JPH0731826A - Gas concentrator - Google Patents
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- JPH0731826A JPH0731826A JP5200424A JP20042493A JPH0731826A JP H0731826 A JPH0731826 A JP H0731826A JP 5200424 A JP5200424 A JP 5200424A JP 20042493 A JP20042493 A JP 20042493A JP H0731826 A JPH0731826 A JP H0731826A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、圧力変動吸着法（以
下、ＰＳＡ法ともいう）によるガス濃縮装置の改良に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a gas concentrator using a pressure fluctuation adsorption method (hereinafter, also referred to as PSA method).
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のＰＳＡ法によるガス分離装置で
は、１個又は複数個の吸着筒を有し、この吸着筒の後
に、製品ガスを貯留するための製品ガスタンク（多くの
場合は中空）を有している。この製品ガスタンク内の圧
力は、吸着相における製品ガスのつめ込み工程（注入
相）と脱着相における吸着筒へ逆流する均圧工程があ
り、その各過程において変動する。2. Description of the Related Art A conventional gas separation apparatus using the PSA method has one or a plurality of adsorption cylinders, and a product gas tank (in many cases hollow) for storing a product gas is provided after the adsorption cylinders. Have The pressure in the product gas tank includes a step of filling the product gas in the adsorption phase (injection phase) and a pressure equalization step of flowing back to the adsorption cylinder in the desorption phase, which varies in each step.
【０００３】製品ガスを使用に供する場合の圧力は、こ
の変動範囲以下に設定しないと、例え圧力調整弁を付設
したとしても製品ガスの流量に変動をきたす。また、使
用圧力を上げるためには、該製品ガスタンクの容量を大
きくして、圧力変動範囲を小さくする等の工夫が必要に
なる。Unless the pressure when the product gas is used is set below this fluctuation range, the flow rate of the product gas fluctuates even if a pressure regulating valve is attached. Further, in order to increase the working pressure, it is necessary to increase the capacity of the product gas tank and reduce the pressure fluctuation range.
【０００４】特に医療用等のＰＳＡ法による酸素濃縮装
置は、在宅治療が主となるためにその装置の寸法もでき
るだけ小さくすることが要求され、また、製品ガスの圧
力も０．３ｋｇｆ／ｃｍ2 ｛３０ｋＰａ｝程度の低さ
で、かつ一定流量の酸素ガスをたえず使用することが必
要であるので、小型化が要求されるにもかかわらず、製
品ガスを貯留するための製品ガスタンクの容量は、比較
的大きくとらざるをえない。Particularly, the oxygen concentrating device by the PSA method for medical use is mainly used for home treatment, so that the size of the device is required to be as small as possible, and the product gas pressure is 0.3 kgf / cm 2. Since it is necessary to constantly use oxygen gas at a low flow rate of about {30 kPa} and at a constant flow rate, the capacity of the product gas tank for storing the product gas is required in spite of downsizing. It has to be relatively large.
【０００５】一方、一定酸素発生量当りの消費電力（電
力元単位ともいう）は、少ない方が良いことは当然であ
るが、医療用等の小型のＰＳＡ法による酸素濃縮装置
は、構造を簡単にするために、この電力元単位が約１．
７ｋｗ／ｍ3 と比較的高い値になっている。これに対し
て、装置の外形寸法等や騒音の制約が比較的少ない産業
用のＰＳＡ法による酸素濃縮装置では、その電力元単位
は約０．５ｋｗ／ｍ3 と比較的低い。医療用等の小型の
ＰＳＡ法による酸素濃縮装置は、個人の家庭等で使用す
ることが多々あり、装置の形状等は、できるだけ小型軽
量にして、しかも前記の電力元単位は極力少ない、すな
わち、経済的で効率の良いＰＳＡ法による酸素濃縮装置
が要望されている。On the other hand, it is natural that the power consumption per constant oxygen generation amount (also referred to as the power source unit) is preferably small, but the structure of the small-sized oxygen concentrator by the PSA method for medical use is simple. This power source unit is about 1.
It is a relatively high value of 7 kw / m 3 . On the other hand, in an industrial oxygen concentrator using the PSA method, which has relatively few restrictions on the external dimensions of the device and noise, the power source unit is relatively low at about 0.5 kw / m 3 . Oxygen concentrators with a small PSA method for medical use are often used in personal homes, etc., and the shape of the device should be as small and lightweight as possible, and the power source unit should be as small as possible. There is a demand for an economical and efficient oxygen concentrator using the PSA method.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、医療用や健
康用等に使用する比較的小型の酸素濃縮装置について、
その構造等を小型軽量化、低消費電力化にすることへの
要望を満たすことを目的とするもので、次の点を課題と
する。 酸素濃縮装置の小型化要望に対応するために、製品ガ
スタンクも小型化を図る。 酸素濃縮装置の製品ガスである酸素の製造能力を向上
させて、電気消費量を下げる。すなわち、電力元単位を
下げて省エネルギーの課題を果たす。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention relates to a relatively small oxygen concentrator used for medical or health purposes,
The purpose is to meet the demand for reducing the size and weight of the structure and reducing the power consumption. The product gas tank will also be downsized to meet the demand for downsizing of the oxygen concentrator. Improve the production capacity of oxygen, which is the product gas of the oxygen concentrator, to reduce electricity consumption. That is, the power source unit is lowered to achieve the energy saving problem.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明では、酸素濃縮装置の構成を次のようにし
たものである。製品ガスが弱吸着性ガスで、原料ガスか
ら分離する対象ガスが強吸着性ガスであるＰＳＡ法によ
るガス分離装置において、製品ガスを貯留する製品ガス
タンクは、その長手方向の寸法対直径または横断面の対
角線の寸法比（Ｌ／Ｄ）が２以上のものであって、か
つ、該製品ガスタンクにも単一または複数の種類の吸着
剤を充填し、該製品ガスタンクの入口端と前記の吸着筒
の出口端を、制御用の電磁弁を介して配管で接続すると
ともに、該製品ガスタンクの入口端の他端に製品ガスの
出口端を付設して製品ガスを使用に供する様に構成し
た。In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, the oxygen concentrator is constructed as follows. In a gas separation device by the PSA method, in which the product gas is a weakly adsorbing gas and the target gas to be separated from the raw material gas is a strongly adsorbing gas, the product gas tank that stores the product gas has a longitudinal dimension vs. diameter or cross section. Has a diagonal dimension ratio (L / D) of 2 or more, and the product gas tank is also filled with an adsorbent of a single type or a plurality of types, and the inlet end of the product gas tank and the adsorption cylinder described above. The outlet end of the product gas is connected by a pipe through a control solenoid valve, and the product gas outlet is attached to the other end of the product gas tank so that the product gas can be used.
【０００８】[0008]
【作用】本発明は、このような構成をすることにより、
次のような作用効果を生ずる。吸着工程にある吸着筒の
出口端から該製品ガスタンクの入口端へ向かって該製品
ガスを導入して該製品ガスタンクの圧力を高めていき、
また、前記の脱着工程が終了し、次のサイクル、すなわ
ち吸着工程の初期において、この吸着筒の圧力が、該製
品ガスタンクの圧力よりも低い範囲においては、該製品
ガスタンクの入口端から、この吸着筒の出口端に向かっ
て該製品ガスが逆流して均圧工程となるように該電磁弁
を制御することにより、該製品ガスタンクにもガスの
出，入及び圧力変化を与えてＰＳＡ法によるガス濃縮機
能を持たせるものである。The present invention, by having such a configuration,
The following operational effects are produced. The pressure of the product gas tank is increased by introducing the product gas from the outlet end of the adsorption cylinder in the adsorption step toward the inlet end of the product gas tank,
Further, in the next cycle, that is, in the initial stage of the adsorption step, after the desorption step is completed, in the range where the pressure of the adsorption column is lower than the pressure of the product gas tank, the adsorption is performed from the inlet end of the product gas tank. By controlling the electromagnetic valve so that the product gas flows backward toward the outlet end of the cylinder to perform a pressure equalizing step, the product gas tank is also supplied with gas, enters, and changes in pressure to change the gas by the PSA method. It has a concentration function.
【０００９】さらに、前記の吸着剤は、強吸着性ガスと
ともに、まず湿気（水分）も完全に吸着する必要がある
ので、吸着剤の性能維持のために、前記の吸着筒及び／
または製品ガスタンクに、吸着剤とともに、若干量の吸
湿剤も充填することが好ましい。この吸湿剤は、吸着剤
と混合しても良いが、好ましくは、該吸着筒の入口端側
に、吸着剤とは層を区別して付設する方が良い。Furthermore, the adsorbent must first completely adsorb moisture (moisture) together with the strongly adsorbing gas. Therefore, in order to maintain the performance of the adsorbent, the adsorbent and / or
Alternatively, it is preferable to fill the product gas tank with a small amount of a hygroscopic agent together with the adsorbent. This hygroscopic agent may be mixed with the adsorbent, but preferably, it is better to attach it to the inlet end side of the adsorption cylinder in a layer different from that of the adsorbent.
【００１０】該製品ガスタンクの出口端より取出す製品
ガスの圧力は、該製品ガスタンクの圧力変動範囲より低
い値になるようにし、そして前記の吸着筒の加圧工程や
均圧工程によって生じる該製品ガスタンクの圧力変動
は、できるだけ大きくなるようにこの製品ガスタンクの
容量と吸着剤によるガス吸着量を定めて、該製品ガスタ
ンクの容量をできるだけ小さくなるように設計したもの
である。The pressure of the product gas taken out from the outlet end of the product gas tank is set to a value lower than the pressure fluctuation range of the product gas tank, and the product gas tank produced by the pressurizing step and the pressure equalizing step of the adsorption cylinder. The pressure fluctuation is designed by setting the capacity of the product gas tank and the amount of gas adsorbed by the adsorbent so as to be as large as possible, and making the capacity of the product gas tank as small as possible.
【００１１】該製品ガスタンクに、充填した吸着剤に強
吸着性ガスとともに、弱吸着性ガスも吸着させることに
より、ガス体が吸着剤に吸着するとその体積がガス体の
場合に比較して事実上無視できる（すなわちゼロにな
る）程度になるので、該製品ガスを加圧吸着させた場合
は、該製品ガスタンクの容量を大きくしたのと同等の作
用効果があるので、実質的に同一容量の製品ガスタンク
とするためには、中空のタンクに比較してかなり小型の
もので良いことになり、この製品ガスタンクを使用する
酸素濃縮装置をいっそう小型にすることが可能となる。By adsorbing the weakly adsorbing gas as well as the strongly adsorbing gas in the adsorbent filled in the product gas tank, when the gas body is adsorbed by the adsorbent, its volume is practically smaller than that of the gas body. Since the product gas can be ignored (that is, becomes zero), when the product gas is adsorbed under pressure, the product gas tank has substantially the same function and effect as that of the product gas tank. In order to make it into a gas tank, it is sufficient that it is much smaller than a hollow tank, and it is possible to make the oxygen concentrator using this product gas tank even smaller.
【００１２】前述のように、吸着筒の加圧吸着工程及び
減圧脱着工程に伴なう圧力変動により、該製品ガスタン
クの圧力も、加圧上昇、減圧降下を繰返すことになり、
該製品ガスタンクに充填した吸着剤も、加圧吸着工程
と、パージあるいは均圧工程時には減圧脱着工程の繰返
しをすることになるので、この製品ガスタンクにもＰＳ
Ａ法によるガス濃縮機能を持たせることができる。As described above, due to the pressure fluctuation accompanying the pressure adsorption process and the decompression desorption process of the adsorption cylinder, the pressure of the product gas tank also repeats the pressure increase and the pressure decrease.
The adsorbent filled in the product gas tank also repeats the pressure adsorption process and the depressurization desorption process during the purging or pressure equalizing process.
A gas concentrating function according to the method A can be provided.
【００１３】該吸着筒の減圧脱着工程時の減圧操作は、
大気圧開放によるものであっても良く、また、真空ポン
プ等で大気圧より陰圧になるように吸引しても良い。The depressurizing operation during the depressurizing desorption process of the adsorption cylinder is
The pressure may be released by atmospheric pressure, or suction may be performed by a vacuum pump or the like so that the negative pressure becomes lower than atmospheric pressure.
【００１４】ＰＳＡ法による酸素濃縮装置において、そ
の装置の目標とする性能の一つに酸素濃度（容量比、以
下同じ）がある。本発明の例では、この目標値を流量が
４．５リットル／分の時に９４％（±２％）としたが、
従来の技術によるＰＳＡ法による酸素濃縮装置では、多
くの場合、製品ガスタンクが中空であるために、吸着筒
の出口の製品ガスの酸素濃度もこの目標値と同一にする
必要があった。本発明を実施した酸素濃縮装置では、吸
着筒の出口の製品ガスの酸素濃度は８５％であったが、
製品ガスタンクの出口、すなわち、使用に供する製品ガ
スの酸素濃度は流量が４．５リットル／分の時に９５％
であり、前記の目標値の範囲内であった。In the oxygen concentrating device by the PSA method, one of the target performances of the device is the oxygen concentration (volume ratio, the same hereinafter). In the example of the present invention, this target value is set to 94% (± 2%) when the flow rate is 4.5 liters / minute,
In many cases, in the oxygen concentrator using the PSA method according to the related art, the product gas tank is hollow, so that the oxygen concentration of the product gas at the outlet of the adsorption column needs to be the same as this target value. In the oxygen concentrator of the present invention, the oxygen concentration of the product gas at the outlet of the adsorption column was 85%,
The oxygen concentration of the product gas tank outlet, that is, the product gas to be used is 95% when the flow rate is 4.5 liters / minute.
And was within the range of the above target value.
【００１５】このことは、同じ目標値の酸素濃度を得る
ためには、中空の製品ガスタンクを使用する酸素濃縮装
置の規模に比較して、装置の形状や電気の消費量すなわ
ち、電力元単位を小さくすることが可能となり、本発明
の目的を達成することができた。This means that in order to obtain the same target oxygen concentration, the shape of the device and the amount of electricity consumed, that is, the power source unit, are compared with the scale of an oxygen concentrating device using a hollow product gas tank. It is possible to reduce the size, and the object of the present invention can be achieved.
【００１６】[0016]
【実施例】本発明の実施例について、図を参照してその
構成を説明するが、本発明は、この実施例に限定される
ものではない。図１（Ａ）は、第１の実施例のＰＳＡ法
による酸素濃縮装置のフロー図であって、本図では制御
部と、吸着筒及び製品ガスタンク内の吸着剤や吸湿剤の
図示は省略した。この図１において、吸入フィルタ１
は、コンプレッサ２が原料ガスである大気を吸入する際
の大気中の塵埃等を取除くためのものである。また、真
空ポンプ２１は、吸着筒５，６を減圧脱着する場合に、
その圧力を大気圧以下まで吸引するためのものである。
電磁弁３，４，７は、それぞれ制御部で一定条件（操作
時間ともいう）のもとで制御してＰＳＡ法による酸素濃
縮装置としての動作をするように構成した。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to this embodiment. FIG. 1 (A) is a flow chart of the oxygen concentrating apparatus by the PSA method of the first embodiment, and in this figure, the control unit and the adsorbent and hygroscopic agent in the adsorption column and the product gas tank are not shown. . In FIG. 1, the suction filter 1
Is for removing dust and the like in the atmosphere when the compressor 2 sucks in the atmosphere as the raw material gas. In addition, the vacuum pump 21 is used when desorbing the adsorption cylinders 5 and 6 under reduced pressure.
It is for sucking the pressure to atmospheric pressure or less.
The solenoid valves 3, 4 and 7 are each configured to be controlled by a control unit under a certain condition (also referred to as an operation time) so as to operate as an oxygen concentrator by the PSA method.
【００１７】この一定条件は、一定時間であっても、該
吸着筒内の圧力を検出して、その圧力が一定値になった
時点であってもよいが、本実施例では、一定時間とし、
その時間は、１８秒とした。また、製品ガスタンク８の
出口端１９からは、圧力調整弁９と流量設定手段１０
と、製品ガス取出し口２０を介して製品ガスとしての酸
素を取出すように構成した。The constant condition may be a constant time or a time when the pressure in the adsorption cylinder is detected and the pressure becomes a constant value, but in the present embodiment, the constant time is set. ,
The time was 18 seconds. Further, from the outlet end 19 of the product gas tank 8, the pressure adjusting valve 9 and the flow rate setting means 10 are provided.
Then, oxygen as a product gas is taken out through the product gas taking-out port 20.
【００１８】本実施例では、圧力調整弁９の設定圧力を
０．３ｋｇｆ／ｃｍ2 ｛３０ｋＰａ｝とした。これは、
前述のように、該製品ガスタンクの圧力変動値の最低値
（０．５ｋｇｆ／ｃｍ2 ）より低くすることにより、取
出す製品ガスの圧力を一定値にするためと、医療用のＰ
ＳＡ法による酸素濃縮装置の製品ガスの圧力も、騒音が
少なくでき、この値が適しているためである。なお、製
品ガスの圧力が多少変動しても実用上支障にならない場
合には、この圧力調整弁は省略しても良い場合がある。In this embodiment, the set pressure of the pressure regulating valve 9 is 0.3 kgf / cm 2 {30 kPa}. this is,
As described above, in order to keep the pressure of the product gas to be taken out at a constant value by making the pressure fluctuation value of the product gas tank lower than the minimum value (0.5 kgf / cm 2 ), the medical P
This is because the pressure of the product gas of the oxygen concentrator by the SA method can also reduce noise, and this value is suitable. If there is no practical problem even if the product gas pressure fluctuates to some extent, this pressure regulating valve may be omitted.
【００１９】本実施例では、吸着剤として、ゼオライト
を用いた。このゼオライトは、強吸着性ガスが窒素であ
って、弱吸着性ガスが酸素であるが、大気中に約１％有
るアルゴンも弱吸着性ガスであるために、このアルゴン
も酸素と同様に濃縮されるために、製品ガスの酸素濃度
は、窒素成分がほとんど無いにもかかわらず、本実施例
では９５％であった。なお、酸素以外のガスの濃度は、
アルゴン４．９％，窒素０．１％であった。In this example, zeolite was used as the adsorbent. In this zeolite, the strongly adsorbing gas is nitrogen and the weakly adsorbing gas is oxygen, but since argon, which is about 1% in the atmosphere, is also a weakly adsorbing gas, this argon is concentrated like oxygen. Therefore, the oxygen concentration of the product gas was 95% in this example, even though there was almost no nitrogen component. The concentration of gases other than oxygen is
Argon was 4.9% and nitrogen was 0.1%.
【００２０】図１（Ｂ）は、上記の図１（Ａ）の構成に
おける、電磁弁３，７及び４の制御に対する、吸着筒
５，６及び製品ガスタンク８内の圧力変化を模式的に示
した図である。FIG. 1 (B) schematically shows changes in pressure in the adsorption cylinders 5, 6 and the product gas tank 8 with respect to the control of the solenoid valves 3, 7 and 4 in the configuration of FIG. 1 (A). It is a figure.
【００２１】なお、この図１（Ａ）において、電磁弁
３，４，７の近傍に図示した矢印は、実線のものが、該
電磁弁が動作（ＯＮ）時のガスの流通方向を示すもの
で、破線のものは、同じく非動作（ＯＦＦ）時のもので
ある。〔図２（Ａ）も同じ〕ここで電磁弁３と、同４と
はその動作、非動作が逆になっているので、説明用の矢
印の実線と破線も逆になっている。すなわち、電磁弁３
の矢印が実線のときは、同４の矢印は破線のとおりとな
る。さらに、これらの電磁弁は、本実施例のように別々
のものであってもよいが、一挙動で制御できる多方弁を
用いてもよい。In FIG. 1 (A), the arrows shown near the solenoid valves 3, 4, and 7 have solid lines to indicate the gas flow direction when the solenoid valves are in operation (ON). Also, the broken line is the one at the time of non-operation (OFF). [Same as FIG. 2 (A)] Here, since the solenoid valves 3 and 4 are opposite in operation and non-operation, the solid line and broken line of the arrows for description are also opposite. That is, the solenoid valve 3
When the arrow of is a solid line, the arrow of 4 is as shown by a broken line. Furthermore, these solenoid valves may be separate as in this embodiment, but a multi-way valve that can be controlled by one action may be used.
【００２２】図２（Ａ）は、本発明の第２の実施例を示
すフロー図であって、基本的には、前記の第１の実施例
と同じであるが、吸着筒５が１筒だけで、かつ、図１
（Ａ）における真空ポンプ２１の役割をコンプレッサ２
に持たせている点が大きく相違している。そして、この
第２の実施例の操作時間は７秒であった。FIG. 2A is a flow chart showing a second embodiment of the present invention, which is basically the same as the above-mentioned first embodiment, but one suction cylinder 5 is used. Alone and in Figure 1
The role of the vacuum pump 21 in FIG.
There is a big difference in what they have. The operation time of this second embodiment was 7 seconds.
【００２３】図２（Ｂ）は、上記の図２（Ａ）の構成に
おける、電磁弁３，４及び７の制御に対する、吸着筒５
及び製品タンク８内の圧力変化を模式的に示した図であ
る。FIG. 2B shows the adsorption cylinder 5 for controlling the solenoid valves 3, 4 and 7 in the configuration of FIG.
6 is a diagram schematically showing a pressure change in the product tank 8. FIG.
【００２４】これらの実施例の構成によるＰＳＡ法によ
る酸素濃縮装置と、従来の技術によるＰＳＡ法による酸
素濃縮装置の性能に関する諸元の対比を次に示す。表１
は第１の実施例、表２は第２の実施例のものである。The following is a comparison of the specifications relating to the performance of the oxygen concentrator by the PSA method according to the configurations of these examples and the conventional oxygen concentrator by the PSA method. Table 1
Is for the first embodiment, and Table 2 is for the second embodiment.
【００２５】[0025]
【表１】 項 目 単 位 従来技術 本発明品 吸着筒外形 ｍｍ φ９０×３６０ φ９０×３６０ 製品ガスタンク外形 ｍｍ φ１８０×３６０ φ９０×３６０ 製品ガス取出流量 Ｌ／分 ３．０ ４．５ 製品ガス酸素濃度 ％ ９５ ９５ 製品ガス取出圧力 ｋｐａ ３０ ３０ 吸着筒操作圧力 ｋｐａ ２００ ２００[Table 1] Item Unit Conventional technology Product of the present invention Adsorption cylinder outer shape mm φ90 × 360 φ90 × 360 Product gas tank outer shape mm φ180 × 360 φ90 × 360 Product gas extraction flow rate L / min 3.0 4.5 Product gas oxygen concentration % 95 95 Product gas extraction pressure kpa 30 30 Adsorption column operating pressure kpa 200 200
【００２６】[0026]
【表２】 項 目 単 位 従来技術 本発明品 吸着筒外形 ｍｍ φ５０×３００ φ５０×３００ 製品ガスタンク外形 ｍｍ φ１００×３００ φ５０×３００ 製品ガス取出流量 Ｌ／分 ０．５ ０．７５ 製品ガス酸素濃度 ％ ９５ ９５ 製品ガス取出圧力 ｋｐａ ３０ ３０ 吸着筒操作圧力 ｋｐａ ２００ ２００[Table 2] Item Unit Conventional technology Product of the present invention External shape of adsorption cylinder mm φ50 × 300 φ50 × 300 External size of product gas tank mm φ100 × 300 φ50 × 300 Product gas extraction flow rate L / min 0.5 0.75 Product gas oxygen concentration % 95 95 Product gas extraction pressure kpa 30 30 Adsorption column operating pressure kpa 200 200
【００２７】本実施例では、吸着筒と製品ガスタンクの
両方に同種の吸着剤を充填したが、これらの両者の吸着
剤は、必ずしも、その性状まで同一である必要はなく、
例えば、その吸着剤がゼオライトの場合であれば、前者
が５Ａ型で後者が１３Ｘ型であっても良いし、その逆で
あっても、あるいはこれらの混合物であってもよい。In the present embodiment, both the adsorption column and the product gas tank were filled with the same type of adsorbent, but the adsorbents of these two types do not necessarily have to have the same properties.
For example, when the adsorbent is zeolite, the former may be 5A type and the latter may be 13X type, vice versa, or a mixture thereof.
【００２８】また、本発明では、製品ガスタンクの、長
手方向の寸法対直径または横断面の対角線の寸法比を２
以上のものを用いたが、これは、次のような理由によ
る。この製品ガスタンクが中空であれば、その容量さえ
所望のものであれば、その形状はいかようのものであっ
てもよいが、本発明の製品ガスタンクは、その容器内に
吸着剤を充填しているので、該吸着剤が強吸着性ガスや
弱吸着性ガスを吸着している部分と、未吸着の部分との
境界面（マストランスファーゾーンまたはＭＴＺともい
う）が、ＰＳＡ法による所定の時間の吸脱着に従って、
該製品ガスタンク内を移動するので、上記のようにその
直径等の寸法に対して、２倍以上の長手方向の寸法を有
することが好ましい。Further, in the present invention, the ratio of the dimension in the longitudinal direction to the diameter or the dimension ratio of the diagonal line of the cross section of the product gas tank is 2
The above is used for the following reason. If the product gas tank is hollow, it may have any shape as long as its capacity is desired, but the product gas tank of the present invention has a container filled with an adsorbent. Therefore, the boundary surface (also referred to as mass transfer zone or MTZ) between the portion where the adsorbent adsorbs the strongly adsorbing gas or the weak adsorbing gas and the non-adsorbing portion is at According to adsorption and desorption,
Since it moves in the product gas tank, it is preferable to have a dimension in the longitudinal direction that is at least twice as large as the dimension such as the diameter as described above.
【００２９】本実施例では、吸着筒や製品ガスタンクの
形状は円形としたが、必ずしも円形にする必要はなく、
その形状は方形や多角形であっても良いが、好ましくは
加工性の面でも円形が良い。また、本実施例では、吸着
剤として強吸着性ガスが窒素であるゼオライトを使用し
て、弱吸着性ガスの酸素を製品ガスとしたが、この実施
例に限らず、吸着剤として強吸着性ガスが酸素である活
性炭等を使用してこの吸着剤に対しては弱吸着性ガスで
ある窒素を製品ガスとするように構成することも可能で
ある。この場合、前記のアルゴンも弱吸着性ガスである
が、このアルゴンも窒素と同様に不活性ガスであるの
で、強吸着性ガスである酸素を分離除去するだけで、実
用上問題はない。In the present embodiment, the shape of the adsorption cylinder and the product gas tank is circular, but it is not always necessary to make them circular.
The shape may be rectangular or polygonal, but preferably circular in terms of workability. Further, in the present embodiment, the zeolite having a strong adsorptive gas of nitrogen was used as the adsorbent, and the oxygen of the weakly adsorptive gas was used as the product gas. It is also possible to use activated carbon or the like whose gas is oxygen and to use nitrogen, which is a weakly adsorbing gas for this adsorbent, as the product gas. In this case, the above-mentioned argon is also a weakly adsorbing gas, but since this argon is also an inert gas like nitrogen, there is no problem in practical use only by separating and removing oxygen, which is a strongly adsorbing gas.
【００３０】[0030]
【発明の効果】本発明を実施することにより、次のよう
な効果がある。すなわち、医療用や健康用等に使用する
比較的小型のＰＳＡ法による酸素濃縮装置において、そ
の重量・形状を従来の技術によるものに比較して小さく
することが可能となり（重量比で約３／４），また、そ
の運転時の電力元単位の低減化も可能になるという優れ
た作用効果を生ずる。The effects of the present invention are as follows. That is, it is possible to reduce the weight and shape of the oxygen concentrator using the relatively small PSA method used for medical and health purposes as compared with the conventional oxygen concentrator (weight ratio of about 3 / 4) Further, there is an excellent effect that it is possible to reduce the power source unit during the operation.
【図１】図１（Ａ）は、第１の実施例の制御部及び吸着
剤等の図示を省略したＰＳＡ法による酸素濃縮装置のフ
ロー図である。同（Ｂ）は、この第１の実施例の電磁弁
の動作に伴なう吸着筒及び製品ガスタンク内の圧力変化
を模式的に示した図である。FIG. 1 (A) is a flow diagram of an oxygen concentrating device by the PSA method in which a controller, an adsorbent and the like of the first embodiment are omitted. FIG. 3B is a diagram schematically showing a pressure change in the adsorption cylinder and the product gas tank associated with the operation of the solenoid valve according to the first embodiment.
【図２】図２（Ａ）は、第２の実施例の制御部及び吸着
剤等の図示を省略したＰＳＡ法による酸素濃縮装置のフ
ロー図である。同（Ｂ）は、この第２の実施例の電磁弁
の動作に伴なう吸着筒及び製品ガスタンク内の圧力変化
を模式的に示した図である。FIG. 2 (A) is a flow diagram of an oxygen concentrator according to the PSA method in which a controller, an adsorbent and the like of the second embodiment are omitted. FIG. 6B is a diagram schematically showing the pressure change in the adsorption cylinder and the product gas tank associated with the operation of the solenoid valve of the second embodiment.
１ 吸入フィルタ ２ コンプレッサ ３ 電磁弁 ４ 電磁弁 ５ 吸着筒 ６ 吸着筒 ７ 電磁弁 ８ 製品ガスタンク ９ 圧力調整弁 １０ 流量設定手段 ２０ 製品ガス取出し口 ２１ 真空ポンプ 1 Inhalation Filter 2 Compressor 3 Solenoid Valve 4 Solenoid Valve 5 Adsorption Cylinder 6 Adsorption Cylinder 7 Solenoid Valve 8 Product Gas Tank 9 Pressure Adjustment Valve 10 Flow Rate Setting Means 20 Product Gas Outlet 21 Vacuum Pump
Claims (2)
吸着筒を有し、該吸着筒が吸着工程時においては、該吸
着筒の入口端より原料ガスを加圧供給して、該吸着剤に
強吸着性ガスを吸着させるとともに、該吸着筒の他端の
出口端より弱吸着性ガスを製品ガスとして製品ガスタン
クに貯留し、減圧手段を介して取出すことにより連続的
に使用に供し、同吸着筒が脱着工程時においては、該吸
着筒の入口端を減圧排気して該吸着剤に吸着している強
吸着性ガス等を脱着して該吸着剤を浄化再生することを
交番的に繰返す圧力変動吸着法によるガス濃縮装置にお
いて、該製品ガスタンクは、その長手方向の寸法対直径
または横断面の対角線の寸法比が２以上のものであっ
て、かつ、該製品ガスタンクにも単一または複数の種類
の吸着剤を充填し、該製品ガスタンクの入口端と前記の
吸着筒の出口端を、制御用の電磁弁を介して配管で接続
するとともに、該製品ガスタンクの入口端の他端に製品
ガスの出口端を付設して製品ガスを使用に供する様に構
成したガス濃縮装置であって、前記の吸着工程において
は、この吸着工程にある吸着筒の圧力が該製品ガスタン
クの圧力よりも高い範囲においては、この吸着筒の出口
端から該製品ガスタンクの入口端へ向かって該製品ガス
を導入して該製品ガスタンクの圧力を高めていき、ま
た、前記の脱着工程が終了し、次のサイクル、すなわち
吸着工程の初期において、この吸着筒の圧力が該製品ガ
スタンクの圧力よりも低い範囲においては、該製品ガス
タンクの入口端から、この吸着筒の出口端に向かって該
製品ガスが逆流して均圧工程となるように該電磁弁を制
御することにより、該製品ガスタンクにもガスの出入及
び圧力変化を与えて圧力変動吸着法によるガス濃縮機能
を持たすように構成したことを特徴とするガス濃縮装
置。1. A single or a plurality of adsorbents filled with an adsorbent, wherein the adsorbents pressurize and supply a raw material gas from an inlet end of the adsorber during the adsorption step. A strong adsorbent gas is adsorbed by the adsorbent, and a weak adsorbent gas is stored as a product gas in the product gas tank from the outlet end at the other end of the adsorption cylinder, and is continuously supplied by being taken out through a pressure reducing means. , When the adsorption column is in the desorption process, the inlet end of the adsorption column is decompressed and the strongly adsorbing gas adsorbed to the adsorbent is desorbed to purify and regenerate the adsorbent. In the gas concentrator by the pressure fluctuation adsorption method, the product gas tank has a longitudinal dimension-to-diameter or cross-sectional diagonal dimension ratio of 2 or more, and the product gas tank also has a single unit. Or, filling multiple types of adsorbents, The inlet end of the product gas tank and the outlet end of the adsorption cylinder are connected by piping via a solenoid valve for control, and the outlet end of the product gas is attached to the other end of the inlet end of the product gas tank. In the adsorption step, the outlet end of the adsorption tube in the adsorption step in the adsorption step is higher than the pressure of the product gas tank in the adsorption step. The product gas toward the inlet end of the product gas tank to increase the pressure of the product gas tank, and the desorption process is completed, and the adsorption is performed in the next cycle, that is, in the initial stage of the adsorption process. In the range where the pressure of the cylinder is lower than the pressure of the product gas tank, the product gas flows backward from the inlet end of the product gas tank toward the outlet end of the adsorption cylinder, so that a pressure equalizing step is performed. By controlling the solenoid valve, gas concentrator, characterized in that constructed as Motas the gas concentration function by pressure swing adsorption method also gives and out and pressure changes of the gas in the product gas tank.
クに、吸着剤とともに、吸湿剤も充填したことを特徴と
する請求項１に記載のガス濃縮装置。2. The gas concentrator according to claim 1, wherein the adsorption column and / or the product gas tank are filled with a hygroscopic agent as well as an adsorbent.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5200424A JPH0731826A (en) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | Gas concentrator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5200424A JPH0731826A (en) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | Gas concentrator |
Related Child Applications (1)
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| JP2001327325A Division JP3764370B2 (en) | 2001-10-25 | 2001-10-25 | Gas concentrator |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0731826A true JPH0731826A (en) | 1995-02-03 |
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ID=16424078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5200424A Pending JPH0731826A (en) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | Gas concentrator |
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| JP (1) | JPH0731826A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008125885A (en) * | 2006-11-22 | 2008-06-05 | Teijin Pharma Ltd | Oxygen concentrator |
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| JP2010234345A (en) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Hitachi Ltd | Gas separator |
| WO2015049840A1 (en) * | 2013-10-03 | 2015-04-09 | ダイキン工業株式会社 | Refrigeration unit for container |
| CN107249341A (en) * | 2015-02-27 | 2017-10-13 | 大金工业株式会社 | Feeder and the freezer for container including the feeder |
-
1993
- 1993-07-19 JP JP5200424A patent/JPH0731826A/en active Pending
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| US10345014B2 (en) | 2013-10-03 | 2019-07-09 | Daikin Industries, Ltd. | Refrigeration unit for container |
| CN107249341A (en) * | 2015-02-27 | 2017-10-13 | 大金工业株式会社 | Feeder and the freezer for container including the feeder |
| US9907316B2 (en) | 2015-02-27 | 2018-03-06 | Daikin Industries, Ltd. | Gas supply device and refrigeration device for container provided with said gas supply device |
| CN107249341B (en) * | 2015-02-27 | 2018-07-03 | 大金工业株式会社 | Feeder and the freezer for container including the feeder |
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