JPH09108527A - 濃縮酸素供給方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 酸素濃縮における気液分離手段のドレン排出
を簡単な装置で確実に行ない、ドレンの排出時に余分の
圧縮空気の排出をなくす。又、安価に且つコンパクトに
するとともに酸素濃度の調整を容易にする。 【解決手段】圧縮空気中の水分を凝縮し、気液分離し、
この気液分離した圧縮空気を複数の濃縮酸素生成手段１
８、１９へ供給する流路を、切換バルブ１７で所定時間
毎に切換えることにより圧縮空気を各濃縮酸素生成手段
１８、１９へ選択的に供給し、該濃縮酸素生成手段１
８、１９で圧縮空気中から窒素と酸素を分離して濃縮酸
素を生成し、前記切換バルブ１７の作動時に発生する切
換バルブ１７の上流側の圧縮空気の圧力変化により前記
気液分離した水分を排出することを特徴とする濃縮酸素
供給方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大気から酸素濃度
の高められた濃縮酸素を得るための濃縮酸素供給方法及
び装置に関する。酸素濃縮器は、主として呼吸器疾患患
者の酸素療法、救急医療用、手術中の患者に酸素を供給
する等のために医療で利用され、その他、集中力や思考
力を回復して勉強の効率アップをはかるために家庭でも
用いられ、会議や仕事等の集中的作業でのストレスを解
消するために職場でも、スポーツ前後の疲労回復や運動
機能回復を図るためにスポーツ施設などでも広く、手軽
に利用され、新鮮で安全な酸素が日常生活の中に取り入
れられている。特に、本発明は酸素濃縮器の長期間安定
した運転を行うため、コンプレッサの下流側でのドレン
の排出を確実にし且つ余分の圧縮空気の排出を極力少な
くすると共に、酸素濃度の調整を容易にした濃縮酸素供
給方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、酸素濃縮器５０は、図５に示すよ
うに、大気を粗いメッシュのフィルタ５１及び細かいメ
ッシュのフィルタ５２を経て圧縮空気供給手段のコンプ
レッサ１１に吸入し、このコンプレッサ１１で圧縮した
圧縮空気を吸着タンク内へ供給し、この吸着タンク内に
充填した吸着剤で前記圧縮空気中の窒素を吸着して濃縮
酸素を得るものである。かかる酸素濃縮器５０では、通
常、コンプレッサ１１の下流側に凝縮手段たる冷却管５
６を設けて圧縮空気中の水分を凝縮させ、次いで気液分
離手段たるエアフィルタ５３内を通過させて圧縮空気中
の水分を分離し、この水分をエアフィルタ５３の底面に
溜める。エアフィルタ５３の下流側は流路切換え用五方
弁５７を介して２基の吸着タンク５８，５９の空気流入
口にそれぞれ連結され、エアフィルタ５３を通過した圧
縮空気は前記五方弁５７により２基の吸着タンク５８，
５９のうちの一方の吸着タンク５８へ供給される。この
吸着タンク５８内で圧縮空気中の窒素を吸着して酸素と
窒素を分離して濃縮酸素を得、この濃縮酸素を吸着タン
クの下流側に設けたチェックバルブ２１、貯留タンク６
１、減圧調整弁２２、流量計２３、除菌フィルタ２４を
経て吐出する。この間、他方の吸着タンク５９では前工
程で吸着剤に吸着した窒素を大気中へ排気する。次い
で、前記五方弁５７を設定時間、例えば１２秒毎に切換
えてエアフィルタ５３から一方の吸着タンク５８への流
路を遮断し、他方の吸着タンク５９への流路を連通して
圧縮空気を供給し、一方の吸着タンク５８と同様にして
濃縮酸素を生成し吐出する。この設定時間の１２秒間、
一方の吸着タンク５８では窒素を脱着して大気中へ排気
する。したがって、エアフィルタ５３からの圧縮空気は
五方弁５７の切換える設定時間２０秒間を一サイクルと
して２基の吸着タンクに交互に供給され、一方の吸着タ
ンクで濃縮酸素を得て吐出し、他方の吸着タンクで窒素
を排気し、この過程を交互に行うものである。

【０００３】かかる酸素濃縮器５０においては、前記エ
アフィルタ５３に貯留した水分を除去するためにフロー
ト形ドレントラップやバケット形ドレントラップが用い
られ排出されていた。あるいは、図５に示すように、エ
アフィルタ５３の底部にタイマー５５で制御された常時
閉の自動開閉弁５４を設け、この自動開閉弁５４の開閉
を前記タイマー５５により前記五方弁５７のサイクルと
同調させ、五方弁５７が切換わる毎に短時間、例えば１
秒間だけ開の状態となるように制御していた。なお、上
記三方弁及び自動開閉弁５４の開閉制御はマイクロコン
ピュータに組み込まれたシーケンス制御手段等で行って
いた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の濃縮酸素供給手
段においては、以下の問題点があった。

【０００５】エアフィルタの底部にタイマーで制御され
た常閉の自動開閉弁を設けた場合は、自動開閉弁を作動
するためにタイマーを含むマイクロコンピュータのシー
ケンス制御手段等を必要とするため、部品コストが増大
するという問題点があった。

【０００６】さらに、酸素濃縮器はできるだけコンパク
トにすることが望まれるが、電装品を設置する場所を要
するのでコンパクトにするためのマイナス要因になると
いう問題点があった。

【０００７】本発明は叙上の問題点を解決するために開
発されたもので、圧縮空気供給手段の下流側におけるド
レンの排出を簡単な装置で確実に行ない、ドレンの排出
時に余分の圧縮空気の排出をなくして、安価に且つコン
パクトにする濃縮酸素供給方法及び装置を提供すること
を目的とする。

【０００８】ドレントラップは、弁が適正に作動しにく
くなりやすいために、充分に弁が閉まらず空気の漏れを
生じて所定の吸着圧力が得られない等のトラブルが発生
しやすいという問題点があった。

【０００９】上記の理由で、ドレントラップの弁が適正
に開きにくくなってドレンの排出が十分に行われないた
めに、エアフィルタ内の水分が吸着タンク内に供給され
て吸着剤の吸着能力が低下してしまうというトラブルが
発生しやすいという問題点があった。

【００１０】エアフィルタに溜まるドレン量は圧縮空気
中の水分の量によって異なるために種々変化する。した
がって、エアフィルタの底部にタイマーで制御された常
閉の自動開閉弁を設けた場合、自動開閉弁を開く時間は
ドレン量に応じた時間に自動的に調整できないので、ド
レン排出を確実にするために実際にすべてのドレンを排
出するために要する時間より多少長くしなければならな
いため、エアフィルタ内の圧縮空気の不要な漏出による
浪費を生じるという問題点があった。

【００１１】また、濃縮酸素の濃度を調整するために
は、吸着タンク５８，５９の処理能力を越えて圧縮空気
を送り、酸素濃度を低く調整することが行われていた。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の濃縮酸素供給方法においては、圧縮空気を
冷却して圧縮空気中の水分を凝縮し、気液分離し、この
気液分離した圧縮空気を複数の濃縮酸素生成手段へ供給
する流路を、切換バルブ１７で所定時間毎に切換えるこ
とにより圧縮空気を各濃縮酸素生成手段へ選択的に供給
し、該濃縮酸素生成手段で圧縮空気中から窒素と酸素を
分離して濃縮酸素を生成し、前記切換バルブ１７の作動
時に発生する切換バルブ１７の上流側の圧縮空気の圧力
変化により前記気液分離した水分を排出することを特徴
とする。

【００１３】本発明の濃縮酸素供給装置においては、圧
縮空気供給手段１１を圧縮空気凝縮手段１２及び圧縮空
気中の水分を分離する気液分離手段１４とを設けた管路
２６を介して圧縮空気中の窒素と酸素を分離して濃縮酸
素を生成する複数の濃縮酸素生成手段、例えば２基のシ
ーブ・コラム１８，１９に連結し、前記管路２６に前記
気液分離手段の下流側を圧縮空気の流路を複数の濃縮酸
素生成手段へ選択的に切換える切換バルブ１７を介して
連結すると共に、前記気液分離手段１４内の圧力変化に
より排出バルブ４４を開閉するドレン排出手段１５を気
液分離手段に連結したことを特徴とする。

【００１４】また、前記気液分離手段１５と切換バルブ
１７間の管路２６を分岐したバイパス管路２７を設け、
このバイパス管路２７に常閉のパイロットバルブ１６を
介設することできる。 なお、前記ドレン排出手段１５
は、ドレン排出手段の本体４１内を上下に二分して上部
室４５と下部室４６を形成するピストン４２を前記本体
４１内に上下動自在に設け、前記ピストン４２の上下動
で前記本体４１の底部のドレン穴を開閉する排出バルブ
４４を備えた常閉の差圧式ドレンバルブから成り、この
差圧式ドレンバルブを気液分離手段１４の底部に連結す
ることができる。

【００１５】さらに、前記ドレン排出手段の本体４１内
に１．０kgf/cm² 以上の圧力により排出バルブ４４を閉
塞するピストン４２を設けることができる。

【００１６】また、前記圧縮空気凝縮手段１２と気液分
離手段１４間の管路にドレン・サージタンク１３を設け
ることにより、例えばレシプロ型コンプレッサなどにお
いて発生する圧縮空気流の脈動を、前記ドレン・サージ
タンク１３で膨張減圧して、抑える事が可能となり、排
出バルブ４４の作動をより確実なものとすることができ
る。

【００１７】さらに、前記圧縮空気供給手段１１をプレ
ッシャ・リリーフバルブ２８を介して圧縮空気凝縮手段
に連通し、前記プレッシ・ャリリーフバルブと気液分離
手段間の管路の容積を前記圧縮空気供給手段１１とプレ
ッシャ・リリーフバルブ間の管路より大きく形成して、
該管路で圧縮空気を膨張させ、前記ドレン・サージタン
ク１３に、代替できる。

【００１８】また、前記濃縮酸素生成手段１８，１９の
下流に、前記気液分離手段１４から前記切換弁１７への
管路を分岐し、流量調整弁２５を介設した管路２９を連
通することにより、濃縮酸素を任意の濃度に調整するこ
とができる。

【００１９】大気は圧縮空気供給手段１１内で圧縮さ
れ、管路を介して圧縮空気凝縮手段１２へ送り出され
る。大気内の水分は凝縮、冷却されて水滴となる。圧縮
空気は気液分離手段１４で大部分の水分が除去されて乾
燥し、管路２６を経て切換バルブ１７へ送られる。この
切換バルブ１７において、複数の濃縮酸素生成手段へ圧
縮空気を供給する流路を所定時間毎に切換えることによ
り、前記気液分離した圧縮空気は各濃縮酸素生成手段へ
選択的に供給される。例えば、切換バルブ１７が作動し
て２基の濃縮酸素生成手段１８，１９のうちの濃縮酸素
生成手段１９への流路を遮断し且つ濃縮酸素生成手段１
８への流路を連通して圧縮空気を濃縮酸素生成手段１８
へ送給する。圧縮空気は濃縮酸素生成手段１８で窒素と
酸素に分離され高濃度の濃縮酸素が生成され外部へ供給
される。この間、つまり次に切換バルブの流路が切換わ
るまでの所定時間内他の濃縮酸素生成手段１９内に貯留
した窒素が大気中へ排出される。上記のように切換バル
ブ１７の流路が濃縮酸素生成手段１９への流路から濃縮
酸素生成手段１８の流路へ変わるとき流路が瞬間的に遮
断されるために管路２６内の圧縮空気圧が一時的に高く
なり、次いですぐに圧縮空気が濃縮酸素生成手段１８へ
流れるので管路２６及び気液分離手段１４内の圧力が瞬
間的に減少する。この圧力変化によりドレン排出手段１
５の排出バルブ４４が作動して瞬間的にしかも確実に前
記気液分離した水分が圧縮空気の圧力により排出され
る。

【００２０】なお、前記ドレン排出手段として差圧式ド
レンバルブを気液分離手段１４の底部に連結した場合、
管路２６及び気液分離手段１４内の圧力が瞬間的に減少
すると、ドレン排出手段１５の上部室４５の圧力が減
じ、上部室４５と下部室４６間に瞬間的に差圧が生じた
めにピストン４２が下部室４６の圧力で上昇して排出バ
ルブ４４が開放し、底部に貯留したドレンを瞬間的に排
出する。ドレン排出と同時に下部室４６の圧力が上部室
４５の圧力より下がるので、ピストン４２は下降して排
出バルブ４４を閉塞する。

【００２１】なお、ピストン４２は１．０kgf/cm² 以上
の僅かな圧力で作動するものを用いれば、瞬時にドレン
排出が行われて排出バルブ４４が確実に閉塞する。

【００２２】また、前記濃縮酸素生成手段１８，１９の
下流に、前記気液分離手段１４から前記切換弁１７への
管路を分岐し、流量調整弁２５を介設した管路２９を連
通することにより、濃縮酸素に気液分離手段１４からの
大気を前記流量調整弁２５により所望量供給混合して任
意の濃度に調整して外部に供給することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態及び実施例】以下に、本発明の実施
の形態を図示の実施例に基づいて説明する。

【００２４】図１において、酸素濃縮器１０は圧縮空気
供給手段としてコンプレッサ１１を備え、このコンプレ
ッサ１１で粗いメッシュのフィルタ５１と細かいメッシ
ュのフィルタ５２を介して大気を吸入して圧縮空気を供
給し、この圧縮空気の流路となる管路を介してコンプレ
ッサ１１の下流側にプレッシャ・リリーフバルブ２８を
介して凝縮器１２を連結する。この凝縮器１２は圧縮空
気を冷却して圧縮空気中の水分を凝縮する凝縮手段であ
る。また、凝縮器１２の下流側に圧縮空気から水分を分
離する気液分離手段としてドレン・サージタンク１３及
びエアフィルタ１４を備え、前記ドレン・サージタンク
１３で膨張減圧し、ある程度気液分離した後、また、脈
動を抑止され、エアフィルタ１４で気液分離された圧縮
空気中から窒素と酸素を分離して濃縮酸素を生成する濃
縮酸素生成手段としての２基のシーブ・コラム１８，１
９を備え、これら２基のシーブ・コラムの上流側に圧縮
空気の流路を切換えて２基のシーブ・コラムのうちの何
方か一方のシーブ・コラムへ交互に圧縮空気を供給する
切換バルブとして四方弁１７を備え、各シーブ・コラム
１８，１９の下流側はそれぞれ、チェックバルブ２１を
介して順に貯溜タンク６１、プレッシャ・レギュレータ
２２（減圧調整弁）、流量計２３、バクテリアフィルタ
２４（除菌フィルタ）に連結している。尚、各機器への
圧縮空気は管路を介して供給され、本実施例では前記管
路がポリウレタンチューブで成るがこの限りではない。

【００２５】また、酸素濃縮器１０は前記エアフィルタ
１４の底部にエアフィルタ１４内の圧力変化により排出
バルブ４４（図３）を開閉するドレン排出手段として差
圧式ドレンバルブ１５を備えている。

【００２６】さらに、前記エアフィルタ１４と四方弁１
７を連通する管路２６から分岐したバイパス管路２７を
設け、このバイパス管路２７を介して管路２６の圧縮空
気の一部を四方弁１７に作動圧として供給する。しかも
前記バイパス管路２７に常閉電磁弁で成るパイロットバ
ルブ１６を介設している。したがって、パイロットバル
ブ１６の開で管路２６の圧縮空気の一部がパイパス管路
２７を経て四方弁１７へ供給されることにより、圧縮空
気の管路２６からシーブ・コラム１８，１９への流路を
切換え、エアフィルタ１４からの圧縮空気を下流側の管
路２６から前記２基のシーブ・コラム１８，１９の何れ
か一方のシーブ・コラムへ供給する。

【００２７】なお、前記パイロットバルブ１６は図示せ
ざるタイマーにより設定時間毎に開になる常閉電磁弁で
あり、タイマーの設定時間はシーブ・コラムの容量に応
じて設定する。本実施例のタイマーの設定時間は１２秒
である。

【００２８】また、エアフィルタ１４の下流側に管路２
６から分岐する管路２９を設け、この管路２９に流量調
整弁２５を介設してバクテリアフィルタ２４の上流側に
連結している。つまり、バクテリアフィルタ２４の上流
側の濃縮酸素（９０〜９５％）とエアフィルタ１４で除
湿された大気と同じ酸素濃度（約２１％）の圧縮空気と
を合流させて酸素濃度の低い濃縮酸素に調整して、バク
テリアフィルタ２４で除菌して外部へ供給する。なお、
前記流量調整弁２５で圧縮空気の流量を調整することに
より、外部へ供給する濃縮酸素の酸素濃度を任意に設定
することができる。

【００２９】前記圧縮空気供給手段としてのコンプレッ
サにはケーシング内をロータが回転して空気を圧縮する
スクリュー式、シリンダ内のピストンが往復運動するこ
とにより空気を圧縮する往復式、ロータリに取り付けら
れたスライドベーンにより圧縮する回転可動翼式等があ
る。本実施例のコンプレッサはピストンによる往復式コ
ンプレッサで、回転数１５７５ｒｐｍで定格出力０．１
９ｋｗのモータで回転駆動され、モータを含めた総重量
が７．１ｋｇで、大きさは幅が約１３０ｍｍ、長さが約
２６０ｍｍ、高さが約１９０ｍｍのコンパクトタイプで
ある。

【００３０】ドレン・サージタンク１３は圧縮空気中の
水分を貯留するタンクで、凝縮器１２で凝縮した水分は
ドレン・サージタンク１３内で水滴となって底面に溜ま
る。ドレン・サージタンク１３は図４に示すように３４
ｍｍ四方の断面四角形を成し、高さ１１０ｍｍの容器
で、上部に圧縮空気の導入口３１を設け、底面に圧縮空
気の排出口３２を設けたものでもよい。なお、前記ドレ
ン・サージタンク１３に代替する構成として、前記圧縮
空気供給手段１１をプレッシャ・リリーフバルブ２８を
介して圧縮空気凝縮手段に連通し、前記プレッシャ・リ
リーフバルブと気液分離手段間の管路の容積を前記圧縮
空気供給手段１１とプレッシャ・リリーフバルブ間の管
路より大きく形成して、該管路で圧縮空気を膨張させる
ことにより、前述の脈動をある程度抑止できる。

【００３１】エアフィルタ１４は圧縮空気中に含まれて
いる水分、ごみ等を分離して除去する気液分離手段の代
表的な例で、エアフィルタ１４に流入した圧縮空気に、
ルーバディフレクタにより旋回運動を与え、そのサイク
ロン効果により比較的大きな遊離水滴や異物をエアフィ
ルタ１４の内壁に押しやり、壁面を伝わって落下させ底
部に溜める。大部分の水分や異物を除去された圧縮空気
は中央のフィルタエレメントを通過して、このフィルタ
エレメントでさらに小さい微粒子のごみが除去され吐出
口より吐出する。

【００３２】差圧式ドレンバルブ１５は図２に示すよう
に、上記のエアフィルタ１４の底部に連結されており、
エアフィルタ１４の底部に落下した水分やごみを排出す
るドレン排出手段である。差圧式ドレンバルブ１５の詳
細は図３に示すような構造であり、本体４１内を上下動
するピストン４２を備え、ピストン４２の下部に一体に
バルブパッキン４３を設け、該バルブパッキン４３で本
体４１の底部に設けたドレン穴に連通する排出バルブ４
４を開閉する構造である。ピストン４２は常時、自重で
下がっており、本体４１内に１．０kgf/cm² 以上の圧力
がピストン４２に加わると排出バルブ４４はバルブパッ
キン４３で閉塞され、且つピストン４２の上部に上面を
微細なスクリーンで被覆された上部室４５及びピストン
４２の下部に下部室４６が形成される。なお、ドレンは
本体４１の下部室４６の底部に溜まる。ピストン４２が
下降して排出バルブ４４が閉じている時、上部室４５と
下部室４６は等圧である。エアフィルタ１４内の圧力が
瞬間的に減じた時、上部室４５の圧力が瞬間的に下が
り、上部室４５と下部室４６との間に瞬間的に差圧が生
じるため、下部室４６の圧力でピストン４２が上昇して
排出バルブ４４が開放し、ドレンを瞬間的に排出する。
ドレン排出と同時に下部室４６の圧力が上部室４５の圧
力より下がるため、ピストン４２は下降して排出バルブ
４４がバルブパッキン４３で閉塞される。エアフィルタ
１４内の圧縮空気の消費が一定になっている時は上部室
４５と下部室４６との圧力が等しくなり排出バルブ４４
は常閉の状態にある。

【００３３】なお、上述したようにピストン４２が１．
０kgf/cm² 以上の圧力で作動するのでわずかな圧力で排
出バルブ４４が確実に閉塞され、従来のドレントラップ
のようにバルブが充分に閉まりにくくなって空気の漏れ
を生じるというトラブルがない。しかも、排出バルブ４
４がわずかな圧力で閉塞することは、上部室４５と下部
室４６に差圧が生じたとき確実に敏感に反応し得るもの
である。

【００３４】また、濃縮酸素生成手段としては、窒素又
は酸素を選択的に吸着し得る吸着剤を充填した吸着タン
クを設け、窒素を選択的に吸着し得る吸着剤としてモレ
キュラシーブゼオライト５Ａ，１３Ｘ又はそれら或いは
他のタイプのゼオライトを改質したもの、或いはそれら
を併用したものを用いることができ、また、酸素を選択
的に吸着し得る吸着剤としてはモレキュラシーブカーボ
ンを用いることができ、この限りではない。或いは他の
濃縮酸素生成手段としては、大気中の窒素より酸素を透
過しやすい選択性酸素透過膜モジュールをタンク内に設
け、大気を前記選択性酸素透過膜モジュールを通過させ
て大気中の窒素と酸素を分離して濃縮酸素を生成するも
のであってもよく、特に限定するものではない。

【００３５】〔酸素濃縮器１０及びドレン排出処理の作
用〕図１において、大気が粗いメッシュのフィルタ５１
と細かいメッシュのフィルタ５２を経てコンプレッサ１
１へ吸入され、このコンプレッサ１１内で圧縮され、レ
ッシャ・リリーフバルブ２８を経て凝縮器１２へ送り出
される。空気がコンプレッサ１１で圧縮されると空気中
の水分が凝縮し、次いで凝縮器１２で冷却されて結露す
るために水滴（ドレン）となる。圧縮空気と水分はドレ
ン・サージタンク１３へ送られ、水分がドレン・サージ
タンク１３の底面に溜まり、さらに圧縮空気と水分はエ
アフィルタ１４へ送られ、このエアフィルタ１４で前述
したようにサイクロン効果により大部分の水分や異物が
壁面を伝わって落下して底部に溜まる。エアフィルタ１
４で９０％の水分が除去されて乾燥し、しかも中央のフ
ィルタエレメントで小さい微粒子のごみが除去された清
浄な酸素濃度２０％の圧縮空気は吐出口から管路２６を
経て四方弁１７へ送られる。この四方弁１７の流路を経
て２基のシーブ・コラム１８，１９のうちの何れか一方
のシーブ・コラム、例えばシーブ・コラム１８へ送給さ
れて圧縮空気中から窒素と酸素を分離して９５％の濃縮
酸素を生成する。この濃縮酸素はチェックバルブ２１を
経て貯留タンク６１へ送られ、次いでプレッシャ・レギ
ュレータ２２へ送られ、このプレッシャ・レギュレータ
２２では管路内の圧力を検知する圧力センサの検知信号
で作動して所定の圧力に減圧調整され、流量計２３を経
て下流へ送られる。この間、シーブ・コラム１９では排
気用電磁弁３３を開放して前記シーブ・コラム１９内に
貯留した窒素をサイレンサを経て大気中へ排出する。

【００３６】一方、エアフィルタ１４を通過して９０％
の水分が除去され乾燥した酸素濃度２０％の圧縮空気の
一部は管路２６から分岐する管路２９を介して流量調整
弁２５へ送られ、この流量調整弁２５で流量を調整され
てバクテリアフィルタ２４の上流側へ流入し、前述した
シーブ・コラムで生成した９５％の濃縮酸素に合流して
３５〜４０％程度の酸素濃度に希釈し、この濃縮酸素を
バクテリアフィルタ２４で除菌して外部へ、例えばスポ
ーツ時の疲労回復を図るための吸入マスクへ供給され
る。

【００３７】本実施例ではパイロットバルブ１６はタイ
マーの設定時間の１２秒毎に１回の頻度で作動し、パイ
ロットバルブ１６を開くと、管路２６の圧縮空気の一部
がバイパス管路２７から四方弁１７へ作動圧として送給
され四方弁１７を作動する。四方弁１７が作動してシー
ブ・コラム１８への流路を遮断し且つシーブ・コラム１
９への流路を連通すると、管路２６内の圧縮空気がシー
ブ・コラム１９へ流入し、シーブ・コラム１９内で圧縮
空気を窒素と酸素に分離して９５％の濃縮酸素を生成
し、前述したシーブ・コラム１８で生成された濃縮酸素
と同じように、チェックバルブ２１、貯留タンク６１、
流量計２３を経て下流へ送られる。この間、シーブ・コ
ラム１８では該シーブ・コラム１８内に貯留した窒素を
排出する。なお、パイロットバルブ１６は四方弁１７の
作動後閉塞する。

【００３８】以上のように、パイロットバルブ１６が１
２秒毎に作動して四方弁１７の流路の切換えが１２秒毎
に行われ、管路２６からの圧縮空気がシーブ・コラム１
８及びシーブ・コラム１９へ１２秒間ずつ交互に供給さ
れる。一方、シーブ・コラムに貯留した窒素も１２秒間
ずつ交互に排出される。つまり、一方のシーブ・コラム
に圧縮空気が供給されている１２秒間、他方のシーブ・
コラムに貯留した窒素を排出する。

【００３９】上述したように、パイロットバルブ１６が
開になり四方弁１７を作動した時、管路２６内の圧縮空
気の一部が瞬間的にバイパス管路２７へ流れて管路２６
及びエアフィルタ１４内の圧力が瞬間的に減少するため
に差圧式ドレンバルブ１５の上部室４５の圧力が減じ、
上部室４５と下部室４６間に瞬間的に差圧が生じる。そ
のためにピストン４２が下部室４６の圧力で上昇して排
出バルブ４４を開放し、エアフィルタ１４の底部に貯留
したドレンが圧縮空気により瞬間的に排出する。ドレン
排出と同時に下部室４６の圧力が上部室４５の圧力より
下がるので、ピストン４２は下降して排出バルブ４４は
バルブパッキン４３により直ちに閉塞される。なお、パ
イロットバルブ１６の開放は短時間で行われ、その後は
閉塞するので、パイロットバルブ１６の開放時以外はピ
ストン４２へ影響を与えることはなく、排出バルブ４４
は常閉の状態になる。したがって、パイロットバルブ１
６を開にして四方弁１７を作動する毎に、つまり１２秒
毎に排出バルブ４４が瞬間的に開放してドレンを排出す
ることになる。なお、このドレンはコンプレッサ１１を
駆動するモータを冷却するために用いられる。

【００４０】なお、本実施例ではパイロットバルブ１６
を設けている場合について説明したが、パイロットバル
ブ１６を設けていない場合、つまり管路２６の圧縮空気
の一部を作動圧として利用して四方弁１７を作動するの
ではなく、例えば電磁弁で直接に四方弁１７を作動する
などの方法で四方弁１７を作動する場合であっても差圧
式ドレンバルブ１５によるドレン排出はパイロットバル
ブ１６を設けている場合と同様に作用する。つまり、四
方弁１７を作動して圧縮空気の流路を一方のシーブ・コ
ラムから他方のシーブ・コラムへ切換わる時、管路２６
からの圧縮空気の流れが一時遮断されるために管路２６
内の圧縮空気の圧力は瞬間的に高くなり、エアフィルタ
１４内の圧力も高くなる。次いで、管路２６の圧縮空気
がすぐに一方のシーブ・コラムへ流入するために管路２
６内の圧縮空気の圧力が瞬間的に低くなり、エアフィル
タ１４内の圧縮空気が瞬間的に消費された状態と同じに
なり、差圧式ドレンバルブ１５の上部室４５と下部室４
６間に差圧が生じるので、この圧力変動により前述した
実施例の説明と同じように排出バルブ４４が瞬間的に開
放してドレンを排出する。

【００４１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００４２】本発明は、従来のようにドレン排出弁の自
動開閉弁を作動するためのマイクロコンピュータのシー
ケンス制御手段等の電装品やタイマーなどの高価な部品
が不要であり、切換バルブを作動する毎に切換バルブの
上流側に生じる圧力変動を利用した簡単な手段で確実に
気液分離手段のドレンを排出できるので、安価で高品質
な濃縮酸素供給方法及び装置を提供できた。

【００４３】本発明は、従来のようにドレン排出弁の自
動開閉弁を作動するための電装品やタイマー等の部品が
不要であり、切換バルブの上流側に生じる圧力変動を利
用したコンパクトなドレン排出手段を使用するので、装
置をコンパクトにすることに寄与する。

【００４４】本発明は、切換バルブを作動する毎に切換
バルブの上流側に生じる圧力変動によりドレンの排出を
瞬時に確実に行なうので、ドレンの排出時に余分の圧縮
空気の排出をなくすことができた。

【００４５】加えるに、ドレン・サージタンクにより、
圧縮空気流の脈動を抑える事が可能となり、排出バルブ
の作動をより確実なものとすることができる。

【００４６】さらに、プレッシャ・リリーフバルブと気
液分離手段間の管路の容積を前記圧縮空気供給手段とプ
レッシャ・リリーフバルブ間の管路より大きく形成し
て、該管路で圧縮空気を膨張させ、前記ドレン・サージ
タンクに、代替できよりコンパクト化が可能である。

【００４７】また、前記濃縮酸素生成手段の下流に、前
記気液分離手段から前記切換弁への管路を分岐し、流量
調整弁を介設した管路を連通することにより、前記流量
調整弁により、濃縮酸素を任意の濃度に調整して供給
し、広範な用途の酸素供給器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の圧縮空気のフロー図を示すも
のである。

【図２】本発明の実施例の気液分離手段及びドレン排出
手段の組立図を示すものである。

【図３】本発明の実施例の差圧式ドレンバルブ（ドレン
排出手段）の詳細な断面図を示すものである。

【図４】本発明の実施例の他のドレン・サージタンクの
断面を示す正面図である。

【図５】従来の酸素濃縮器における圧縮空気のフロー図
を示すものである。

【符号の説明】

１０ 酸素濃縮器 １１ コンプレッサ（圧縮空気供給手段） １２ 凝縮器（圧縮空気凝縮手段） １３ ドレン・サージタンク（気液分離手段） １４ エアフィルタ（気液分離手段） １５ 差圧式ドレンバルブ（ドレン排出手段） １６ パイロットバルブ（常閉電磁弁） １７ 四方弁（切換バルブ） １８ シーブ・コラム（濃縮酸素生成手段） １９ シーブ・コラム（濃縮酸素生成手段） ２１ チェックバルブ ２２ プレッシャ・レギュレータ ２３ 流量計 ２４ バクテリアフィルタ（除菌フィルタ） ２５ 流量調整弁 ２６ 管路 ２７ バイパス管路 ２８ プレッシャ・リリーフバルブ ２９ 管路 ３１ 導入口 ３２ 排出口 ３３ 排気用電磁弁 ４１ 本体 ４２ ピストン ４３ バルブパッキン ４４ 排出バルブ ４５ 上部室 ４６ 下部室 ５０ 酸素濃縮器 ５１ フィルタ（粗いメッシュの） ５２ フィルタ（細かいメッシュの） ５３ エアフィルタ ５４ 自動開閉弁 ５５ タイマー ５６ 冷却管 ５７ 三方弁 ５８ 吸着タンク ５９ 吸着タンク ６１ 貯留タンク

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮空気中の水分を凝縮し、気液分離し、
   この気液分離した圧縮空気を複数の濃縮酸素生成手段へ
   供給する流路を、切換バルブで所定時間毎に切換えるこ
   とにより圧縮空気を各濃縮酸素生成手段へ選択的に供給
   し、該濃縮酸素生成手段で圧縮空気中から窒素と酸素を
   分離して濃縮酸素を生成し、前記切換バルブの作動時に
   発生する切換バルブの上流側の圧縮空気の圧力変化によ
   り前記気液分離した水分を排出することを特徴とする濃
   縮酸素供給方法。
2. 【請求項２】圧縮空気供給手段を、圧縮空気凝縮手段及
   び圧縮空気中の水分を分離する気液分離手段を設けた管
   路を介して圧縮空気中の窒素と酸素を分離して濃縮酸素
   を生成する複数の濃縮酸素生成手段に連結し、前記管路
   に前記気液分離手段の下流側を圧縮空気の流路を複数の
   濃縮酸素生成手段へ選択的に切換える切換バルブを介し
   て連結すると共に、 前記気液分離手段内の圧力変化により開閉する排出バル
   ブを有するドレン排出手段を前記気液分離手段に連結し
   たことを特徴とする濃縮酸素供給装置。
3. 【請求項３】前記気液分離手段と切換バルブ間の管路を
   分岐したバイパス管路を設け、このバイパス管路に常閉
   のパイロットバルブを介設した請求項２記載の濃縮酸素
   供給装置。
4. 【請求項４】前記ドレン排出手段は、ドレン排出手段の
   本体内を上下に二分して上部室と下部室を形成するピス
   トンを前記本体内に上下動自在に設け、前記ピストンの
   上下動で前記本体の底部のドレン穴を開閉する排出バル
   ブを備えた常閉の差圧式ドレンバルブから成り、この差
   圧式ドレンバルブを気液分離手段の底部に連結した請求
   項２又は３記載の濃縮酸素供給装置。
5. 【請求項５】ドレン排出手段の本体内に１．０kgf/cm²
   以上の圧力により排出バルブを閉塞するピストンを設け
   た請求項４記載の濃縮酸素供給装置。
6. 【請求項６】前記圧縮空気凝縮手段と気液分離手段間の
   管路にドレン・サージタンクを設けた請求項２記載の濃
   縮酸素供給装置。
7. 【請求項７】前記圧縮空気供給手段をプレッシャ・リリ
   ーフバルブを介して圧縮空気凝縮手段に連通し、前記プ
   レッシャ・リリーフバルブと気液分離手段間の管路の容
   積を前記圧縮空気供給手段とプレッシャ・リリーフバル
   ブ間の管路より大きく形成してなる請求項２記載の濃縮
   酸素供給装置。
8. 【請求項８】前記濃縮酸素生成手段の下流に、前記気液
   分離手段から前記切換弁への管路を分岐し、流量調整弁
   を介設した管路を連通した請求項２記載の濃縮酸素供給
   装置。