス（大部分は窒素ガス）が脱
着され配管１２を通つて放出される。

従来の酸素または窒素発生装置では、酸素また
は窒素を吸着する吸着剤の能力が、圧縮機出口の
空気圧力とオフガス出口圧力（配管１２の圧力、
殆んどの場合大気圧）との圧力差に影響されるた
め、圧縮機出口ガス圧力または圧力差を高くとる
必要がある。従つて、吸着筒２，３及び弁、配管
類を高圧に耐える構造とする必要があり、装置が
高価となる。また、吸着ガス圧力差を大きくして
も、吸着能力はそれほど向上せず、得られる酸素
または窒素ガスの濃度にも限度がある。

（考案が解決しようとする問題点） 本考案は従来の酸素又は窒素発生装置の有する
欠点を解消し、装置内に高圧ガスが存在する部分
を少なくすることが可能であり、かつ、吸着剤の
吸着能力を圧力差だけでなく温度差による吸着能
力も利用することにより、高濃度の酸素または窒
素を発生できる機構を有する酸素または窒素発生
装置を提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、酸素または窒素発生装置に低温及び
高温発生機構として安価で、取扱いが容易（回転
部がない）な特徴をもつボルテツクス・チユーブ
（渦流管）を設けることにより、従来装置よりも
さらに高濃度の酸素または窒素を発生できること
を可能とした点を新規とするもので、すなわち本
考案は、酸素又は窒素を選択的に吸着する吸着剤
を用いて酸素又は窒素を発生する装置において、
２対の吸着筒とボルテツクス・チユーブを１組と
し、ボルテツクス・チユーブの低温出口をそれぞ
れ対応する吸着筒と連通させ、前記２本のボルテ
ツクス・チユーブの高温出口をそれぞれ他の対の
吸着筒に内装した熱交換器に連結管を介して連通
してなることを特徴とする酸素又は窒素発生装置
である。

本考案は、酸素または窒素発生装置に有利に適
用することができるが、その他各種ガス分離装置
としても適用しうる。

本考案の一実施例を第１図によつて詳述する。

２１は原料空気を圧縮する空気圧縮機、２２は
原料空気中の水分を除去するための脱湿器、３
０，３３は原料空気入口弁、２３，２４は高圧の
原料空気を円管内周辺部へ接線方向に送り込み、
管内をらせん運動させながら流すとき、遠心力に
よつて管の半径方向に大きな圧力勾配を発生する
と同時に断熱変化による温度勾配を生じて管中心
部が低温となるボルテツクス・チユーブである。
３１，３４は低温空気の圧力、流量を制御する
弁。４３，４４は高温空気の圧力、流量を制御す
る弁。２５，２６は酸素または窒素を選択的に吸
着する吸着剤を充てんした吸着筒。２７，２８は
吸着剤に吸着された酸素または窒素を脱着する際
に使用する加温用熱交換器で、熱交換器内部には
ボルテツクス・チユーブ２３，２４で発生した高
温空気が流れる。３７，３８は吸着剤を加温した
後の高温空気の流れを停止するための弁である。
４１は高温空気の排気ラインである。３５，３６
は発生した高濃度の酸素または窒素の流れを制御
するための弁であり、３９はバツフアタンク、４
０は供給ラインである。２９，３２は吸着剤に吸
着されたガスを排気するための弁であり、４２は
排気ガスを捨てるためのオフガスラインである。
（通常、ほぼ大気圧となることが多い。） 酸素発生装置の場合について吸着筒２５が吸着
工程、吸着筒２６が脱着工程の時を以下に説明す
る。吸着筒２５，２６が吸着工程、脱着工程を交
互に繰り返すことにより、高濃度の酸素が連続的
に得られる。

吸着筒２５の吸着工程では、脱湿器２２を通つ
た高圧の原料空気は弁３０を通つてボルテツク
ス・チユーブ２３に入り、比較的低圧となつた低
温ガス及び高温ガスに分離される。低温ガスは弁
３１を通つて吸着筒２５内に入り、酸素を除く殆
んどの窒素ガス、その他のガスが吸着される結
果、弁３５からは高濃度の酸素ガスが得られ、バ
ツフアータンク３９へ流れ込む。高濃度の酸素ガ
スが得られる理由は、吸着剤の脱着時の圧力と低
温ガスの圧力差及び吸着剤の脱着時の温度と低温
ガスの温度差が相乗的に作用するためである。

上記操業の際、弁２９，３７は閉となつてい
る。またボルテツクス・チユーブ２３で発生した
高温ガスは弁４３を通り、脱着工程中の吸着筒２
６内部に設置した熱交換器２８を通つて吸着剤を
加熱する。吸着筒２６の脱着工程では熱交換器２
８の加熱作用及び弁３２が開となることによる圧
力低下により吸着剤の脱着作用が促進され、脱着
ガスはオフガスライン４２を通つて排気される。
このとき弁３３，４４，３４，３６は閉であり、
高温ガスラインの弁３８は開となつて吸着剤を加
熱した高温ガスは配管４１を通つて排気される。

（本考案の効果） 本考案は、吸着剤と吸着・脱着ガスの圧力差及
び温度差を利用しているため、吸着剤の吸着・脱
着能力を大きくすることが可能であり、従つて高
濃度の酸素または窒素を得ることができる。

また、吸着剤とガスの温度差による吸着・脱着
能力を利用しているので、吸着剤を充てんする吸
着筒が低圧にでき、従つて装置が安価となり、安
全性も向上する。

また、吸着能力が向上するため、吸着剤の量が
少なくて良く、従つて装置全体に占める容積割合
の大きい吸着筒２５，２６を小さくでき、装置を
コンパクトにできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施態様を示す図、第２図
は従来の装置を説明するための図である。 図において、１……空気圧縮機、２，３……吸
着筒、４，５，６，７，８及び９……弁、１０…
…バツフアタンク、１１……高濃度の酸素又は窒
素の供給配管、１２……オフガス配管、」「２１…
…空気圧縮機、２２……脱湿器、３０，３３……
原料空気入口弁、２３，２４……ボルテツクス・
チユーブ、２５，２６……吸着筒、２７，２８…
…熱交換器、３９……バツフアタンク、４０……
高濃度の酸素又は窒素の供給配管、４１……高温
空気の排気ライン、３１，３４，３５，３６，３
７，３８，４３，４４……弁」である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 酸素又は窒素を選択的に吸着する吸着剤を用い
   て酸素又は窒素を発生する装置において、２対の
   吸着筒とボルテツクス・チユーブを１組とし、ボ
   ルテツクス・チユーブの低温出口をそれぞれ対応
   する吸着筒と連通させ、前記２本のボルテツク
   ス・チユーブの高温出口をそれぞれ他の対の吸着
   筒に内装した熱交換器に連結管を介して連通して
   なることを特徴とする酸素又は窒素発生装置。