JPH0824553A - ガス組成制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 室内の空気をポンプにより吸着タンクに送っ
て窒素や二酸化炭素を除去し、酸素富化空気として室内
に供給するものにおいて、吸着剤の再生時にも酸素富化
空気を室内に供給できるようにする。 【構成】 吸着運転時にはポンプ１１により室内の空気
が矢印Ｆで示す流路で吸着タンク１４に送られ、吸着剤
２１により窒素、二酸化炭素を吸着除去されて酸素に富
んだ空気となる。この酸素富化空気は吸着タンク１４か
ら矢印Ｈで示す流路で室内に供給される。このとき、酸
素富化空気の一部はサージタンク２３に蓄えられる。再
生運転時にはポンプ１１により吸着タンク１４内が減圧
されるので、吸着剤１５に吸着された窒素や二酸化炭素
が脱着されて矢印Ｇで示す流路にて大気中に排出され
る。このとき、サージタンク２３内の酸素富化空気は逆
止弁２５により逆流することのないようにされているの
で、そのサージタンク２３内の酸素富化空気を室内に連
続して供給できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複数の成分ガスを含む原
料ガス中から不要の成分ガスを吸着部に収容された吸着
剤により吸着して必要成分ガスに富んだガスを供給する
ガス組成制御装置に係わり、特に吸着部を複数設けなく
とも、吸着剤の再生時にも必要成分ガスに富んだガスを
得ることができるようにしたガス組成制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種のガス組成制御装置には、酸素富
化空気生成装置がある。これは、図１３に示すように、
ポンプ１により原料ガスである空気を室内から吸入して
これを吸着剤を収容した吸着タンク２に送り、ここで窒
素および二酸化炭素を吸着剤により吸着し、酸素富化空
気とする。このとき、第１および第２の電磁弁３および
４は開放状態、第３および第４の電磁弁５および６は閉
塞状態とされ、空気は矢印Ａで示す流路を流れる。そし
て、吸着タンク２から矢印Ｂ方向に送り出された酸素富
化空気は矢印Ｃで示すように一部サージタンク７に流入
して貯留され、残りの酸素富化空気は室内に送られる。

【０００３】吸着剤が能力の限界まで窒素および二酸化
炭素を吸着すると、吸着剤から窒素および二酸化炭素を
除く再生運転が行われる。この再生運転は第３および第
４の電磁弁５および６は開放状態、第１および第２の電
磁弁３および４は閉塞状態とされ、ポンプ１によって吸
着タンク２内のガスを矢印Ｄで示す流路を介して吸引す
ることにより行われる。このため、サージタンク７に貯
留された酸素富化空気が矢印Ｅで示すように逆流して吸
着タンク２内に流入し、この酸素富化空気が吸着剤の再
生ガスとして利用される。なお、図１３において、８は
再生時に室内の空気が吸着タンク２側に吸入されること
を防止するための逆止弁である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように吸着剤の再
生時には、サージタンク７内の酸素富化空気を再生ガス
として使用するため、その再生運転中は酸素富化空気を
室に供給することができなくなる。このため、酸素富化
空気を連続して供給することが要求される場合には、図
１３に示す装置を複数組使用する必要があるが、これで
は、装置の設置のために広いスペースを必要とし、しか
も設備コストが高くなる。

【０００５】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、吸着部、送気手段などを複数組設けず
とも、必要な成分ガスを多く含んだガスを連続的に供給
できるガス組成制御装置を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明のガス組成制御装置は、複数の成分ガスを含
む原料ガス中から不要の成分ガスを吸着するための吸着
剤を収容した吸着部を備え、この吸着部内に送気手段に
より原料ガスを送って必要成分ガスに富んだガスを生成
するガス組成制御装置において、前記吸着剤に不要成分
ガスを吸着させる吸着運転時には、前記送気手段の吸入
側を前記原料ガスの供給源に連通させると共に吐出側を
前記吸着部に連通させ、前記吸着剤から当該吸着剤が吸
着した不要成分ガスを除く再生運転時には、前記送気手
段の吸入側を前記吸着部に連通させると共に吐出側を排
出部に連通させるように流路を切り換える流路切換手段
と、前記吸着運転時に前記吸着部で生成された必要成分
ガスに富むガスの一部を溜める貯留部と、この貯留部に
貯留した必要成分ガスに富んだガスが前記吸着部側に逆
流することを阻止する逆止手段とを設け、前記再生運転
時には前記貯留部から必要成分ガスに富むガスを得るよ
うに構成したことを特徴とするものである。

【０００７】この場合、前記流路切換手段は、前記送気
手段の吸入側と原料ガスの供給源とを接続する流路に設
けられ、吸着運転時に開放し再生運転時に閉塞する第１
の開閉手段と、前記送気手段の吐出側と前記吸着部とを
接続する流路に設けられ、吸着運転時に開放し再生運転
時に閉塞する第２の開閉手段と、前記送気手段の吸入側
と前記吸着部との間を接続する流路に設けられ、吸着運
転時に閉塞し再生運転時に開放する第３の開閉手段と、
前記送気手段の吐出側と前記排出部とを接続する流路に
設けられ、前記吸着剤の吸着運転時に閉塞し再生運転時
に開放する第４の開閉手段とにより構成することができ
る。

【０００８】また、前記流路切換手段は、前記送気手段
の吸入側に接続される第１の口、この送気手段の吐出側
に接続される第２の口、原料ガスの供給源に接続される
第３の口、前記吸着部に接続される第４の口、前記排出
部に接続される第５の口を有し、吸着運転時に前記第１
の口と第３の口とを接続すると共に前記第２の口と第４
の口とを接続し、再生運転時に前記第１の口と第４の口
とを接続すると共に前記第２の口と第５の口とを接続す
る五方弁装置により構成しても良い。

【０００９】本発明のガス組成制御装置では、吸着運転
時間および再生運転時間をカウントするタイマ手段を設
け、前記流路切換手段による流路の切り換えを、前記タ
イマ手段のカウント時間に基づいて行う構成とすること
ができる。

【００１０】また、前記吸着部内の圧力を検出する圧力
検出手段を設け、前記流路切換手段による流路の切り換
えを、前記圧力検出手段により検出された圧力に基づい
て行う構成としても良い。

【００１１】

【作用】本出願の発明者は酸素富化空気生成装置におい
て、再生ガス（酸素富化空気）を吸着タンク１内に供給
して吸着剤を再生する場合（再生ガス方式）と、再生ガ
スを供給することなく吸着タンク１内を真空引きしてそ
の内部圧力を低くすること（再生圧力）によって吸着剤
を再生させる場合（再生圧力方式）とで、再生ガス、再
生圧力がそれぞれ吸着剤の再生にどの程度寄与している
かを、吸着タンク１内の圧力を種々変化させて実験し
た。その結果を図１１に示す。

【００１２】この図１１によれば、再生ガスの寄与率は
吸着タンク１内の圧力が低下するに伴って低くなり、−
８Ｋｇｆ／ｃｍ^２（ゲージ圧）では僅かに５％程度とな
って再生ガスの必要性がなくなる。これに対し、再生圧
力の寄与率は、その圧力が低下するに従って上昇し、−
８Ｋｇｆ／ｃｍ^２（ゲージ圧）では９０％程度となる。
このことから、吸着剤の再生は吸着タンク１内に再生ガ
ス（酸素富化空気）を供給しなくとも、吸着タンク１内
を減圧することだけでも、吸着剤の再生を効果的に行い
得ることが理解される。

【００１３】以上のことから、上記手段の本発明によれ
ば、貯留部に貯留した必要成分ガスに富んだガスが吸着
部側に逆流することを阻止する逆止手段が設けられてい
るので、吸着剤の再生時に吸着部が送気手段により減圧
されても、貯留部内のガスは吸着部に供給されない。こ
のため、吸着剤の再生は、吸着部を減圧することで行う
再生圧力方式によることとなり、再生ガスを供給せずと
も吸着剤の再生を効果的に行うことができる。従って、
吸着運転時に吸着部で生成された必要成分ガスに富むガ
スを一部貯留部に貯留しておき、この貯留部に貯留した
ガスを、再生運転時にそのガスを必要とする所に供給で
きる。

【００１４】また、流路切換手段を第１〜第４の開閉手
段により構成した場合には、開と閉との間で往復動作す
る安価なものを使用できる。流路切換手段を五方弁装置
により構成した場合には、小形化できる。また、流路切
換手段による流路の切り換えを、タイマ手段のカウント
時間により行う構成とした場合には吸着運転と再生運転
との切り換えのための制御構成が簡単となり、圧力検出
手段の検出圧力により行う構成とした場合には、吸着お
よび再生の切り換えをそれぞれにとって最適な状態で行
うことができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を酸素富化空気生成装置に適用
した第１の実施例を図１〜図３に基づいて説明する。こ
の実施例における酸素富化空気生成装置は、室内の空気
を吸引して窒素および二酸化炭素を除き、酸素を多く含
んだ空気にして室内に供給するものであり、かかる装置
において原料ガスは室内の空気である。

【００１６】酸素富化空気生成装置の全体構成は図１に
示されている。同図に示すように、送気手段たるポンプ
１１の吸入口１１ａは第１の吸入パイプ１２により原料
ガスの供給源である室内に接続されていると共に、第２
の吸入パイプ１３により吸着部としての吸着タンク１４
に接続されている。また、ポンプ１１の吐出口１１ｂは
第１の吐出パイプ１５により吸着タンク１４に接続され
ていると共に、第２の吐出パイプ１６を介して排出部と
しての大気中に開放されている。尚、吸着タンク１４は
通常吸着塔と称する。

【００１７】ガスの流路である上記第１の吸入パイプ１
２および第１の吐出パイプ１５には第１および第２の開
閉手段としての第１および第２の電磁弁１７および１８
が設けられ、第２の吸入パイプ１３および第２の吐出パ
イプ１６には第３および第４の開閉手段としての第３お
よび第４の電磁弁１９および２０が設けられている。こ
れら第１〜第４の電磁弁１７〜２０は吸着運転と再生運
転とでポンプ１１の吸入流路および吐出流路を切り換え
るための流路切換手段を構成する。なお、第１〜第４の
電磁弁１７〜２０は断電状態では閉塞状態にあり、通電
されると開放動作するように構成されている。

【００１８】吸着運転時には、第１および第２の電磁弁
１７および１８が開放され、第２および第４の電磁弁１
９および２０は閉塞されるようになっており、室内空気
が図１に矢印Ｆで示す流路で吸着タンク１４に送られ
る。また、再生運転時には、第３および第４の電磁弁１
９および２０が開放されて第１および第２の電磁弁１７
および１８が閉塞されるようになっており、このときに
は、吸着タンク１４内のガスが図１に矢印Ｇで示す流路
で大気中に排出される。

【００１９】さて、前記吸着タンク１４内には、空気中
の不要ガスである窒素および二酸化炭素を吸着するゼオ
ライトなどの吸着剤２１が収容され、吸着運転時に吸着
タンク１４内に供給された空気は酸素富化空気とされ、
図１に矢印Ｈで示すように還流流路である還流パイプ２
２を介して室内に供給される。この還流パイプ２２の途
中には、貯留部としてのサージタンク２３が接続されて
おり、還流パイプ２２を流れる酸素富化空気の一部が矢
印Ｉで示すようにサージタンク２３内に流入して蓄えら
れるようになっている。そして、還流パイプ２２のう
ち、サージタンク２３よりも下流側（室内側）には室内
空気の逆流を阻止するための逆止弁２４が設けられてい
ると共に、サージタンク２３よりも上流側（吸着部１４
側）には再生運転時にサージタンク２３内の酸素富化空
気が吸着タンク１４に逆流することを阻止する逆止手段
としての逆止弁２５が設けられている。

【００２０】この酸素富化空気生成装置を制御するため
の電気回路構成は図２に示されている。同図において、
前記ポンプ１１は電源スイッチである第１の手動スイッ
チ２６を直列に介して交流電源２７に接続されている。
また、吸着運転および再生運転が交互に行われるように
制御するためのタイマ手段たるタイマ２８が第２の手動
スイッチ２９および第１の手動スイッチ２６を直列に介
して交流電源２７に接続されている。このタイマ２８は
断電状態においてオフ状態にある常開側スイッチＴａと
オン状態にある常閉側スイッチＴｂとを備えており、こ
のタイマ２８は、通電されると計時動作を開始して所定
時間毎、例えば２０秒毎にスイッチＴａおよびＴｂを交
互にオンさせるように構成されている。そして、前記第
１および第２の電磁弁１７および１８は並列に接続さ
れ、この並列回路が常開側スイッチＴａおよび第１の手
動スイッチ２６を直列に介して交流電源２７に接続され
ている。また、第３および第４の電磁弁１９および２０
も並列に接続され、この並列回路が常閉側スイッチＴｂ
および第１の手動スイッチ２６を直列に介して交流電源
２７に接続されている。

【００２１】次に上記のように構成した酸素富化空気生
成装置の作用を、図３に示すタイムチャートをも参照し
ながら説明する。第１の手動スイッチ２６をオン操作す
ると、ポンプ１１が起動する。なお、このとき第２の手
動スイッチ２６はオフされているため、タイマ２８の常
閉側スイッチＴｂにより第３および第４の電磁弁１９お
よび２０が通電されて開放動作し、ポンプ１１が図１に
矢印Ｇで示す流路で吸着タンク１４内のガスを吸引して
大気中に排出する動作を行う。

【００２２】この後、第２の手動スイッチ２９をオン操
作すると、タイマ２８が通電されて計時動作を開始し、
まず常開側スイッチＴａをオンし、常閉側スイッチＴｂ
をオフさせる。これにより吸着運転が開始され、室内の
空気が、図１に矢印Ｆで示すように第１の吸入パイプ１
２を介してポンプ１１に吸引され、第１の吐出パイプ１
５を介して吸着タンク１４内に供給されるようになる。
吸着タンク１４内に供給された空気は、吸着剤２１によ
り不要成分ガスである窒素および二酸化炭素を吸着除去
されて酸素富化空気となり、図１に矢印Ｈで示すように
還流パイプ２２を介して室内に供給される。このとき、
酸素富化空気の一部はサージタンク２３に蓄えられる。

【００２３】タイマ２８が吸着運転時間である２０秒を
カウントすると、再生運転に切り換えるべく常開側スイ
ッチＴａをオフし、常閉側スイッチＴｂをオンする。こ
れにより第１および第２の電磁弁１７および１８が閉塞
し、第３および第４の電磁弁１９および２０が開放する
ように切り換えられるため、ポンプ１１は図１に矢印Ｇ
で示すように第２の吸入パイプ１３を介して吸着タンク
１４内のガスを吸引し、第２の吐出パイプ１６を介して
大気中に排出するようになる。このとき、サージタンク
２３内に蓄えられた酸素富化空気は逆止弁２５により吸
着タンク１４への流入を止められた状態になっているの
で、この再生運転は再生ガスを使用することなく吸着タ
ンク１４内の圧力を下げて吸着剤２１を再生する再生圧
力方式で行われることとなる。

【００２４】さて、再生運転の開始により、吸着タンク
１４内が減圧されてその真空度が増してくると、吸着剤
２１に吸着されていた窒素および二酸化炭素は吸着剤２
１から脱着されて最終的に大気中に放出されるようにな
り、これにより吸着剤２１は再生される。このような再
生運転中、サージタンク２３内に蓄えられていた酸素富
化空気は、サージタンク２３内の圧力（供給手段）によ
り図１に矢印Ｊで示すように室内へと供給されるように
なり、従って再生運転中も室内への酸素富化空気の供給
は継続されることとなる。なお、サージタンク２３内に
蓄えられた酸素富化空気は、例えばブロア（供給手段）
により室内に供給するように構成しても良い。

【００２５】上述のような再生運転が２０秒行われる
と、タイマ２８が常開側スイッチＴａをオンし、常閉側
スイッチＴｂをオフするため、吸着運転が再開される。
そして、その後２０秒経過すると、タイマ２８が常開側
スイッチＴａをオフし、常閉側スイッチＴｂをオンする
ため、再生運転に切り換えられる、というように吸着運
転と再生運転とが交互に行われるが、酸素富化空気は吸
着運転中はもちろん、再生運転中も室内に連続して供給
される。

【００２６】このように本実施例によれば、再生運転を
再生圧力方式にて行うようにしたので、その再生運転中
にサージタンク２３内の酸素富化空気を再生ガスとして
使用する必要性はない。このため、吸着運転中にサージ
タンク２３内に蓄えた酸素富化空気を再生運転中に室内
に供給することができ、１つの吸着タンク１４にて連続
的に室内に酸素富化空気を供給することができる。

【００２７】ところで、図１２は再生ガス方式と再生圧
力方式とで吸着剤の再生に要する時間がどの程度違うか
を実験した結果を示す。この図１２において、Ｖはサー
ジタンクの容量を示し、Ｖ＝０の曲線は再生ガスを用い
ない再生圧力方式を示す。同図からも明らかなように、
吸着タンク（吸着塔）内を或る真空度まで減圧するに要
する時間、すなわち吸着剤から窒素や二酸化炭素の脱着
がなくなって吸着剤の再生が終了するまでに要する時間
は再生ガス方式よりも、再生圧力方式の方が短い。そし
て、サージタンク２３は、再生運転中、室内に酸素富化
空気を供給できるだけの容量を必要とするが、再生時間
が短くて済む本実施例では、サージタンク２３としては
小容量のもので良く、それ程大きな容量のものを使用し
なくとも済むものである。

【００２８】また、本実施例では、吸着運転と再生運転
との切り換えタイミングをタイマ２８のカウント時間に
基づいて決定する構成であるので、制御構成が簡単であ
り、特に本実施例は１個のタイマ２８のみで済むので制
御盤の小形化、ひいては酸素富化空気生成装置全体の小
形化を図ることができる。

【００２９】図４および図５は本発明の第２の実施例を
示す。この実施例は吸着運転時間と再生運転時間とを異
ならせる場合の制御構成を示すものであり、図４および
図５に図２と同一部分には同一符号を付して異なる部分
のみ説明する。

【００３０】吸着運転時間をカウントするタイマ手段と
しての第１のタイマ３０は常開スイッチＴ１ａを有し、
通電されると例えば２０秒をカウントした時点で常開ス
イッチＴ１ａをオンする。また、再生運転時間をカウン
トするタイマ手段としての第２のタイマ３１は常閉スイ
ッチＴ２ｂを有し、通電されると例えば１５秒をカウン
トした時点で常閉スイッチＴ２ｂをオフさせる。

【００３１】上記第１のタイマ３０、第１の電磁弁１
７、第２の電磁弁１８は並列に接続され、この並列回路
がリレー３２の常閉側スイッチＲｂ、第２の手動スイッ
チ２９第１の手動スイッチ２６を直列に介して交流電源
２７に接続されている。また、リレー３２と第２のタイ
マ３１の常閉スイッチＴ２ｂとは直列に接続されてお
り、この直列回路、第２のタイマ３１、第３の電磁弁１
９、第４の電磁弁２０は、第１のタイマ３０の常開スイ
ッチＴ１ａとリレー３２の常開側スイッチＲａとの並列
回路、第１の手動スイッチ２６を直列に介して交流電源
２７に接続されている。

【００３２】この制御構成において、第１の手動スイッ
チ２６がオン操作されると、ポンプ１１が起動する。そ
して、第２の手動スイッチ２９をオン操作すると、第１
のタイマ３０がタイマ動作を開始すると共に、第１およ
び第２の電磁弁１７および１８が通電されて開放し、吸
着運転が行われる。

【００３３】吸着運転が２０秒行われると、第１のタイ
マ３０が常開スイッチＴ１ａをオンさせるため、リレー
３２が通電されて常開側スイッチＲａをオンさせると共
に、常閉側スイッチＲｂをオフさせる。これにより第１
および第２の電磁弁１７および１８が断電されて開放動
作すると共に、第３および第４の電磁弁１９および２０
が通電されて開放動作し、以て再生運転が行われる。同
時に、第２のタイマ３１が通電されて計時動作を開始す
る。なお、常閉側スイッチＲｂのオフにより第１のタイ
マ３０が断電されて常開スイッチＴ１ａをオフさせる
が、このときには常開側スイッチＲａのオンによりリレ
ー３２の自己保持回路が形成されていてリレー３２が断
電されることはない。

【００３４】再生運転が１５秒行われると、第２のタイ
マ３１が常閉スイッチＴ２ｂをオフさせるため、リレー
３２が断電されて常開スイッチＲａをオフさせると共
に、常閉スイッチＲｂをオンさせる。これにより、第３
および第４の電磁弁１９および２０が断電されると共
に、第１および第２の電磁弁１７および１８が通電され
て吸着運転が開始され、同時に第１のタイマ３０が計時
動作を開始する。以下、２０秒経過すると再生運転に切
り換えられ、１５秒経過すると吸着運転に切り換えられ
るというように吸着運転と再生運転とが交互に行われ
る。このように構成した場合には、吸着運転時間と再生
運転時間とを個別に設定できるので、吸着および再生に
最適な時間で吸着運転と再生運転とを行うことができ
る。

【００３５】図６および図７は本発明の第３の実施例を
示すもので、これは吸着運転と再生運転との切り換えを
吸着タンク１４内の圧力に応じて行うようにしたもので
ある。すなわち、吸着タンク１４内の圧力に応じて動作
する高圧側圧力スイッチ３３と低圧側圧力スイッチ３４
とが設けられている。高圧側圧力スイッチ３３は吸着運
転において吸着タンク１４内の圧力が例えば０．５Ｋｇ
ｆ／ｃｍ^２（ゲージ圧、以下同じ）になったときオン動
作するもので、低圧側圧力スイッチ３４は再生運転時に
吸着タンク１４内の圧力が例えば−０．８Ｋｇｆ／ｃｍ
^２になったときオン動作するものである。

【００３６】上記高圧側圧力スイッチ３３は第１のリレ
ー３５と直列に接続され、この直列回路、第１の電磁弁
１７、第２の電磁弁１８の並列回路が第２のリレー３６
の常閉側スイッチＲ２ｂ、第２の手動スイッチ２９およ
び第１の手動スイッチ２６を直列に介して交流電源２７
に接続されている。そして、第２のリレー３６は第３の
リレー３７の常閉スイッチＲ３ｂと直列に接続され、第
３のリレー３７は低圧側圧力スイッチ３４と直列に接続
され、これらの直列回路、第３の電磁弁１９、第４の電
磁弁２０が第１のリレー３５の常開スイッチＲ１ａと第
２のリレー３６の常開側スイッチＲ２ａとの並列回路、
および第１の手動スイッチ２６を直列に介して交流電源
２７に接続されている。

【００３７】この制御構成において、第１の手動スイッ
チ２６がオン操作されると、ポンプ１１が起動する。そ
して、第２の手動スイッチ２９がオン操作されると、第
１および第２の電磁弁１７および１８が通電されて開放
し、吸着運転が行われる。この吸着運転において、ポン
プ１１により室内空気が吸着タンク１４内に供給される
ことによって該吸着タンク１４内の圧力が０．５Ｋｇｆ
／ｃｍ^２にまで上昇すると、高圧側圧力スイッチ３３が
オンするため、第１のリレー３５が通電されて常開スイ
ッチＲ１ａをオンさせる。すると、第２のリレー３６が
通電されて常閉側スイッチＲ２ｂをオフさせると共に、
常開側スイッチＲ２ａをオンさせる。これにより第１の
リレー３５が断電されると共に、第１および第２の電磁
弁１７および１８が断電される。そして、第１のリレー
３５の断電によりその常開スイッチＲ１ａがオフする
も、第２のリレー３６の常開側スイッチＲ２ａのオンに
より第３および第４の電磁弁１９および２０が通電され
て開放動作し、以て再生運転が行われる。

【００３８】再生運転において、ポンプ１１により吸着
タンク１４内のガスが吸引されることによって該吸着タ
ンク１４内の圧力が−０．８Ｋｇｆ／ｃｍ^２まで減少す
ると、低圧側圧力スイッチ３４がオン動作する。これに
より、第３のリレー３７が通電されて常閉スイッチＲ３
ｂをオフさせるため、第２のリレー３６が断電されて常
開側スイッチＲ２ａをオフさせると共に、常閉側スイッ
チＲ２ｂをオンさせるため、第３および第４の電磁弁１
９および２０が断電されて閉塞動作すると共に、第１お
よび第２の電磁弁１７および１８が通電されて開放動作
し、これにて吸着運転が再開される。そして、以下、上
述したと同様にして吸着タンク１４内の圧力に基づいて
再生運転、吸着運転が交互に行われる。

【００３９】ところで、吸着運転時にあっては、吸着剤
２１が吸着タンク１３内に供給される空気から窒素、二
酸化炭素を吸着するので、吸着タンク１４内の圧力はそ
れ程高くならないが、吸着剤２１が吸着能力が低下して
くると窒素、二酸化炭素を吸着し難くなるので、吸着タ
ンク１４内の圧力は次第に上昇するようになる。一方、
再生運転時にあっては、再生程度が低いときには、吸着
剤２１からの窒素、二酸化炭素の排出量が多いので、吸
着タンク１４内の圧力はそれ程低くならないが、再生が
進んでくると、吸着剤２１からの窒素、二酸化炭素の排
出量が次第に少なくなってくるので、吸着タンク１４内
の圧力は次第に低下するようになる。

【００４０】従って、吸着タンク１４内の圧力により吸
着剤２１の吸着能力の低下程度、再生程度を知ることが
できるので、吸着タンク１４内の圧力に基づいて吸着運
転から再生運転への切り換え、再生運転から吸着運転へ
の切り換えを行う本実施例では、ポンプ１１の能力、吸
着タンク１４の容量、吸着剤２１の量など、そのシステ
ムにとって最適な時期に吸着運転と再生運転との間での
切り換えを行うことができる。

【００４１】図８および図９は本発明の第４の実施例を
示す。この実施例は吸着タンク１４内の圧力を検出する
圧力センサ３８の出力に基づいて制御手段としてのマイ
クロコンピュータ３９により第１〜第４の電磁弁１７〜
２０を通断電制御するように構成したもので、図８に示
すように、圧力センサ２８の出力信号はマイクロコンピ
ュータ３８に入力され、マイクロコンピュータ３８は圧
力センサ２８の出力信号および予め設定されたプログラ
ムに基づいて駆動回路４０を介して第１〜第４の電磁弁
１７〜２０を通断電制御する。

【００４２】このように構成した本実施例の制御内容を
説明する。ポンプ１１の運転が開始されると、マイクロ
コンピュータ３８は図９のフローチャートに示す運転切
換制御を開始し、まず第１および第２の電磁弁１７およ
び１８に通電してこれを開放動作させ、吸着運転を行わ
せる（ステップＳ１）。次に、マイクロコンピュータ３
９は圧力センサ３８の出力信号を読み込んで吸着タンク
１４内の圧力が０．５Ｋｇｆ／ｃｍ^２に達したか否かを
監視する状態となる（ステップＳ１およびＳ２の繰り返
し実行）。

【００４３】吸着タンク１４内の圧力が０．５Ｋｇｆ／
ｃｍ^２に達すると、マイクロコンピュータ３９はステッ
プＳ２で「ＹＥＳ」と判断し、次に第１および第２の電
磁弁１７および１８を断電して閉塞動作させると共に、
第３および第４の電磁弁１９および２０に通電してこれ
を開放動作させて再生運転を開始させる（ステップＳ
３）。その後、マイクロコンピュータ３９は圧力センサ
３８の出力信号を読み込んで吸着タンク１４内の圧力が
−０．８Ｋｇｆ／ｃｍ^２に達したか否かを監視する状態
となり（ステップＳ３およびＳ４の繰り返し実行）、吸
着タンク１４内の圧力が−０．８Ｋｇｆ／ｃｍ^２に達す
ると、マイクロコンピュータ３９はステップＳ４で「Ｙ
ＥＳ」と判断し、次に第３および第４の電磁弁１９およ
び２０を断電して閉塞動作させると共に、第１および第
２の電磁弁１７および１８に通電してこれを開放動作さ
せて吸着運転を再開させる（ステップＳ１）。以後、マ
イクロコンピュータ３９は上述した各ステップを繰り返
し実行し、吸着運転と再生運転とを交互に繰り返す。こ
のように構成しても上記第３の実施例と同様の効果を得
ることができる。

【００４４】図１０は本発明の第５の実施例を示すもの
で、図１と同一部分に同一符号を付して異なるところを
説明する。この実施例では、流路切換手段として五方弁
装置４０が用いられている。この五方弁装置４０は、円
形のケース４１と、このケース４１内に回転可能に嵌合
された弁体４２と、この弁体４２を所定の角度範囲で往
復回転させるモータ等の駆動源（図示せず）から構成さ
れている。

【００４５】上記ケース４１には第１〜第５の口４１ａ
〜４１ｅが形成されており、第１の口４１ａはパイプ４
３を介してポンプ１１の吸入口１１ａに接続され、第２
の口４１ｂはパイプ４４によりポンプ１１の吐出口１１
ｂに接続され、第３の口４１ｃはパイプ４５により室内
に接続され、第４の口４１ｄはパイプ４６により吸着タ
ンク１４に接続され、第５の口４１ｅはパイプ４７を介
して大気中に開放されている。

【００４６】一方、弁体４２には第１および第２の通路
４２ａおよび４２ｂが形成されており、弁体４２の回転
範囲では、第１の通路４２ａは常に第１の口４１ａ（ポ
ンプ１１の吸入口１１ａ）に接続され、第２の通路４２
ｂは常に第２の口４１ｂ（ポンプ１１の吐出口１１ｂ）
に接続された状態となるように構成されている。そし
て、吸着運転時に弁体４２が一方向に回転駆動される
と、第１の通路４２ａが第１の口４１ａを第３の口４１
ｃに連通させ、第２の通路４２ｂが第２の口４１ｂを第
４の口４１ｄに連通させる。これにより、パイプ４５→
第３の口４１ｃ→第１の通路４２ａ→パイプ４３→ポン
プ１１→パイプ４４→第２の口４１ｂ→第２の通路４２
ｂ→第４の口４１ｄ→パイプ４６→吸着部１４の流路が
形成され、室内の空気が吸着部１４に供給されるように
なる。

【００４７】また、再生運転時に弁体４２が逆方向に回
転駆動されると、第１の通路４２ａが第１の口４１ａを
第４の口４１ｄに連通させ、第２の通路４２ｂが第２の
口４１ｂを第５の口４１ｅに連通させる。これにより、
パイプ４６→第４の口４１ｄ→第１の通路４２ａ→第１
の口４１ａ→パイプ４３→ポンプ１１→パイプ４４→第
２の口４１ｂ→第２の通路４２ｂ→第５の口４１ｅ→パ
イプ４７の流路が形成され、吸着タンク１４内のガスが
大気中に排出されるようになる。このように流路切換手
段を五方弁装置４０により構成した場合には、一層小形
に構成でき、またパイプの本数、接続箇所が少なく配管
構成を簡素化できる。

【００４８】なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施
例に限られるものではなく、次のように変更或いは拡張
できる。パイプ１２，１３，１５，１６，４３〜４７は
流路を構成するものであるが、これはホースなどに換え
ても良い。酸素富化空気生成装置に限らず、複数の成分
ガスを含む原料ガスから不要の成分ガスを吸着除去する
ガス組成制御装置に広く適用することができる。五方弁
装置４０はロータリ式であるが、ピストン式のものであ
っても良い。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような効果を得ることができる。請求項１記載のガス
組成制御装置では、送気手段により、原料ガスを吸引し
て吸着部に供給する場合と、吸着部内のガスを吸引して
排出部に排出する場合とに切り換える流路切換手段を設
けると共に、貯留部に貯留したガスが吸着部側に逆流す
ることを防止する逆止手段を設ける構成としたことによ
り、吸着剤の再生は再生圧力方式によって行われること
となるので、この再生時において貯留部に貯留したガス
を再生ガスとして使用せずとも済み、貯留部に蓄えられ
たガスはこれを必要とする所に供給できる。

【００５０】請求項２記載のガス組成制御装置では、流
路切換手段を第１ないし第４の開閉手段により構成した
ことにより、それら開閉手段としては開と閉との間で往
復動作する安価なものを使用できる。請求項３記載のガ
ス組成制御装置では、流路切換手段を五方弁装置により
構成したことにより、流路切換手段を小形化でき、装置
全体の小形化を図ることができる。

【００５１】請求項４記載のガス組成制御装置では、流
路切換手段による流路の切り換えを、タイマ手段のカウ
ント時間により行う構成としたことにより、吸着運転と
再生運転との切り換えのための制御構成が簡単となる。
請求項５記載のガス組成制御装置では、流路切換手段に
よる流路切り換えを、圧力検出手段の検出圧力により行
う構成としたことにより、吸着および再生の切り換えを
それぞれにとって最適な状態で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すシステム構成図

【図２】制御構成を示す電気回路図

【図３】タイムチャート

【図４】本発明の第２の実施例を示す図２相当図

【図５】図３相当図

【図６】本発明の第３の実施例を示す図２相当図

【図７】図３相当図

【図８】本発明の第４の実施例を示す制御構成のブロッ
ク図

【図９】フローチャート

【図１０】本発明の第５の実施例を示す図１相当図

【図１１】再生圧力方式および再生ガス方式の再生寄与
率特性図

【図１２】吸着タンク（塔）内圧力と再生時間との関係
を示す図

【図１３】従来例を示す図１相当図

【符号の説明】

図中、１１はポンプ（送気手段）、１２，１３は第１，
第２の吸入パイプ（流路）、１４は吸着タンク（吸着
部）、１５，１６は第１，第２の吐出パイプ（流路）、
１７〜２０は第１〜第４の電磁弁（第１〜第４の開閉手
段）、２１は吸着剤、２３はサージタンク（貯留部）、
２５は逆止弁（逆止手段）、２８はタイマ（タイマ手
段）、３０，３１は第１，第２のタイマ（タイマ手
段）、３３は高圧側圧力スイッチ（圧力検出手段）、３
４は低圧側圧力スイッチ（圧力検出手段）、３８は圧力
センサ（圧力検出手段）、３９はマイクロコンピュー
タ、４０は五方弁装置（流路切換手段）、４１はケー
ス、４２は弁体、４１ａ〜４１ｅは第１〜第５の口、４
２ａ，４２ｂは第１，第２の通路である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の成分ガスを含む原料ガス中から不
   要の成分ガスを吸着するための吸着剤を収容した吸着部
   を備え、この吸着部内に送気手段により原料ガスを送っ
   て必要成分ガスに富んだガスを生成するガス組成制御装
   置において、 前記吸着剤に不要成分ガスを吸着させる吸着運転時に
   は、前記送気手段の吸入側を前記原料ガスの供給源に連
   通させると共に吐出側を前記吸着部に連通させ、前記吸
   着剤から当該吸着剤が吸着した不要成分ガスを除く再生
   運転時には、前記送気手段の吸入側を前記吸着部に連通
   させると共に吐出側を排出部に連通させるように流路を
   切り換える流路切換手段と、 前記吸着運転時に前記吸着部で生成された必要成分ガス
   に富むガスの一部を溜める貯留部と、 この貯留部に貯留した必要成分ガスに富んだガスが前記
   吸着部側に逆流することを阻止する逆止手段とを設け、 前記再生運転時には前記貯留部から必要成分ガスに富む
   ガスを得るように構成したことを特徴とするガス組成制
   御装置。
2. 【請求項２】 前記流路切換手段は、 前記送気手段の吸入側と原料ガスの供給源とを接続する
   流路に設けられ、吸着運転時に開放し再生運転時に閉塞
   する第１の開閉手段と、 前記送気手段の吐出側と前記吸着部とを接続する流路に
   設けられ、吸着運転時に開放し再生運転時に閉塞する第
   ２の開閉手段と、 前記送気手段の吸入側と前記吸着部との間を接続する流
   路に設けられ、吸着運転時に閉塞し再生運転時に開放す
   る第３の開閉手段と、 前記送気手段の吐出側と前記排出部とを接続する流路に
   設けられ、前記吸着剤の吸着運転時に閉塞し再生運転時
   に開放する第４の開閉手段とから構成されていることを
   特徴とする請求項１記載のガス組成制御装置。
3. 【請求項３】 前記流路切換手段は、 前記送気手段の吸入側に接続される第１の口、この送気
   手段の吐出側に接続される第２の口、原料ガスの供給源
   に接続される第３の口、前記吸着部に接続される第４の
   口、前記排出部に接続される第５の口を有し、吸着運転
   時に前記第１の口と第３の口とを接続すると共に前記第
   ２の口と第４の口とを接続し、再生運転時に前記第１の
   口と第４の口とを接続すると共に前記第２の口と第５の
   口とを接続する五方弁装置により構成されていることを
   特徴とする請求項１記載のガス組成制御装置。
4. 【請求項４】 吸着運転時間および再生運転時間をカウ
   ントするタイマ手段が設けられ、前記流路切換手段によ
   る流路の切り換えは、前記タイマ手段のカウント時間に
   基づいて行う構成であることを特徴とする請求項１ない
   し３のいずれかに記載のガス組成制御装置。
5. 【請求項５】 前記吸着部内の圧力を検出する圧力検出
   手段が設けられ、前記流路切換手段による流路の切り換
   えは、前記圧力検出手段により検出された圧力に基づい
   て行う構成であることを特徴とする請求項１ないし３の
   いずれかに記載のガス組成制御装置。