(57)【要約】【課題】耐圧性の高い酸素濃縮器用のバッファタンクを提供する。【解決手段】酸素濃縮器用のバッファタンク１０が、流入ポート１３を備えた円筒状の第１酸素タンク１１と流出ポート１４を備えた円筒状の第２酸素タンク１２とを具備し、第１酸素タンク１１と第２酸素タンク１２とが、互いの円筒状の外面が接するように隣接して配置され、接する部分において第１酸素タンク１１と第２酸素タンク１２とを連通する連通路１５が形成されている。【選択図】図３
2020080973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入ポートを備えた円筒状の第１酸素タンクと流出ポートを備えた円筒状の第２酸素タンクとを具備し、
前記第１酸素タンクと前記第２酸素タンクとが、互いの円筒状の外面が接するように隣接して配置され、接する部分において前記第１酸素タンクと前記第２酸素タンクとを連通する連通路が形成されていることを特徴とする酸素濃縮器用のバッファタンク。
【請求項２】
前記流入ポートが前記第１酸素タンクの一方の端部に設けられ、前記流出ポートが前記第２酸素タンクの前記一方の端部と同一側の端部に設けられている請求項１に記載の酸素濃縮器用のバッファタンク。
【請求項３】
前記連通路が、当該酸素濃縮器用のバッファタンクの軸線方向における中央に設けられている請求項１又は２に記載の酸素濃縮器用のバッファタンク。
【請求項４】
前記第１酸素タンクの全長と前記第２酸素タンクの全長とが同一である請求項１乃至３のいずれか一項に記載の酸素濃縮器用のバッファタンク。
【請求項５】
当該酸素濃縮器用のバッファタンクの軸線方向における中央の横断面に沿った接合部を有する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の酸素濃縮器用のバッファタンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素濃縮器用のバッファタンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
酸素濃縮器において、二つの窒素吸着筒より生成される酸素ガスを一時的に貯留するバッファタンクが公知である（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２００３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のバッファタンクは、角が丸く形成された２つの筒状の四角柱形状を呈している。したがって、バッファタンクの内面、特に側面は、平面と曲面とからなる。そのため、特に平面と曲面との境界部分等において、局所的に応力が集中し、耐圧性が低くなってしまう可能性がある。
【０００５】
本発明は、耐圧性の高い酸素濃縮器用のバッファタンクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、流入ポートを備えた円筒状の第１酸素タンクと流出ポートを備えた円筒状の第２酸素タンクとを具備し、前記第１酸素タンクと前記第２酸素タンクとが、互いの円筒状の外面が接するように隣接して配置され、接する部分において前記第１酸素タンクと前記第２酸素タンクとを連通する連通路が形成されていることを特徴とする酸素濃縮器用のバッファタンクが提供される。
【０００７】
前記流入ポートが前記第１酸素タンクの一方の端部に設けられ、前記流出ポートが前記第２酸素タンクの前記一方の端部と同一側の端部に設けられていてもよい。前記連通路が、当該酸素濃縮器用のバッファタンクの軸線方向における中央に設けられていてもよい。前記第１酸素タンクの全長と前記第２酸素タンクの全長とが同一であってもよい。当該酸素濃縮器用のバッファタンクの軸線方向における中央の横断面に沿った接合部を有していてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の態様によれば、タンク内の局所的な応力集中を分散することによる耐圧性に優れ、かつ、酸素ガスの滞留時間を延ばすことによる濃度安定性に優れた酸素濃縮器用のバッファタンクを提供するという共通の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、酸素濃縮器のフロー図である。
【図２】図２は、バッファタンクの斜視図である。
【図３】図３は、バッファタンクの縦断面図である。
【図４】図４は、バッファタンクの別の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。
【００１１】
図１は、酸素濃縮器１のフロー図である。酸素濃縮器１は、空気中の酸素を、窒素から分離して濃縮することを可能にした装置である。酸素濃縮器１の構成としては、窒素よりも酸素が多く透過する分離膜を用いることによって空気中の酸素と窒素とを分離する酸素富化膜式や、窒素を選択的に吸着し得る吸着剤を１個又は複数の吸着床に充填して加圧と減圧を繰り返すことによって空気中の酸素と窒素とを分離するＰＳＡ式（例えば、特開２００８−２３８０７６号公報）等がある。
【００１２】
酸素濃縮器１は、吸気側の消音器２と、空気圧縮手段としてのコンプレッサ３と、コンプレッサ３の下流に配置された加圧弁４及び減圧弁５からなるガス流路切替手段と、ガス流路切替手段の下流に配置された吸着筒６と、排気側の消音器７とを有している。吸着筒６は、窒素を酸素よりも優先的に吸着する吸着剤を収容している。ガス流路切替手段によって、吸着筒６と排気側の消音器７との間の流路が選択的に切り替えられる。酸素濃縮器１は、２つの吸着筒６の下流において、分岐した流路間を連結する均圧弁８と、均圧弁８の下流であって２つの吸着筒６の下流の各々に配置された逆止弁９と、逆止弁９の下流において合流した流路に配置されたバッファタンク１０とを有している。
【００１３】
吸気側の消音器２を介して流入した空気は、コンプレッサ３によって圧縮される。コンプレッサ３による圧縮空気（加圧空気）は、ガス流路切替手段によって一方の吸着筒６へ供給される。具体的には、当該一方の吸着筒６に対応する加圧弁４は開き、減圧弁５は閉じている。圧縮空気によって吸着筒６の内部が加圧されると、供給された圧縮空気中の窒素が吸着筒６に吸着される。これを吸着工程と称する。圧縮空気中の酸素は、吸着筒６に吸着されることなく吸着筒６から下流に流出し、逆止弁９を介してバッファタンク１０に蓄えられる。
【００１４】
このとき、他方の吸着筒６に対応する加圧弁４は閉じ、減圧弁５は開いていることから、当該他方の吸着筒６の上流側は、排気側の消音器７を介して大気に開放され、吸着筒６の内部は減圧される。吸着剤は、ガスの圧力が低下すると吸着した窒素を放出する性質があるため、吸着剤から放出された窒素は、排気側の消音器７を介して排気される。これを脱着工程と称する。
【００１５】
次いで、２つの加圧弁４及び２つの減圧弁５の状態を維持したまま、均圧弁８を開く。それによって、吸着工程にある一方の吸着筒６から下流に流出された酸素が、均圧弁８を介して、脱着工程にある他方の吸着筒６へ環流される。濃縮酸素の環流が行われることによって、当該他方の吸着筒６の内部における窒素の分圧が低下し、吸着剤からの窒素の放出が促進される。
【００１６】
酸素濃縮器１は、ガス流路切替手段によって、２つの吸着筒６間で吸着工程及び脱着工程を繰り返し切り替えることによって、空気から濃縮酸素を得ることができる。バッファタンク１０に蓄えられた濃縮酸素は、必要に応じて製品ガスとして取り出される。
【００１７】
図２は、バッファタンク１０の斜視図であり、図３は、バッファタンク１０の縦断面図であり、図４は、バッファタンク１０の別の縦断面図である。
【００１８】
バッファタンク１０は、円筒状の第１酸素タンク１１と円筒状の第２酸素タンク１２とを有している。第１酸素タンク１１は、２つの流入ポート１３を有しており、２つの吸着筒６で得られた酸素が、対応する流入ポート１３を介して交互に第１酸素タンク１１内に流入する。第２酸素タンク１２は、１つの流出ポート１４を有しており、バッファタンク１０内に貯留された酸素が、必要に応じて流出する。
【００１９】
第１酸素タンク１１と第２酸素タンク１２とは、互いの円筒状の外面が接するように隣接して配置されている。詳細には、バッファタンク１０の軸線方向、すなわち円筒状の第１酸素タンク１１及び第２酸素タンク１２の軸線方向において、両端部から中央に向かうに従って、より径が僅かばかり大きく形成されている。したがって、軸線方向における中央の接する部分において、第１酸素タンク１１と第２酸素タンク１２とを連通する連通路１５が形成されている。第１酸素タンク１１及び第２酸素タンク１２間は、連通路１５以外の部分では、図３に示されるように、互いに離間している。
【００２０】
連通路１５は、短い円筒状の流路を形成する。流入ポート１３から第１酸素タンク１１に流入した酸素は、第１酸素タンク１１内を循環して撹拌され、連通路１５を通って第２酸素タンク１２内へ移動する。第２酸素タンク１２内へ移動した酸素は、さらに第２酸素タンク１２内を循環して撹拌され、必要に応じて流出ポート１４から流出する。第２酸素タンク１２内の酸素で、流出ポート１４から流出しない酸素は、再び第１酸素タンク１１内へ流入して循環し、撹拌を繰り返す。バッファタンク１０内に流入した酸素がこうした撹拌を繰り返すことによって、酸素の濃度のばらつきが低減し、より均一な濃度の酸素を製品ガスとして取り出すことができる。
【００２１】
図２に示されるように、流入ポート１３は、第１酸素タンク１１の一方の端部に設けられ、流出ポート１４は、第２酸素タンク１２の一方の端部と同一側の端部に設けられている。流入ポート１３及び流出ポート１４が、同一側の端部に設けられていることによって、異なる端部に設けられている場合に比べて、バッファタンク１０内における酸素の滞留時間を長くすることができる。したがって、十分撹拌されたより均一な濃度の酸素を製品ガスとして取り出すことができる。
【００２２】
また、図２に示されるように、連通路１５は、バッファタンク１０の軸線方向における中央に設けられている。その結果、連通路１５が、バッファタンク１０の一方の端部に偏って設けられている場合に比べて、バッファタンク１０内における酸素の滞留時間を長くすることができる。したがって、十分撹拌されたより均一な濃度の酸素を製品ガスとして取り出すことができる。
【００２３】
さらに、図２に示されるように、第１酸素タンク１１の全長と第２酸素タンク１２の全長とは同一である。その結果、第１酸素タンク１１の全長と第２酸素タンク１２の全長とが異なる場合に比べて、バッファタンク１０内における酸素の滞留時間を長くすることができる。したがって、十分撹拌されたより均一な濃度の酸素を製品ガスとして取り出すことができる。
【００２４】
上述したように、第１酸素タンク１１及び第２酸素タンク１２は、円筒状に形成されており、各々の内面も円筒状に形成されている。したがって、バッファタンク１０の内面、特に側面には、平面の部分がほとんど無く、すべて同一曲率の曲面で形成されていることから、高圧な酸素がバッファタンク１０内に流入したとしても局所的に応力が集中することがない。よって、耐圧性の高い酸素濃縮器用のバッファタンク１０を実現することができる。
【００２５】
また、連通路１５は、円筒状の流路であることから、耐圧性に優れている。なお、連通路１５を楕円形の横断面を有する流路として形成してもよい。さらに、酸素が、第１酸素タンク１１内から第２酸素タンク１２内へ流入するとき、又は、第２酸素タンク１２内から第１酸素タンク１１内へ流入するとき、細い連通路１５を通過することによって、流速が増加し、バッファタンク１０内の撹拌を促進することができる。
【００２６】
バッファタンク１０は、バッファタンク１０の軸線方向における中央の横断面に沿った接合部１６を有する。すなわち、バッファタンク１０は、流入ポート１３及び流出ポート１４が設けられたタンク半体１０ａと、閉鎖された端部を有するタンク半体１０ｂとが、接着又は熱溶着等によって接合されることによって形成される。したがって、バッファタンク１０を容易に製造することができる。
【００２７】
上述した実施形態では、第１酸素タンク１１及び第２酸素タンク１２の端部は、平面状に形成されていた。しかしながら、端部の各々を半球状に形成してもよい。それによって、応力が集中する可能性のある箇所がより低減し、より耐久性の高い酸素濃縮器用のバッファタンクを実現することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１    酸素濃縮器
１０  バッファタンク
１１  第１酸素タンク
１２  第２酸素タンク
１３  流入ポート
１４  流出ポート
１５  連通路
１６  接合部
【図１】
2020080973.tif 000003
【図２】
2020080973.tif 000004
【図３】
2020080973.tif 000005
【図４】
2020080973.tif 000006