KR20010013739A - 압력 스윙 흡착 장치 및 구성 가스의 농도 변경 방법 - Google Patents

압력 스윙 흡착 장치 및 구성 가스의 농도 변경 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20010013739A
KR20010013739A KR1019997011754A KR19997011754A KR20010013739A KR 20010013739 A KR20010013739 A KR 20010013739A KR 1019997011754 A KR1019997011754 A KR 1019997011754A KR 19997011754 A KR19997011754 A KR 19997011754A KR 20010013739 A KR20010013739 A KR 20010013739A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
adsorber
product gas
concentration
constituent
Prior art date
Application number
KR1019997011754A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100554777B1 (ko
Inventor
맥콤브스노만리차드
Original Assignee
맥콤 노만 알
에어셉 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 맥콤 노만 알, 에어셉 코포레이션 filed Critical 맥콤 노만 알
Publication of KR20010013739A publication Critical patent/KR20010013739A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100554777B1 publication Critical patent/KR100554777B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/06—Respiratory or anaesthetic masks
    • A61M16/0666—Nasal cannulas or tubing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/06—Respiratory or anaesthetic masks
    • A61M16/0666—Nasal cannulas or tubing
    • A61M16/0672—Nasal cannula assemblies for oxygen therapy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/10—Preparation of respiratory gases or vapours
    • A61M16/1005—Preparation of respiratory gases or vapours with O2 features or with parameter measurement
    • A61M16/101—Preparation of respiratory gases or vapours with O2 features or with parameter measurement using an oxygen concentrator
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B18/00—Breathing masks or helmets, e.g. affording protection against chemical agents or for use at high altitudes or incorporating a pump or compressor for reducing the inhalation effort
    • A62B18/003—Breathing masks or helmets, e.g. affording protection against chemical agents or for use at high altitudes or incorporating a pump or compressor for reducing the inhalation effort having means for creating a fresh air curtain
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/10—Preparation of respiratory gases or vapours
    • A61M16/105—Filters
    • A61M16/1055—Filters bacterial
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/10—Preparation of respiratory gases or vapours
    • A61M16/105—Filters
    • A61M16/106—Filters in a path
    • A61M16/107—Filters in a path in the inspiratory path
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/12—Oxygen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/10—Single element gases other than halogens
    • B01D2257/102—Nitrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/80—Water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40003—Methods relating to valve switching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40007—Controlling pressure or temperature swing adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40043—Purging
    • B01D2259/4005—Nature of purge gas
    • B01D2259/40052—Recycled product or process gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40077—Direction of flow
    • B01D2259/40081—Counter-current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/402—Further details for adsorption processes and devices using two beds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/414—Further details for adsorption processes and devices using different types of adsorbents
    • B01D2259/4141—Further details for adsorption processes and devices using different types of adsorbents within a single bed
    • B01D2259/4145—Further details for adsorption processes and devices using different types of adsorbents within a single bed arranged in series
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/261—Drying gases or vapours by adsorption

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Food Preservation Except Freezing, Refrigeration, And Drying (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

유량과 무관하게 사전결정된 부분에 추가로, 기상 혼합물을 일 흡착기로 반송하여 특정 생산 가스를 생산하는 한편, 생산 가스의 실질적인 부분의 양자를 다른 흡착기로 반송하여 다른 흡착기 가스와 생산 가스의 선택적인 양을 퍼지함에 의해서, 기상 혼합물의 적어도 하나의 구성물의 농도를 선택적으로 변경시킴으로써, 유용한 상대 농도 범위로부터 선택가능한 생산 가스의 구성물의 소망하는 상대적인 농도를 생산하는 압력 스윙 흡착 장치.

Description

압력 스윙 흡착 장치 및 구성 가스의 농도 변경 방법{PRESSURE SWING ADSORPTION APPARATUS AND METHOD}
본 발명과 관련된 일반적인 유형의 압력 스윙 흡착 장치가 미국 특허 제 4,802,899 호와 제 5,531,807 호에 기술되어 있다. 일반적으로 압력 스윙 흡착 장치는 공급 스트림으로부터의 기상 혼합물이 공흐름 방향으로 흡착기를 통하여 순차적으로 배향될 때 기상 혼합물로부터 적어도 하나의 구성 가스를 분류하기 위한 흡착 물질의 고정층을 갖는 적어도 한쌍의 흡착기를 구비하고 있다. 하나의 흡착기가 흡착을 행하는 동안, 다른 흡착기에서는 상기 하나의 흡착기로부터 회수되어 공흐름 방향으로 상기 다른 흡착기로 배향되는 생산 가스에 의하여 그것에 흡착된 구성 가스가 동시에 퍼지된다. 상기 다른 흡착기가 퍼지되면, 기상 혼합물은 공흐름 방향으로 다른 흡착기로 배향되어서, 상기 다른 흡착기가 흡착을 수행하고 상기 하나의 흡착기는 동시에 퍼지된다.
흡착기의 가스 전이 구역을 제어함에 의하여 고도로 농축된 생산 가스가 얻어진다. 종래의 흡수기는 도 1a에 도시한 바와 같은 네개의 구역을 포함한다. 예를 들면 압축 가스가 입구(4)를 통하여 흡착기(2)로 진입할 때, 공기는 약 78%의 질소, 21%의 산소, 0.9%의 아르곤 및 가변량의 물을 함유한다. 제 1 구역 또는 물 구역(6)이 물을 포획한다. 제 2 구역(8)은 분류된 질소 및 적은 양의 산소를 흡착한다. 제 3 구역 또는 질량 전이 구역(mass transfer zone: "MTZ")(10)은 더욱 분류된 질소를 포획함으로써 제 2 구역(8)으로부터의 거리와 관련하여 농도가 증가한 변화된 농도의 생산 산소 가스를 포함함다. 제 4 구역(12)은 농축된 생산 산소 가스를 포함하며 흡착기(2)의 종단부(14)까지 연장된다.
흡착기(2)의 입구(4) 근방에서 물 구역(6)을 안정화시키고 MTZ(10)을 제 2 구역(8)과 제 4 구역(12) 사이에서 예리한 경계로 유지시킴으로써 고도로 농축된 생산 산소 가스가 얻어진다. 이 구역(6, 10)은 흡착기(2)를 통하여 역으로 흐르는 생산 산소 가스를 배향시킴으로써 안정화되고 유지된다.
그러나 일부 응용예로서 생산 산소 가스의 저농도를 요구하는 것도 있다. 특성이 서로 독립적인 유량과 소망하는 특정한 농도를 갖는 생산 산소 가스를 생산하기 위한 장치를 제어하는 것이 본 발명의 목적이다.
생산 가스에서 산소의 소망하는 농도를 변경시키기 위한 하나의 종래의 제안은 공급 스트림으로부터의 순환 공기를 고도로 농축된 산소 생산물과 혼련시키는 것이다. 그러한 제안은 각종 유해한 효과를 갖는다. 하나의 유해한 효과는 생산 산소 가스의 농도가 기상 혼합물의 유량에 따라 좌우되는 것이다. 따라서 기상 혼합물의 유량이 혼란되면, 생산 가스의 농도가 영향을 받는다. 다른 유해한 효과는 혼련된 공기가 잠재적으로 젖어 있어, 생산 산소 가스에서의 소망하지 않는 응축을 야기시킬 수 있다는 것이다.
다른 더 이전의 제안은 생산 산소 가스를 높은 유량으로 만드는 것에 의해서 압축 스윙 흡착을 오버드로우하는 것이다. 그러나 높은 유량은 제 1 구역(6), 제 2 구역(8) 및 MTZ(10)을 연장시킨다. 특히 MTZ(10)은 이동하여 도 1b에 도시한 바와 같이 흡착기(2)의 종단부(14)를 통과해서 그것을 지나 연장된다. 이것이 발생하면 생산 산소 가스는 미지의 제어가능하지 않은 더 낮은 농도로 회수된다. 또한 오버드로잉은 다수의 해로운 효과를 갖는다. 첫째, 물 구역(6)과 MTZ 구역(10)을 안정화시키기가 어렵기 때문에 장치의 효율이 저하된다. 둘째, MTZ(10)이 종단부(14)에 있을 때에 MTZ(10)을 제어하기가 어려우며, 따라서 도 1c에 도시한 바와 같이 발생된 생산 산소 가스의 농도 범위를 제어하기가 어렵다. 셋째, 특정 농도를 반복 생산하기가 어렵다. 마지막으로, 생산 가스의 유량과 농도는 서로 본질적으로 연관되어 있는데, 그 이유는 유량이 생산 가스의 농도 레벨을 제어하기 때문이다.
발명의 요약
본 발명은 유량과 농도가 서로 독립적으로 제어되도록 생산 산소 가스의 소망하는 농도와 유량을 얻게 설정될 수 있는 신규하고 개선된 압축 스윙 흡착 장치(산소 농축기)를 제공함으로써 전술한 해로운 효과를 제거한다. 그것은 흡착기를 통과하는 생산 가스의 가변 양을 유량과 무관하게 공흐름 방향으로 제어하여서, 유용한 농도 범위로부터 생산 가스의 소망하는 농도를 생산하는 가변 제어 수단을 장치내에 제공함으로써 달성된다. 생산 가스의 소망하는 농도가 독립적으로 제어되면, 장치가 생산 가스의 농도와 무관하게 생산 가스의 유량을 제어할 수 있다.
본 발명의 상기 및 기타 목적과 특징 및 잇점은 첨부 도면과 관련된 이하의 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
본 발명은 압력 스윙 흡착에 의하여 가스 혼합물을 분리하는 가스 농축 장치에 관한 것으로, 특히 구성 가스의 농도를 선택적으로 변경할 수 있는 생산 가스의 생산에 관한 것이다.
도 1a는 고도로 농축된 생산 가스를 생산하도록 설계된 흡착기를 통하여 전진할 때 공기내의 N2농도에 대한 그래프(종래 기술),
도 1b는 보다 낮게 농축된 생산 가스를 생산하도록 설계된 흡착기를 통하여 전진할 때 공기내의 N2농도에 대한 그래프(종래 기술),
도 1c는 도 1b에 도시된 흡착기로부터 생산된 생산 가스의 농도 범위에 대한 그래프(종래 기술),
도 2는 본 발명에 따른 산소 농축기의 유량 연결부와 작동 요소를 도시하는 개략도,
도 3은 도 2의 연결부와 요소를 갖는 산소 농축기의 정면도,
도 4는 생산 가스의 상이한 소망하는 농도를 생산하도록 설계된 흡착기를 통하여 전진할 때 기상 혼합물내의 N2농도에 대한 그래프,
도 5는 도 1c에 도시한 그래프와 관련하여 도 2에 도시한 흡착기로부터 생산된 결과적인 생산 가스 농도 범위의 그래프,
도 6은 도 2의 산소 농축기의 전기 시스템의 개략도.
이제 우선 도 2 및 도 3을 참조하면, 압축 스윙 흡착에 의해서 기상 혼합물로부터 적어도 하나의 요소 및 구성물을 분류하기 위한 본 발명에 따른 압력 스윙 흡착 장치의 실시예(일괄하여 20으로 도시됨)가 도시된다.
도 2를 참조하면, 작동 요소(30)의 조립체를 통하여 기상 공기 혼합물이 장치(20)로 공급된다. 요소(30)는 초기에 흡입 공명기(58)의 입구(22)로 공급 가스 스트림을 수용하여서 공급 스트림의 흡입에 대한 노이즈를 감소시킨다. 공급 스트림은 공명기 출구(23)를 통과해서 파이핑(106)을 통하여 펌프 또는 압축기 조립체(24)로 이동한다. 열 교환기(108)와 압축기(110)를 포함하는 압축기 조립체(24)가 공급 스트림을 조립체 파이핑(107)를 통하여 밸브 블록(64), 특히 제 1 공급 밸브(116)로 이동시킨다.
공급 밸브(116)로부터 파이핑(128)을 통과한 공급 스트림이 공흐름 방향으로 제 1 흡착기(62)의 입구(82a)로 들어간다. 흡착기(62)에 있는 동안 공급 스트림은 생산 가스의 소망하는 농도로 분류된다. 그 다음에 생산 가스는 제 1 흡착기(62)의 출구(84a)를 통하여 생산 매니폴드 조립체(66)로 전진한다.
생산 매니폴드(66)에 있는 동안 생산 가스는 세가지 방향으로 제어가능하게 배향된다. 제 1 방향은 T자 연결부(140)와 파이핑(138)을 통과하여 생산 균등화 밸브(136)로 향한다. 제 2 방향은 T자 연결부(140)와 파이핑(144)을 통과하여 퍼지 오리피스(144)로 향한다. 마지막 방향은 T자 연결부(140, 160)와 파이핑(138, 158)을 통과하여 제 2 퍼지 루프(156), 특히 종래의 농축 밸브(93)로 향한다. 퍼지 오리피스(144)가 개방되고 농축 밸브(93)가 폐쇄되면 생산 가스의 농도는 도 1a에 도시한 것과 같이 높을 것이다. 본 발명에 있어서는, 퍼지 오리피스(144)와 농축 밸브(39)가 개방되어 생산 가스의 농도를 독립적으로 제어한다. 특히, 오리피스(144) 및 밸브(93)는 MTZ(10)의 위치[가능한 위치로는 선(10a, 10b 및 10c)과 화살표(164)로 표시한 것과 같은 사이의 변화가 있다]와, 도 4에 도시한 것과 같이 제 2 흡착기(60)의 물 구역(6), 그리고 도 5에 도시한 것과 같이 생산 가스의 농도 범위를 제어한다.
도 2를 참조하면, 생산 가스중 소량이 퍼지 오리피스(144, 146) 및 T자 연결부(150, 142)를 통하여 전진하고, 밸브(93) 및 T자 연결부(162, 142)를 통과하여 전진한 생산 가스는 제 2 흡착기(60)의 출구(84b) 및 입구(82b)를 통하여 역흐름으로 배향된다. 역흐름 생산 가스는 도시한 바와 같이 흡착기(60)를 퍼지하고 퍼지된 질소로 파이핑(130)를 통하여 밸브 블록(64), 특히 웨이스트 밸브(122) 및 웨이스트 사일렌서(126)로 전진하여 배기된다. 퍼지 오리피스(144)를 통하여 전진한 생산 가스의 기타 및 유용한 부분은 T자 연결부(150)를 통하여 유량 제어 조립체(68)로 배향된다.
유량 제어 조립체(68)내에는 혼합 탱크(154), 테스트 블록 요소(169), 압력 조정기(170), 종래의 유량 제어 밸브(92), 체크 밸브(190a, b), 종래의 박테리아 필터(198) 및 출구 연결부(100)가 있다. 혼합 탱크(154)는 파이핑(152) 및 T자 연결부(150)를 통하여 생산 가스를 받아들여서 생산 가스를 소망하는 농도로 평균화시킨다. 혼합 탱크(154)를 통과하고 나면 생산 가스가 파이핑(167)을 통과하여, 유량 제어 밸브(92)에 도달할 때까지 압력 조정기(170)로 감시한다. 생산 가스 유량은 유량 제어 밸브(92)에 의해서 독립적으로 제어되어 파이핑(172) 및 체크 밸브(190a)를 통하여 출구 연결부(100)로 진행한다.
흡착기(62)가 포화되고 흡착기(60)가 퍼지되면, 전술한 과정이 역전되어, 산소 농축 생산 가스를 생산하기 위하여 흡착기(60)가 사용된다. 역전된 과정은 세가지 상이점을 제외하곤 전술한 과정과 동일하다. 첫번째 차이는 펌프(24)로부터의 공급 스트림이 흡착기(60)를 위하여 공급 밸브(118)로 배향된다는 것이다. 제 2 차이는 퍼지 오리피스(144)가 퍼지 오리피스(146)로 대체된다는 것이다. 마지막 차이는 웨이스트 밸브(122)가 웨이스트 밸브(120)로 대체된다는 것이다. 따라서 생산 가스의 일부가 흡착기(60)로부터 퍼지 오리피스(146)를 통하여 조립체(68)로 흐르고 잔부가 밸브(136) 및 제 2 루프(156)를 통하여 역방향으로 흘러서 밸브(120) 및 사일렌서(126)를 통하여 질소를 퍼지한다. 공급 밸브(116, 118) 및 웨이스트 밸브(120, 122)는 솔레노이드 밸브 쌍이다. 각 쌍에 있어서는, 각 흡착기(60, 62)를 통과하는 가스의 방향에 따라서 하나는 개방되고 다른 하나는 폐쇄된다.
후술하는 바로부터 명백한 바와 같이, 압력 스윙 흡착을 하여 공기를 분류함으로써 산소가 풍부한 스트림을 생산하는 것과 관련한 장치(20) 및 요소(30)를 특정하게 기술하고 도시한다. 따라서 장치(20)로 공급된 공급 스트림은 압축된 대기 공기이다. 전술한 설명은 산소 생산 가스의 소망하는 농도를 생산하는 것에 국한되지만, 당업자라면 이러한 압력 스윙 흡착 장치를 이용하여 다른 가스를 생산할 수도 있을 것이다.
도 3에 도시한 산소 농축기(20)는 보호 하우징(28)을 지지하는 베이스(26)를 구비한다. 상기 보호 하우징(28)은 제거가능한 후방 패널(도시하지 않음), 제거가능한 전방 패널(38), 제거가능한 좌측 패널(40) 및 제거가능한 우측 패널(42)을 갖는 캐비넷 조립체(34)를 규정한다. 베이스(26)는 고정형 중앙 지지 구조체를 구비하는데, 이 지지 구조체는 그것에 요소(30)를 부착하기 위한 지지 판을 형성한다. 고정형 상측 전방 패널(48)은 제어 패널(50)을 보유한다. 농축기(20)의 전방측에 있는 작동 요소(30)는 흡입 공명기(58), 압축 조립체(24), 제어 패널(50), 흡착기 쌍(60, 62) 및 생산 유량 제어 조립체(68)를 구비한다. 농축기의 후방측에 있는 작동 요소(30)는 흡착기 쌍(60, 62), 밸브 블록(64), 생산 매니폴드 조립체(66), 생산 유량 제어 조립체(68) 및 회로기판(70)을 구비한다. 이들 요소의 기능은 후술한다.
각 흡착기(60, 62)는 지지 구조체에 부착된 사실상 길다란 용기를 구비하며, 그것을 통하여 진행하는 공기로부터 질소를 흡착하기에 적합한 흡착물질 층으로 거의 채워진 내부 공간을 갖는다. 더구나, 각 흡착기(62 또는 60)는 대응하는 흡착기 용기(80a 또는 80b)의 각 하단부 및 상단부 근방에 입구(82a 또는 82b) 및 출구(84a 또는 84b)를 구비한다. 각 흡착기(60 또는 62)의 입구 및 출구는 흡착 물질의 층을 통하여 서로 유체 연통하고 있다. 따라서 각 흡착기 입구(82a 또는 82b)내로 배향된 공기는 흡착 물질에 대하여 노출되고, 그럼으로써 공기내의 질소가 흡착되고, 그 때 결과적인 산소 농축 생산 가스는 출구(84a 또는 84b)를 통하여 대응하는 흡착기를 빠져 나온다.
흡착기(60, 62)의 흡착 층은 소듐 알루미나 실리케이트로서 알려져 있는 분자 체 물질(molecular sieve material)과 같은 임의의 다수의 흡착 물질로 구성될 수도 있다. 특징적으로, 흡착 물질은 대응하는 흡착기(60 또는 62)에 의해서 입구(82a 또는 82b)로부터 출구(84a 또는 84b)로 진행된 공기로부터 질소를 흡착해서, 흡착기 출구(84)를 빠져 나온 생산 산소 가스가 생산 가스의 소망하는 농도가 되게 한다. 또한, 흡착 물질은 흡착 물질을 재생하기 위한 목적으로 퍼지 가스가 흡착기(60 또는 62)를 통하여 역방향으로 흐를 때 흡착된 질소를 해방시킨다. 흡착기(60 또는 62) 중의 단 하나가 언제 한 번 흡착을 수행하고 그 동안 다른 흡착기(60 또는 62)가 재생을 행한다. 재생 효율을 증가시키기 위하여, 흡착을 수행하는 흡착기(60 또는 62)에 의해서 생산된 생산 가스의 양을 이용하여, 재생을 행하는 다른 흡착기를 퍼지한다.
압축기 조립체(24)의 바로 뒤에는 종래의 팬(도시하지 않음)이 위치되어 후방 패널(도시하지 않음)상에 위치된 통기 오리피스(도시하지 않음)를 통하여 장치(20)내로 공기를 흡인한다. 이 공기는 장치(20)를 통하여 순환해서 요소(30)를 냉각하고 이 공기의 일부는 흡입 공명기(58)의 흡입구(22)로 흡인된다.
도 3에 도시한 바와 같은 제어 패널(50)은 종래의 유량 제어 밸브(92)와 종래의 농축 밸브(93)(오리피스 크기가 상이한 에섹스 밸브 모델 제 FM023-1 호와 같은 것이 있음), 시간 측정기(94), 회로 차단기(96), 온/오프 스위치(98), 출구 연결부(100) 및 보조 산소 연결부(102)와 같은 패널 기구(90)를 포함한다. 이들 패널 기구에 대해서는 후술할 것이다.
많은 이들 패널 기구(90)와 작동 요소(30)가 회로 기판(70)에 전기적으로 접속된다. 도 6에 도시한 회로 기판(70)이 절연된 격리 애자에 의해서 지지 구조체에 장착된다.
도 2에 도시한 생산 매니폴드 조립체(66)는 균등화 밸브(136), 파이핑(138, 148, 158), 퍼지 오리피스(144, 146), T자 연결부(140, 142, 150, 160, 162) 및 농축 밸브(93)를 구비한다.
생산 유량 제어 조립체(68)는 파이핑(152, 167, 172), 혼합 탱크(154), 테스트 블록 요소(169), 압력 조정기(170), 유량 제어 밸브(92), 체크 밸브(190a, 190b) 및 출구 연결부(100)를 구비한다.
전술한 바와 같이 흡입 공명기(58)가 입구(22)를 통하여 공기를 받아 들일 때 장치(20)의 동작이 개시된다. 공명기(58)는 조립체 파이핑(106)에 의해서 압축기 조립체(24)에 연결된다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 압축기 조립체(24)는 열 교환기(108), 압축기(110), 릴리프 밸브(112) 및 고압 스위치(124)와 같은 종래의 요소를 구비한다. 밸브(112)는 파이핑(106)을 통하여 압축기(110)에 동작적으로 연결된다. 동작시, 밸브(112)는 압축기(110)로 공급되는 공기의 압력을 사전결정된 압력으로 제한한다. 유사하게, 고압 스위치(124)는 열 교환기(108)에 동작적으로 연결되어, 공급 스트림 압력을 사전결정된 한계로 제한한다. 고압 스위치(124)는 밸브 블록(64)내의 고압을 표시하는 종래의 스위치이다. 표시기는 소리에 의한 것일 수도 있고 시각에 의한 것을 수도 있으며 양자일 수도 있다. 시각에 의한 표시기는 회로 기판(70) 상에서 발견되는 종래의 LED 소자(132)를 통하여 보여지는 것이 통상적이다.
밸브 블록(64)은 각종 기구의 적절한 동작을 보장하는 일체화된 밸브조절 및 포트설정 시스템이다. 이 기구는 공급 밸브 쌍(116, 118), 웨이스트 밸브 쌍(120, 122) 및 웨이스트 사일렌서(126)를 구비한다. 공급 밸브(116, 118)는 열 교환기(108)와 흡착기 입구(82a, 82b) 사이에 연결된다. 이와 관련하여, 파이핑(128, 130)의 두개의 부분이 밸브 블록(64)으로부터 흡착기 입구(82a, 822b)로 적절히 연장된다.
웨이스트 밸브(120, 122)는 흡착기 입구(82a, 82b)와 상호 연결되어, 파이핑(128, 130)을 통해 사일렌서(127)까지 역흐름 방향으로 퍼지된 가스를 배향시켜서 질소를 퍼지하여 사일렌서(126)를 통하여 대기중으로 방출한다. 통상 가스의 압축된 스트림을 대기중으로 방출하는 것과 관련된 소리는 사일렌서(126)에 의해 제거된다.
생산 매니폴드 조립체(66)는 흡착기(60, 62)의 출구(84b, 84a)로부터 생산 가스를 받아 들이며, 생산물 생산 사이클 및 재생 사이클의 사이에서 흡착기(60, 62)의 내부 압력을 균등화시키기 위한 생산 및 균등화 밸브(136)를 구비한다. 생산 및 균등화 밸브(137)는 파이핑(138) 및 T자 연결부(140, 142)에 의해서 흡착기 출구(84a, 84b)에 동작적으로 연결된다. 밸브(136)를 개방시킴으로써, 흡착기 용기(80a, 80b)가 흡착기(60, 62)의 내부 압력의 균등화를 허용하는 방식으로 흡착기 출구(84a, 84b)를 통하여 서로 연통한다. 밸브(136)를 폐쇄함으로써, 밸브(136)를 통한 흡착기 출구(84a, 84b) 사이의 기상 생산물의 흐름이 방지된다.
게다가 도 2를 참조하면, 퍼지 오리피스(144, 146)의 쌍이 T자 연결부(140, 142)와 제 3의 연결부(150) 사이의 파이핑 섹션(148)에 의해서 생산 균등화 밸브(136)에 평행 흐름 관계로 연결된다. 동작시, 오리피스(144, 146)는 최적의 고농도 생산 산소 가스를 얻기 위하여 역으로 흡착기(60, 62)를 통과하는 생산 산소 가스의 퍼지 흐름을 제한한다. 도 5에 도시한 바와 같이 농축 밸브(93), 생산 산소 가스 압력 이탈(product oxygen gas pressure excursion)과만 관련하여 오리피스(144, 146)가 감쇠되어, T자 연결부(150)를 통해서, 혼합 탱크(154)에 연결되어 있는 파이핑(152)으로 진행한다.
본 발명에 따르면, 흡착기(60, 62)의 내부 압력을 균등화시키는 것과 함께, 파이핑(138)상의 T자 연결부(160, 162)에 의해서 퍼지 오리피스(144, 146) 및 생산 균등화 밸브(136)로 평행 흐름 관계로 연결된 퍼지 파이핑(158)의 부분을 구비하는 제 2 퍼지 루프(156)가 도시된다. 퍼지 파이핑(158)에는 농축 밸브(93)가 상호 연결된다. 밸브(93)는 최소 유량으로부터 최대 유량까지에 걸쳐 있는 다수의 오리피스를 포함한다. 그것은 생산 가스의 상이한 소망하는 농축을 얻기 위하여 변경될 수 있다. 하기의 표 1에 있어서, 문자(A-G)는 퍼지 루프(156)내의 생산 가스의 상이한 양을 제공하는 각종 오리피스 크기를 나타내는데, A는 최대이고 G는 최소이다.
흡착기(60, 62)중 하나의 재생 동작중, 농축 밸브(93)는 수동으로, 또 경우에 따라서는 자동으로, 어떤 양의 생산 산소 가스가 흡착기(62, 60)의 출구(84a, 84b) 사이에서 이동하도록 설정될 수 있다. 농축 밸브(93)를 통하여 흐르는 생산 산소 가스의 양이 증가하면, 흡착기의 MTZ(10)은 도 4에 도시한 바와 같이 선(10c)까지 제어가능한 방식으로 흡착기(2)의 층을 통하여 퍼져 나가고 이와 동시에 물 구역(6)이 안정화된다. 다시 말해서, 밸브(93)를 통하여 흐르는 생산 가스의 양이 감소하면 흡착기의 MTZ(10)이 유사하게 예리해지지만 도 1a에 도시한 바와 같이 95%의 산소 스트림과 동일하지는 않다. 그럼으로써 화살표(164)로 도시한 바와 같이 흡착기(60)의 MTZ(10)은 이용가능한 농드 범위로부터 결과적인 소망하는 농도의 생산 산소 가스를 생산하도록 제어가능하다. 결과적인 생산 산소 가스는 도 7에 도시한 바와 같이 가스의 압력 이탈을 감소시킴으로써 관리가능하고 제어가능한 농도를 가지며, 이것은 후술하는 생산 유량 제어 조립체(68)를 통하여 추가로 제어할 수 있다.
생산 산소 가스가 도 2에 도시하는 것과 같이 생산 매니폴드 조립체(66)를 빠져 나갈 때 생산 가스는 혼합 탱크(154)를 통하여 유량 제어 조립체(68)로 진입해서 생산 가스의 농도를 평균화시킨다. 게다가 혼합 탱크(154)는 에를 들면 흡착기(60, 62)에 사용된 것과 같은 흡착 물질을 수용하여, 생산 가스 내에서 질소가 평균화되도록 할 수 있다.
생산 유량 제어 조립체(68)의 나머지는 그것을 통하여 흐르는 생산 산소 가스를 수용하기 위하여 파이핑(167)을 통해서 혼합 탱크(154)에 연결된다. 생산 유량 제어 조립체(68)는 도 9에 도시하는 바와 같이 유량 제어 밸브(92), 소망하는 농도 범위를 유지시키는 압력 조정기(170), 및 테스트 블록 요소(169)를 포함한다. 테스트 블록 요소(169)는 파이핑(167)내의 사전선택된 위치에서 생산 산소 가스의 압력을 감지하기 위한 저압 스위치(168) 및 고압 스위치(171)를 구비한다. 스위치(168, 171)는 제어 패널(50)과 상호 연결된다.
밸브(92, 93)는 많은 각종 오리피스 크기를 각기 포함한다. 이들 오리피스 크기는, 생산 산소 가스의 흐름을 제어하거나 또는 바람직하게는 표 1에 도시한 바와 같은 범위내에서 약 95.5 퍼센트 산소로부터 약 21 퍼센트의 산소까지 농축 밸브(93)와 관련하여 범위가 설정된 소망하는 농도의 생산 산소 가스를 얻도록 수동으로 (또 경우에 따라서는 자동으로) 설정될 수 있다.
표 1
농축 퍼센트 O2농도(유량 제어 밸브)
밸브 분당 리터
위치 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
A 77 72 67 62 56 53 50 48 46 45
B 57 55 54 53 51 50 48 47 45 44
C 51 50 49 47 47 46 45 44 44 43
D 46 46 45 44 44 43 42 42 42 41
E 43 43 42 42 42 41 40 40 39 39
F 41 41 41 40 40 39 39 39 39 39
G 40 40 39 39 39 38 38 37 37 37
유량 제어 밸브(92)의 방출측 또는 하류측에는 패널(50)상의 출구 연결부(100)에 연결되어 있는 파이핑(172) 부분이 부착되며, 그것을 통하여 생산 산소 가스가 농축기(20)를 빠져 나간다.
도 2 및 도 8에 도시한 바와 같이 농축기(20)의 밸브조절 수단을 배열 설명함에 의하여 산소 농축기(20)의 동작을 간단하게 기술할 수 있다. 농축기(20)의 출발부에서는, 회로 기판(70)에 인쇄되어 있는 종래의 스위치 및 중계 스위치의 타이밍 기기를 통하여 밸브(116, 118, 120, 122 및 136)가 개방되어 배압을 제거한 다음에 폐쇄된다. 그것에 의해서 입구(22)를 통해 농축기(20)로 진입한 소오스 공기는 흡착기(62)에 의해서 그것의 입구(82a)로부터 그것의 출구(84a)로 공흐름 방향으로 배향된다. 흡착기 출구(84a)로부터 방출된 소정 양의 산소[선택된 농축 밸브(93)의 오리피스 크기에 따라 달라짐]는 밸브(93)를 그리고 부분적으로는 오리피스(144, 146)를 역흐름 방향으로 통과한 후에 흡착기(60)에 의해서 그것의 출구(84b)로부터 입구(82b)를 통과하고 타이밍 기구에 의해서 개방되는 웨이스트 밸브(122)를 통과한다. 소망하는 산소 농도를 갖는 결과적인 생산 가스의 잔부는 혼합 탱크(154)로 반송된다.
흡착기(62)가 질소로 대략적으로 포화될 때까지 그 동작이 계속된다. 흡착기가 대략적으로 포화되었는지의 판단은 사전결정되는데, 각종 밸브(116, 118, 120, 122, 136)를 제어하는 타이밍 기구에 의해서 제어된다. 그러한 것이 흡착기(62)에 발생하면 공급 밸브(116) 및 웨이스트 밸브(122)가 폐쇄되고 균등화 밸브(136)가 개방되어 흡착기(60, 62)의 내부 압력을 균등화시킨다. 흡착기 압력이 균등화되면, 균등화 밸브(136)가 폐쇄되고, 흡착기(60)를 위한 공급 밸브(118)와 흡착기(62)를 위한 웨이스트 밸브(120)가 개방된다. 그럼으로써 입구(22)를 통하여 농축기(20)로 진입한 소오스 공기는 흡착기(60)에 의해서 그것의 입구(82b)로부터 그것의 출구(84b)로 공흐름 방향으로 배향된다. 유사하게 흡착기 출구(84b)로부터 방출된 소정 양의 생산 가스[선택된 농축 밸브(93)의 오리피스 크기에 따라 달라짐]는 밸브(93) 및 오리피스(144, 146)를 역흐름 방향으로 통과한 후에 흡착기(62)에 의해서 그것의 출구(84a)로부터 입구(82a)를 통과하고 웨이스트 밸브(120)를 통과한다. 결과적인 생산 산소 가스는 밸브(93)의 설정에 따라서 소망하는 산소 농도를 갖는다.
흡착기(60)가 대략적으로 포화되고 퍼지되면, 공급 밸브(118) 및 웨이스트 밸브(120)가 폐쇄되고 균등화 밸브(136)가 개방되어 흡착기(60, 62)의 내부 압력을 균등화시킨다. 그 지점에서 동작 사이클이 반복되어 균등화 밸브(136)가 폐쇄되고 공급 밸브(116) 및 웨이스트 밸브(122)가 재개방된다. 그 다음에는 하나의 흡착기가 산소가 풍부한 생산 가스를 생산물 생산 사이클로 생산하는 동안 다른 흡착기는 재생 동작으로서 흡착된 가스를 퍼지하고 있으며, 그 역의 과정도 수행된다.
전술한 공급, 웨이스트 및 균등화 밸브의 각각은 밸브로의 전력의 전환 또는 차단에 반응하는 솔레노이드형 밸브인 것이 바람직하다. 각종 생산물 생산 및 재생 동작의 제어는 공급, 웨이스트 및 균등화 밸브를 개방 및 폐쇄를 적절히 배열함으로써 수행된다. 농축기(20)에 있어서, 상기 그들 밸브의 제어는 회로 기판(70)상에 인쇄되어 있는 종래의 스위치 및 중계 스위치의 타이밍 기구에 의해서 이루어진다. 타이밍 기구는 사전결정된 기간의 끝에서 밸브 온과 오프를 전환시키기 위하여 밸브에 동작적으로 연결된다. 그러므로 공급, 웨이스트 및 균등화 밸브의 각각을 개방 및 폐쇄하는 시간의 양을 자동적으로 제어하는 것에 의하여, 생산물 생산 및 재생 동작이 농축기(20)내에서 자동적으로 제어된다.
도 86에 도시한 바와 같이, 회로 기판(70)상에 인쇄된 타이밍 기구는 종래의 회로소자를 통하여 상기 각종 밸브 및 당업자에게 알려져 있는 스위치를 제어한다. 회로 기판(70)은 LED 표시 소자(132)에서와 같이 배터리 유닛(173) 및 버저(174)에 연결된다. 버저(174)는 스위치(124, 168, 171)에 연결된다. 보통은 전기 플러그(176) 및 2차 외부 전원(177)과 같은 전기 접속부를 통하여 전력이 공급된다. 플러그(176) 및 전원(177)은 도시한 바와 같이 접속부(179)를 통하여 서로 연결된다. 전력은 회로 차단기(96) 및 마스터 전원 스위치(98)를 통하여 회로 기판(70)으로 공급된다. 그 다음에 회로 기판(70)은 밸브(116, 118, 120, 122, 136), 패널 기구(90), 일련의 고온 차단 스위치(122)를 갖는 압축기 조립체(24), 및 공기 순환 팬으로 배향되어 그것을 제어한다. 비상의 경우를 대비해서 장치(20)는 회로 기판(70)에 전기적으로 접속되어 있는 배터리 유닛(173)을 갖는다. 배터리 유닛(173)이 작동하고 있을 때 버저(174)는 사용자에게 경고음을 보낸다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 전기 회로소자는, 작동 시간과 설정을 결정하고 밸브가 회로 기판(70)에 접속되어 있는 경우 관리자가 밸브(116, 118, 120, 122)의 설정과 선택적으로는 밸브(92, 93)의 설정을 제어할 수 있게 하는 종래의 모뎀 시스템(도시하지 않음)에 접속될 수 있다.
하우징 수단(28)은 종래의 소음 재료로 제조될 수 있으며, 휴대를 위하여 베이스(26)가 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 휠(178, 180)을 가질 수 있다.
본 발명의 범주를 이탈함이 없이 전술한 실시예에 대하여 각종 변경 및 대체가 이루어질 수도 있다는 것을 이해하여야 한다. 따라서 전술한 실시예는 예시의 목적으로 기술한 것이며 제한의 목적은 아니다.

Claims (17)

  1. 두개 이상의 구성 가스로 이루어진 기상 혼합물내에서 구성 가스의 상대적인 농도를 변경하기 위한 압력 스윙 흡착 장치에 있어서,
    (a) 두개의 단부를 각기 갖고, (i) 상기 일 단부에서 상기 기상 혼합물을 수용하기 위한 수단과, (ii) 상기 기상 혼합물을 흡착기를 통하여 공흐름 방향으로 이동시키기 위한 수단과, (iii) 생산 가스를 생산하기 위하여 상기 기상 혼합물내에 상기 구성 가스중 하나의 적어도 실질적인 부분을 흡착하기 위한 질량 전이 구역을 구비하는 복수개의 가스 전이 구역을 규정하는 수단과, (iv) 상기 기상 혼합물을 상기 단부중 다른 단부를 통하여 방출하기 위한 수단을 포함하는 적어도 두개의 흡착기와;
    (b) 상기 기상 혼합물을 상기 흡착기 수용 수단의 각각으로 교대로 배향시키기 위한 수단과;
    (c) 상기 흡착기의 다른 단부의 각각을 통하여 공흐름 방향으로 방출된 상기 생산 가스의 유용한 부분을 수용하기 위하여 방출 수단의 양자에 유체적으로 연결된 수단과;
    (d) 일 흡착기로부터 공흐름 방향으로 흐르는 생산 가스의 실질적인 부분을, 상기 다른 단부로부터 다른 흡착기의 일 단부로 공흐름 방향으로 흐르도록 배향시켜서, 다른 흡착기에 흡착되어 있는 상기 하나의 구성 가스를 다른 흡착기의 일 단부를 통하여 퍼지해서 배출하기 위하여 양 흡착기의 다른 단부를 유체적으로 연결하는 퍼지 수단을 구비하는 압력 스윙 흡착 장치에 있어서,
    (e) 상기 사전결정된 부분에 추가로, 상기 일 단부로부터 배출된 생산 가스의 가변 부분을, 상기 다른 흡착기를 통하여 공흐름 방향으로 흐르도록 선택적으로 전환시킴으로써, 상기 수용 수단으로 반송된 생산 가스내의 구성 가스의 농도를 선택적으로 변경시켜서, 상기 하나의 흡착기내의 적어도 질량 전이 구역의 위치를 제어하고 상기 수용 수단에 수용된 상기 생산 가스내의 다른 구성 가스의 다수의 농도중 선택된 하나를 생산하기 위하여, 상기 흡착기에 유체적으로 연결된 조절가능한 구역 제어 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 스윙 흡착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조절가능한 구역 제어 수단이 상기 추가 생산 가스의 선택된 양을 전환시키기 위한 소정 크기의 오리피스를 규정하는 밸브 수단과, 각종 오리피스 크기로부터 오리피스 크기를 선택하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 스윙 흡착 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    생산 가스의 유량을 제어하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 스윙 흡착 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 조절가능한 구역 제어 수단이 상기 추가 생산 가스의 선택된 양을 전환시키기 위한 소정 크기의 오리피스를 규정하는 밸브 수단과, 각종 오리피스 크기로부터 오리피스 크기를 선택하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 스윙 흡착 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 조절가능한 구역 제어 수단 및 유량 제어 수단은 상기 수용 수단에 수용된 생산 가스의 부분에서 다른 구성 가스의 농도를 약 95.5 내지 약 21퍼센트의 범위내에서 선택적으로 변경시키는 것을 특징으로 하는 압력 스윙 흡착 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 농도의 범위는 약 77 내지 약 37퍼센트인 것을 특징으로 하는 압력 스윙 흡착 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 유량 제어 수단은 분당 약 6 내지 약 15 리터 범위로 상기 생산 가스의 선택된 유량을 생산하는 것을 특징으로 하는 압력 스윙 흡착 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 흡착기의 가스 전이 구역중 하나는 상기 기상 혼합물내의 임의의 물을 실질적으로 흡착하기 위한 물 흡착 구역을 포함하고, 상기 조절가능한 구역 제어 수단은 상기 물 흡착 구역을 더욱 안정화시키는 것을 특징으로 하는 압력 스윙 흡착 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나의 구성 가스는 질소를 포함하고 다른 구성 가스는 산소를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 스윙 흡착 장치.
  10. 적어도 두가지의 기상 구성물로 이루어진 기상 혼합물내에서 적어도 하나의 구성 가스의 실질적인 부분을 흡착하기 위한 질량 전이 구역을 각기 갖는 적어도 두개의 다-구역 흡착기를 갖는 압력 스윙 흡착 장치에서, 상기 생산 가스내의 구성 가스의 다수의 상이한 농도중 하나로부터 선택된 유용한 생산 가스를 생산하기 위하여 상기 구성 가스의 상대적인 농도를 선택적으로 변경하는 방법으로서,
    상기 기상 혼합물을 상기 흡착기의 각각을 통하여 공흐름 방향으로 사전결정된 유량으로 교대로 이동시킴으로써, 상기 하나의 구성 가스의 적어도 실질적인 부분을 흡착함에 의하여 상기 생산 가스를 생산하는 단계와;
    상기 흡착기의 각각에 의하여 생산된 생산 가스의 사전결정된 부분을 다른 흡착기를 통하여 역흐름 방향으로 이동시켜서, 흡착된 구성 가스를 상기 다른 흡착기로부터 퍼지하는 단계를 포함하는 구성 가스의 농도 변경 방법에 있어서,
    상기 사전결정된 부분에 추가로, 상기 흡착기의 일 단부로부터의 생산 가스의 가변 부분을 상기 다른 흡착기로 전환시킴으로써, 상기 유량과 무관하게 상기 질량 전이 구역의 위치와 상기 하나의 흡착기내의 하나의 구성 가스의 흡착량을 제어하여서, 상기 생산 가스를 구성 가스의 선택된 농도로 생산하는 단계와;
    상기 선택된 농도를 가지며 상기 유용한 생산 가스를 포함하는 생산 가스의 잔부를 수용 스테이션으로 반송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구성 가스의 농도 변경 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 생산 가스의 가변 부분을 전환시키는 단계와 무관하게 유량의 사전결정된 범위내에서 상기 반송된 생산 가스의 유량을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구성 가스의 농도 변경 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 질량 전이 수단을 제어하는 단계는 상기 전환된 생산 가스를 상기 오리피스내로 통과시키고 오리피스 크기를 선택하여 생산 가스의 소망하는 양을 전환시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구성 가스의 농도 변경 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 질량 전이 수단을 제어하는 단계는 상기 전환된 생산 가스를 상기 오리피스내로 통과시키고 오리피스 크기를 선택하여 생산 가스의 소망하는 양을 전환시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구성 가스의 농도 변경 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    생산 가스의 가변 부분을 전환시키는 단계는 약 95.5 내지 약 21퍼센트의 범위내에서 상기 유용한 생산 가스내의 다른 구성 가스의 농도를 생산하는 것을 특징으로 하는 구성 가스의 농도 변경 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 유용한 생산 가스내의 다른 구성 가스의 농도 범위는 약 77 내지 약 37퍼센트인 것을 특징으로 하는 구성 가스의 농도 변경 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 유량의 사전결정된 범위는 분당 약 6 내지 약 15 리터인 것을 특징으로 하는 구성 가스의 농도 변경 방법.
  17. 제 10 항에 있어서,
    각각의 흡착기는 상기 기상 혼합물내의 임의의 물을 사실상 흡착하는 구역을 구비하고, 구성 가스의 농도 변경 방법은 상기 흡착기의 물 흡착 구역을 제어하여 안정화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구성 가스의 농도 변경 방법.
KR1019997011754A 1997-06-16 1998-06-11 압력 스윙 흡착 장치 및 성분 가스의 농도 변경 방법 KR100554777B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/876,749 1997-06-16
US08/876,749 US5871564A (en) 1997-06-16 1997-06-16 Pressure swing adsorption apparatus
PCT/US1998/012246 WO1998057728A1 (en) 1997-06-16 1998-06-11 Pressure swing adsorption apparatus and method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010013739A true KR20010013739A (ko) 2001-02-26
KR100554777B1 KR100554777B1 (ko) 2006-02-22

Family

ID=25368487

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019997011754A KR100554777B1 (ko) 1997-06-16 1998-06-11 압력 스윙 흡착 장치 및 성분 가스의 농도 변경 방법

Country Status (10)

Country Link
US (1) US5871564A (ko)
EP (1) EP0991460B1 (ko)
JP (1) JP4097297B2 (ko)
KR (1) KR100554777B1 (ko)
AT (1) ATE342118T1 (ko)
AU (1) AU7962998A (ko)
CA (1) CA2293503C (ko)
DE (1) DE69836137T2 (ko)
ES (1) ES2273421T3 (ko)
WO (1) WO1998057728A1 (ko)

Families Citing this family (63)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2772637B1 (fr) * 1997-12-18 2000-02-11 Air Liquide Procede de separation gazeuse par adsorption avec production a debit variable, notamment pour la production d'oxygene
US7225809B1 (en) * 1999-11-01 2007-06-05 Ric Investments, Llc Method and apparatus for monitoring and controlling a medical device
JP2001152977A (ja) * 1999-11-26 2001-06-05 Toyo Roki Mfg Co Ltd キャニスタモジュール
US6558451B2 (en) * 2000-05-10 2003-05-06 Airsep Corporation Multiple bed pressure swing adsorption method and apparatus
US6478850B2 (en) 2000-08-02 2002-11-12 Wearair Oxygen Inc. Miniaturized wearable oxygen concentrator
US6547851B2 (en) 2000-08-02 2003-04-15 Wearair Oxygen Inc. Miniaturized wearable oxygen concentrator
DE20015783U1 (de) * 2000-09-12 2002-02-07 Medicup Medizintechnik Gmbh Einrichtung zur Gewinnung und Speicherung von Sauerstoff
US6511526B2 (en) * 2001-01-12 2003-01-28 Vbox, Incorporated Pressure swing adsorption gas separation method and apparatus
US6551384B1 (en) * 2001-07-05 2003-04-22 Praxair Technology, Inc. Medical oxygen concentrator
KR100532206B1 (ko) * 2001-10-22 2005-11-30 주식회사 옥서스 산소농축장치의 농축조
DE10152359A1 (de) * 2001-10-24 2003-05-08 Linde Ag Molsiebstation
US6585804B2 (en) * 2001-11-09 2003-07-01 Air Products And Chemicals, Inc. Pressure swing adsorption process operation at turndown conditions
FR2834467B1 (fr) 2002-01-08 2004-10-01 Taema Valve a demande utilisable en oxygenotherapie
EP1637209A1 (en) * 2002-01-31 2006-03-22 Airsep Corporation Portable oxygen concentrator
JP4473580B2 (ja) * 2002-01-31 2010-06-02 エアーセップ・コーポレーション 可搬式酸素濃縮器
KR100491684B1 (ko) * 2002-04-12 2005-05-30 주식회사 옥서스 압력순환흡착을 이용한 산소농축방법 및 장치
WO2003090903A1 (en) * 2002-04-24 2003-11-06 Airsep Corporation Reduced noise oxygen concentrator
US20030230196A1 (en) * 2002-06-18 2003-12-18 Tai-Jin Kim Oxygen supply device
AU2003253851A1 (en) * 2002-07-09 2004-01-23 Thomas Industries Inc. Oxygen concentrator control system
DE10245042B4 (de) * 2002-09-26 2007-09-27 DRäGER AEROSPACE GMBH Vorrichtung zur Anreicherung von Luft Sauerstoff
WO2004054493A2 (en) * 2002-12-12 2004-07-01 Airsep Corporation Portable hypoxic apparatus
GB0230098D0 (en) * 2002-12-24 2003-01-29 Honeywell Normalair Garrett Method of controlling a gas absorption apparatus
US6881242B2 (en) * 2003-01-13 2005-04-19 Ati Properties, Inc. Hydrogen reclamation apparatus and method
WO2005028059A2 (en) 2003-09-02 2005-03-31 Airsep Corporation Sound enclosure for portable oxygen concentrators
US7135059B2 (en) 2003-10-07 2006-11-14 Inogen, Inc. Portable gas fractionalization system
US7438745B2 (en) * 2003-10-07 2008-10-21 Inogen, Inc. Portable gas fractionalization system
US20050072426A1 (en) * 2003-10-07 2005-04-07 Deane Geoffrey Frank Portable gas fractionalization system
US20050072423A1 (en) * 2003-10-07 2005-04-07 Deane Geoffrey Frank Portable gas fractionalization system
US7066985B2 (en) * 2003-10-07 2006-06-27 Inogen, Inc. Portable gas fractionalization system
US7285149B2 (en) * 2003-10-31 2007-10-23 Bendix Commercial Vehicle Systems Llc Oil separator for vehicle air system
US7694674B2 (en) * 2004-09-21 2010-04-13 Carleton Life Support Systems, Inc. Oxygen generator with storage and conservation modes
US20060102181A1 (en) * 2004-10-12 2006-05-18 Airsep Corporation Oxygen concentrator with variable temperature and pressure sensing control means
US8016925B2 (en) * 2004-10-12 2011-09-13 Mccombs Norman R Mini-portable oxygen concentrator
US7445663B1 (en) 2004-10-21 2008-11-04 Sunrise Medical Hhg Inc. Energy efficient oxygen concentrator
CA2592445C (en) * 2005-01-12 2013-12-10 H2Gen Innovations, Inc. Methods and apparatus for improved control of psa flow variations
US7954490B2 (en) 2005-02-09 2011-06-07 Vbox, Incorporated Method of providing ambulatory oxygen
US7866315B2 (en) * 2005-02-09 2011-01-11 Vbox, Incorporated Method and apparatus for controlling the purity of oxygen produced by an oxygen concentrator
US7368005B2 (en) * 2005-04-05 2008-05-06 Respironics Oxytec, Inc. Portable oxygen concentrator
US7402193B2 (en) * 2005-04-05 2008-07-22 Respironics Oxytec, Inc. Portable oxygen concentrator
US7329304B2 (en) * 2005-04-05 2008-02-12 Respironics Oxytec, Inc. Portable oxygen concentrator
US7686870B1 (en) 2005-12-29 2010-03-30 Inogen, Inc. Expandable product rate portable gas fractionalization system
JP5307982B2 (ja) * 2007-03-06 2013-10-02 帝人ファーマ株式会社 酸素濃縮装置
CN105435352A (zh) 2007-05-07 2016-03-30 帝人制药株式会社 氧浓缩装置
US20090205494A1 (en) * 2008-02-20 2009-08-20 Mcclain Michael S Single manifold assembly for oxygen-generating systems
US20090205493A1 (en) * 2008-02-20 2009-08-20 Thompson Loren M Method of removing water from an inlet region of an oxygen generating system
US20090211443A1 (en) * 2008-02-21 2009-08-27 Youngblood James H Self-serviceable filter for an oxygen generating device
US7722698B2 (en) * 2008-02-21 2010-05-25 Delphi Technologies, Inc. Method of determining the purity of oxygen present in an oxygen-enriched gas produced from an oxygen delivery system
US8075676B2 (en) 2008-02-22 2011-12-13 Oxus America, Inc. Damping apparatus for scroll compressors for oxygen-generating systems
US20090214393A1 (en) * 2008-02-22 2009-08-27 Chekal Michael P Method of generating an oxygen-enriched gas for a user
US20090229460A1 (en) * 2008-03-13 2009-09-17 Mcclain Michael S System for generating an oxygen-enriched gas
US8267081B2 (en) * 2009-02-20 2012-09-18 Baxter International Inc. Inhaled anesthetic agent therapy and delivery system
US8695600B2 (en) * 2009-07-22 2014-04-15 Vbox, Incorporated Method of separating and distributing oxygen
CN102151351B (zh) * 2011-03-09 2017-02-08 广州军区广州总医院 适用于麻醉机或呼吸机的便携式氧源供给装置
JP5789834B2 (ja) * 2011-11-03 2015-10-07 オリオン機械株式会社 気体吸着装置のパージ方法及び気体吸着装置
US10004869B2 (en) * 2013-12-27 2018-06-26 Inogen, Inc. Gas concentrator with removable cartridge adsorbent beds
JP6313461B2 (ja) * 2014-09-25 2018-04-18 帝人ファーマ株式会社 酸素濃縮装置
US10245406B2 (en) 2015-03-24 2019-04-02 Ventec Life Systems, Inc. Ventilator with integrated oxygen production
US11247015B2 (en) 2015-03-24 2022-02-15 Ventec Life Systems, Inc. Ventilator with integrated oxygen production
US10773049B2 (en) 2016-06-21 2020-09-15 Ventec Life Systems, Inc. Cough-assist systems with humidifier bypass
EP3600607B1 (en) * 2017-03-30 2021-03-03 Parker Hannifin Manufacturing Limited Shuttle valve
CN114504714A (zh) 2018-05-13 2022-05-17 万泰生命系统公司 使用便携式氧气浓缩器的便携式医用呼吸机系统
CN112742161B (zh) * 2019-10-31 2022-06-07 中冶长天国际工程有限责任公司 一种用于烟气净化系统的物料平衡控制方法及系统
TWI788904B (zh) * 2021-07-05 2023-01-01 精俐有限公司 氣體濃縮裝置

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1529701A (en) * 1975-01-02 1978-10-25 Boc International Ltd Oxygen enriched air
GB1545635A (en) * 1975-12-19 1979-05-10 Mitsubishi Electric Corp Ozone-generating apparatus
US4194890A (en) * 1976-11-26 1980-03-25 Greene & Kellogg, Inc. Pressure swing adsorption process and system for gas separation
US4263018A (en) * 1978-02-01 1981-04-21 Greene & Kellogg Pressure swing adsorption process and system for gas separation
US4440548A (en) * 1982-04-19 1984-04-03 Calgon Carbon Corporation Pressure swing absorption system
US4472177A (en) * 1982-09-09 1984-09-18 Air Products And Chemicals, Inc. Control system and method for air fractionation by vacuum swing adsorption
US4545790A (en) * 1983-08-11 1985-10-08 Bio-Care, Incorporated Oxygen concentrator
USD311061S (en) 1987-09-21 1990-10-02 Airsep Corporation Air separator
US4802899A (en) * 1987-09-21 1989-02-07 Airsep Corporation Pressure swing adsorption apparatus
JP2683806B2 (ja) * 1988-03-17 1997-12-03 住友精化株式会社 濃縮酸素回収方法
US4927434A (en) * 1988-12-16 1990-05-22 Pall Corporation Gas component extraction
US4892566A (en) * 1989-03-22 1990-01-09 Airsep Corporation Pressure swing adsorption process and system
US4973339A (en) * 1989-10-18 1990-11-27 Airsep Corporation Pressure swing absorption process and system for gas separation
US5101820A (en) * 1989-11-02 1992-04-07 Christopher Kent L Apparatus for high continuous flow augmentation of ventilation and method therefor
US5419314A (en) * 1989-11-02 1995-05-30 Christopher; Kent L. Method and apparatus for weaning ventilator-dependent patients
EP0449448B1 (en) * 1990-03-29 1997-01-22 The Boc Group, Inc. Process for producing oxygen enriched product stream
JP2981302B2 (ja) * 1991-05-13 1999-11-22 東洋エンジニアリング株式会社 ガスの分離方法
EP0609620B1 (en) * 1993-01-30 1999-02-10 The BOC Group plc Gas separation
US5340381A (en) * 1993-05-17 1994-08-23 Vorih Marc L Operating system for dual-sieve oxygen concentrators
US5407465A (en) * 1993-12-16 1995-04-18 Praxair Technology, Inc. Tuning of vacuum pressure swing adsorption systems
US5474595A (en) * 1994-04-25 1995-12-12 Airsep Corporation Capacity control system for pressure swing adsorption apparatus and associated method
US5593478A (en) * 1994-09-28 1997-01-14 Sequal Technologies, Inc. Fluid fractionator
US5531807A (en) * 1994-11-30 1996-07-02 Airsep Corporation Apparatus and method for supplying oxygen to passengers on board aircraft
US5711787A (en) * 1995-11-22 1998-01-27 Praxair Technology, Inc. Oxygen recovery pressure swing adsorption process

Also Published As

Publication number Publication date
WO1998057728A1 (en) 1998-12-23
DE69836137D1 (de) 2006-11-23
KR100554777B1 (ko) 2006-02-22
JP2002504022A (ja) 2002-02-05
AU7962998A (en) 1999-01-04
US5871564A (en) 1999-02-16
ATE342118T1 (de) 2006-11-15
CA2293503C (en) 2006-09-05
CA2293503A1 (en) 1998-12-23
EP0991460A1 (en) 2000-04-12
DE69836137T2 (de) 2007-08-23
EP0991460A4 (en) 2000-09-20
EP0991460B1 (en) 2006-10-11
JP4097297B2 (ja) 2008-06-11
ES2273421T3 (es) 2007-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100554777B1 (ko) 압력 스윙 흡착 장치 및 성분 가스의 농도 변경 방법
US6558451B2 (en) Multiple bed pressure swing adsorption method and apparatus
US5766310A (en) Single stage secondary high purity oxygen concentrator
US5906672A (en) Closed-loop feedback control for oxygen concentrator
US7105038B2 (en) Gas concentration method and its apparatus
EP0129304B1 (en) Molecular sieve type gas separation systems
KR101007623B1 (ko) 직렬로 가스 발생기를 작동시키는 방법
JP2013544609A (ja) 防火および／または消火のための不活性化方法およびこの方法を実施するための不活性化設備
US5344474A (en) Gas separation device
JPH10216455A (ja) 特殊組成空気供給装置
JP2002068712A (ja) 高濃度オゾンガス供給方法及びその装置
EP0026694A1 (en) Gas separation apparatus
CN111921332A (zh) 吸附装置及吸附方法
JP3173818B2 (ja) 医療用ｐｓａ式酸素濃縮器
KR20060017039A (ko) 기체 분리 장치
GB2195097A (en) Separation of gas mixtures by pressure swing adsorption
JP2020142180A (ja) 高酸素ガスの供給装置および方法
JP2002128509A (ja) 高濃度オゾンガスの定圧供給方法
JP2001252360A (ja) 酸素濃縮装置
RU98122680A (ru) Способ регулирования и контроля концентрации кислорода и устройство для его осуществления
JPS58133814A (ja) 第１成分濃縮ガスを放出する方法及び複合ベツド型濃縮装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120220

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130206

Year of fee payment: 8

LAPS Lapse due to unpaid annual fee