(57)【要約】【課題】取出口から取り出される酸素濃縮ガスの流量が少ない場合に、その酸素流量が不安定になる。【解決手段】本発明の酸素濃縮装置では、取出口から取り出される酸素濃縮ガスの流量が所定量より多い場合と所定量以下の場合とで、それぞれ異なる制御を行う。取出口から取り出される酸素濃縮ガスの流量が所定流量以下の場合において、第１吸着筒から酸素タンクに酸素濃縮ガスが供給される状態から、第２吸着筒から酸素タンクに酸素濃縮ガスが供給される状態に切り換わるまでの間に、均圧工程と、同時加圧工程と、加圧減圧工程と、酸素供給工程と、パージ工程とが行われる。【選択図】図３(a)
2014000241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気から窒素を選択的に吸着する吸着剤を有し、酸素濃縮ガスを酸素タンクに供給する２つの吸着容器と、
前記２つの吸着容器のそれぞれについて、コンプレッサで圧縮された空気が供給される加圧状態と真空ポンプで減圧される減圧状態とを切り換える制御弁と、
酸素濃縮ガスを外部へ取り出すための取出口とを備え、
前記取出口から取り出される酸素濃縮ガスの流量が所定流量以下の場合において、
一方の吸着容器から酸素タンクに酸素濃縮ガスが供給される状態から、他方の吸着容器から酸素タンクに酸素濃縮ガスが供給される状態に切り換わるまでの間に、前記２つの吸着容器が同時に加圧状態となるように、前記制御弁が制御されることを特徴とする酸素濃縮装置。
【請求項２】
前記取出口から取り出される酸素濃縮ガスの流量が所定流量以下の場合において、
前記２つの吸着容器が同時に加圧状態となるときの同時加圧時間またはコンプレッサの回転数が、酸素濃縮ガスの流量にしたがって変更されることを特徴とする請求項１に記載の酸素濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素濃縮ガスを外部へ供給する酸素濃縮装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
酸素濃縮装置は、外部から吸い込んだ空気を圧縮するコンプレッサと、コンプレッサから圧縮空気が供給され、その圧縮空気中の窒素を吸着する吸着剤が収納された第１吸着筒及び第２吸着筒とを備えている。この酸素濃縮装置では、コンプレッサで圧縮された空気が、第１吸着筒及び第２吸着筒に交互に供給され、第１吸着筒及び第２吸着筒から酸素タンクに酸素濃縮ガスが供給される。そして、酸素タンクに供給された酸素濃縮ガスは、取出口から外部へ取り出される。ここで、例えば、コンプレッサで圧縮された空気が第１吸着筒に供給されている間（第１吸着筒が加圧されている間）は、第２吸着筒が大気開放されることで減圧される。そして、第１吸着筒から酸素タンクに酸素濃縮ガスが供給されると、コンプレッサで圧縮された空気が第２吸着筒に供給されると共に、第１吸着筒が大気開放されることで減圧される。したがって、このＰＳＡ(Pressure Swing Adsorption System)酸素濃縮装置では、第１吸着筒及び第２吸着筒の圧力が、大気圧より高い圧力範囲において変動する。
【０００３】
ところで、吸着剤の吸着効率は、圧力が低いときに高く、圧力が高くなると低下することが知られている。したがって、上記のＰＳＡ酸素濃縮装置のように、第１吸着筒及び第２吸着筒の圧力が、大気圧より高い圧力範囲において変動する場合は、吸着効率が低いという問題がある。
【０００４】
そこで、上記のＰＳＡ酸素濃縮装置のように、酸素濃縮ガスを酸素タンクに供給した後において吸着筒を大気開放して減圧するのではなく、酸素濃縮ガスを酸素タンクに供給した後において吸着筒を真空ポンプによって吸引して減圧するＶＰＳＡ（Vacuum Pressure Swing Adsorption System）酸素濃縮装置がある。このＶＰＳＡ酸素濃縮装置では、第１吸着筒及び第２吸着筒の圧力が、大気圧より高い圧力と大気圧より低い圧力との間の圧力範囲で変動するので、吸着剤の吸着効率が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１３７８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、ＶＰＳＡ酸素濃縮装置では、ＰＳＡ酸素濃縮装置と比べて、吸着筒から取り出される酸素濃縮ガスの圧力が低いため、酸素タンク内の圧力も低い傾向がある。吸着筒内の圧力変化の一例として、図４(a)のＰＳＡ酸素濃縮装置における吸着筒から酸素タンクへの酸素濃縮ガスの取り出し圧力（酸素濃縮ガスを吸着筒から酸素タンクに取り出すタイミングは、吸着筒内の圧力が最大になる付近でおこなう）が約１４０ｋＰａであるのに対し、図４(ｂ)のＶＰＳＡ酸素濃縮装置における吸着筒からの酸素濃縮ガスの取り出し圧力は約６０ｋＰａである。そして、酸素濃縮装置の取出口からの酸素濃縮ガスの取り出し流量を少なくして運転する場合に、消費電力を抑えるために、コンプレッサ等の運転能力を低くする場合があるが、そのとき吸着筒からの酸素濃縮ガスの取り出し圧力（酸素タンクの圧力）はさらに低くなり、流量調整器で正しい流量に設定するために必要な減圧弁の圧力や、配管内を安定して酸素濃縮ガスを流すために必要な圧力を満足できなくなるため、酸素濃縮装置の取出口から酸素濃縮ガスの流量を安定して供給することができないという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、取出口から取り出される酸素濃縮ガスの流量が不安定になるのを防止できる酸素濃縮装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明に係る酸素濃縮装置は、空気から窒素を選択的に吸着する吸着剤を有し、酸素濃縮ガスを酸素タンクに供給する２つの吸着容器と、前記２つの吸着容器のそれぞれについて、コンプレッサで圧縮された空気が供給される加圧状態と真空ポンプで減圧される減圧状態とを切り換える制御弁と、酸素濃縮ガスを外部へ取り出すための取出口とを備え、前記取出口から取り出される酸素濃縮ガスの流量が所定流量以下の場合において、一方の吸着容器から酸素タンクに酸素濃縮ガスが供給される状態から、他方の吸着容器から酸素タンクに酸素濃縮ガスが供給される状態に切り換わるまでの間に、前記２つの吸着容器が同時に加圧状態となるように、前記制御弁が制御されることを特徴とする。
【０００９】
この酸素濃縮装置では、取出口から取り出される酸素濃縮ガスの流量が所定流量以下の場合において、一方の吸着容器から酸素タンクに酸素濃縮ガスが供給される状態から、他方の吸着容器から酸素タンクに酸素濃縮ガスが供給される状態に切り換わるまでの間に、２つの吸着容器が同時に加圧状態となるので、吸着容器内の平均圧力が上昇するため、吸着容器内からの酸素濃縮ガスの取り出し圧力も上昇し、酸素タンク内の酸素の圧力も高くなる。したがって、取出口から取り出される酸素濃縮ガスの流量が所定流量以下の場合に、酸素濃縮ガスの流量が不安定になるのを防止できる。
【００１０】
従来の酸素濃縮装置では、空気に含まれる窒素、酸素、アルゴンガスの順に吸着しやすい吸着剤が使用されることがあるが、取り出す酸素濃縮ガスの量に比べて吸着剤の性能が過剰である場合、吸着剤が窒素だけでなく酸素を吸着するので、取り出される酸素濃縮ガスにはアルゴンガスが多く含まれ、酸素濃度が逆に低くなる事が知られている。一方、この酸素濃縮装置では、取出口から取り出される酸素濃縮ガスの流量が所定流量以下の場合は、第１吸着容器及び第２吸着容器の圧力が、従来のＶＰＳＡ酸素濃縮装置に比べて高い圧力範囲で変動するので、吸着剤の吸着効率が低下する。したがって、この酸素濃縮装置では、取出口から取り出される酸素濃縮ガスの流量が小流量である場合に、第１吸着容器及び第２吸着容器における吸着剤の吸着力が過剰であるのを防止できるので、高い濃度の酸素濃縮ガスを取り出すことができる。よって、この酸素濃縮装置では、第１吸着容器及び第２吸着容器の圧力範囲を変更して、吸着剤の吸着効率を変更することによって、取出口から取り出される酸素濃縮ガスの流量が小流量である場合に、高い濃度の酸素濃縮ガスを取り出すことができる。
【００１１】
第２の発明に係る酸素濃縮装置は、第１の発明に係る酸素濃縮装置であって、前記取出口から取り出される酸素濃縮ガスの流量が所定流量以下の場合において、前記２つの吸着容器が同時に加圧状態となるときの同時加圧時間またはコンプレッサの回転数が、酸素流量にしたがって変更されることを特徴とする。
【００１２】
この酸素濃縮装置では、取出口から取り出される酸素濃縮ガスの流量によって２つの吸着容器が同時に加圧状態となる同時加圧時間またはコンプレッサの回転数が変更されるため、低消費電力化にすることができる。また、取出口から取り出される酸素濃縮ガスの流量に応じて同時加圧時間またはコンプレッサの回転数を調整するので、安定して高い酸素濃度の酸素濃縮ガスを取り出すことができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１４】
第１の発明では、取出口から取り出される酸素濃縮ガスの流量が小流量である場合に、酸素濃縮ガスの流量が不安定になるのを防止できる。また、取出口から取り出される酸素濃縮ガスの流量が小流量である場合に、高い濃度の酸素濃縮ガスを取り出すことができる。
【００１５】
第２の発明では、取出口から取り出される酸素濃縮ガスの流量にかかわらず、低消費電力化にすることができる。また、安定して高い濃度の酸素濃縮ガスを取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態の酸素濃縮装置のブロック図である。
【図２（ａ）】大流量制御時の動作を示す工程表である。
【図２（ｂ）】大流量制御時の第１吸着筒及び第２吸着筒の圧力変化を示す図である。
【図３（ａ）】小流量制御時の動作を示す工程表である。
【図３（ｂ）】小流量制御時の第１吸着筒及び第２吸着筒の圧力変化を示す図である。
【図４】図４（ａ）は、ＰＳＡ酸素濃縮装置における吸着筒内の圧力変化を示す図であって、図４（ｂ）は、ＶＰＳＡ酸素濃縮装置における吸着筒内の圧力変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜第１実施形態＞
以下、図１を参照しつつ、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態の酸素濃縮装置のブロック図である。
【００１８】
本実施形態の酸素濃縮装置１は、呼吸器疾患患者等に対して酸素濃縮ガスを提供する在宅酸素療法において用いられる。酸素濃縮装置１は、図１に示すように、外部から吸い込んだ空気を圧縮するコンプレッサ２と、コンプレッサ２から圧縮空気が供給され、その圧縮空気中の窒素を吸着する吸着剤が収納された第１吸着筒５ａ及び第２吸着筒５ｂと、第１吸着筒５ａ及び第２吸着筒５ｂの内部の空気を吸引する真空ポンプ４とを有している。
【００１９】
コンプレッサ２の圧縮空気が吐出される側のガス流路には、第１吸着筒５ａ及び第２吸着筒５ｂのそれぞれに接続されると共に、真空ポンプ４にそれぞれ接続された制御弁３ａ、３ｂが配設されている。制御弁３ａは、３ポート弁であって、コンプレッサ２から吐出された圧縮空気を第１吸着筒５ａに供給する加圧状態と、真空ポンプ４によって第１吸着筒５ａ内から空気を吸引する減圧状態とを切り換える。また、制御弁３ｂは、３ポート弁であって、コンプレッサ２から吐出された圧縮空気を第２吸着筒５ｂに供給する加圧状態と、真空ポンプ４によって第２吸着筒５ｂ内から空気を吸引する減圧状態とを切り換える。
【００２０】
第１吸着筒５ａの下流側のガス流路には、逆止弁６ａが配設されると共に、第２吸着筒５ｂの下流側のガス流路には、逆止弁６ｂが配設されている。この逆止弁６ａ、６ｂは、第１吸着筒５ａ及び第２吸着筒５ｂから排出された酸素濃縮ガスが下流側に向かってだけ流れるように構成されている。第１吸着筒５ａと逆止弁６ａとの間のガス流路と、第２吸着筒５ｂと逆止弁６ｂとの間のガス流路とを接続する流路には、パージ弁７が配設されている。
【００２１】
そして、逆止弁６ａからの酸素濃縮ガスと、逆止弁６ｂからの酸素濃縮ガスが、プロダクト弁８を介して、酸素タンク９に供給され、その酸素濃縮ガスが酸素タンク９に貯留される。酸素タンク９の下流側には、酸素タンク９ からの酸素濃縮ガスを減圧する減圧弁１０と、酸素濃縮ガスの流量を調整する流量調整器１１と、酸素濃縮ガスを外部へ取り出すための取出口１２とが配置される。この取出口１２には、カニューラが接続される。
【００２２】
また、酸素濃縮装置１は、酸素タンク９内の圧力を検出する圧力センサ１８と、酸素濃縮装置１の運転状態を制御する制御部２０とを有している。圧力センサ１８は、酸素タンク９内の圧力を計測することで運転状況を把握したり、酸素タンク９内の圧力が非常に高くなった異常状態を検知したりするためのものである。制御部２０は、コンプレッサ２、制御弁３ａ、３ｂ、真空ポンプ４、パージ弁７及びプロダクト弁８を制御する。
【００２３】
制御部２０は、取出口１２から取り出される酸素濃縮ガスの流量が所定量より多い場合と所定量以下の場合とで、それぞれ異なる制御を行う。本実施形態の酸素濃縮装置１は、取出口１２から取り出される酸素濃縮ガスの流量を、最大で毎分５リットルまで増加させることができると共に、流量調整器１１を調整することによって、酸素流量を毎分５リットル以下の複数の流量に調整することができる。例えば、制御部２０は、流量調整器１１によって調整された流量が毎分２リットルより多い場合に大流量制御を行うと共に、流量が毎分２リットル以下の場合に小流量制御を行う。
【００２４】
酸素濃縮装置１の大流量制御時の動作と小流量制御時の動作について説明する。図２（ａ）は、大流量制御時の動作の内、１/２サイクルを示す工程表である。残りの１/２サイクルは、第１吸着筒５ａと第２吸着筒５ｂとの状態が逆転するだけで、パージ弁及びプロダクト弁の動作は同じである。図２（ｂ）は、大流量制御時の第１吸着筒及び第２吸着筒の圧力変化を示す図である。図３（ａ）は、小流量制御時の動作の内、１/２サイクルを示す工程表である。残りの１/２サイクルは、第１吸着筒５ａと第２吸着筒５ｂとの状態が逆転するだけで、パージ弁及びプロダクト弁の動作は同じである。図３（ｂ）は、小流量制御時の第１吸着筒及び第２吸着筒の圧力変化を示す図である。
【００２５】
ここでは、第１吸着筒５ａから酸素タンク９に酸素濃縮ガスが供給された後、第２吸着筒５ｂから酸素タンク９に酸素濃縮ガスが供給されるまでの動作を説明するが、第２吸着筒５ｂから酸素タンク９に酸素濃縮ガスが供給された後、第１吸着筒５ａから酸素タンク９に酸素濃縮ガスが供給されるまでの動作も同様である。
【００２６】
（大流量制御時の動作）
大流量制御時は、図２（ａ）に示すように、第１吸着筒５ａ及び第２吸着筒５ｂについて、均圧工程と、加圧減圧工程と、酸素供給工程と、パージ工程とが行われる。
【００２７】
＜均圧工程＞
酸素供給工程において第１吸着筒５ａとコンプレッサ２とが制御弁３ａで接続され、第２吸着筒５ｂと真空ポンプ４とが制御弁３ｂで接続されると共に、パージ弁７及びプロダクト弁８がいずれも開であり、第１吸着筒５ａから酸素タンク９に酸素濃縮ガスが供給される工程から、プロダクト弁８が閉に切り換えられ、第２吸着筒５ｂとコンプレッサ２とが制御弁３ｂで接続されて、均圧工程に移る。このとき、コンプレッサ２で圧縮された空気が第１吸着筒５ａ及び第２吸着筒５ｂに供給されると共に、パージ弁７が開であるので、第１吸着筒５ａの空気がパージ弁７を介して第２吸着筒５ｂに移動する。さらに、第１吸着筒５ａの空気は制御弁３ａ、制御弁３ｂを介しても第２吸着筒５ｂに移動する。したがって、均圧工程では、第１吸着筒５ａが減圧され、第２吸着筒５ｂが加圧され、第１吸着筒５ａと第２吸着筒５ｂはほぼ等しい圧力になる。
【００２８】
＜加圧減圧工程＞
そして、均圧工程において、第１吸着筒５ａの圧力と第２吸着筒５ｂの圧力とがほぼ同一になると、制御弁３ａが第１吸着筒５ａと真空ポンプ４とを接続するように切り換えられると共に、パージ弁７が閉に切り換えられて、加圧減圧工程に移行する（プロダクト弁は閉）。このとき、第２吸着筒５ｂとコンプレッサ２とが制御弁３ｂで接続されているので、コンプレッサ２で圧縮された空気が第２吸着筒５ｂに供給される。また、第１吸着筒５ａと真空ポンプ４とが制御弁３ａで接続されているので、第１吸着筒５ａの空気が真空ポンプ４に吸引される。したがって、この加圧減圧工程では、第１吸着筒５ａが減圧され、第２吸着筒５ｂが加圧される。
【００２９】
＜酸素供給工程＞
そして、加圧減圧工程において、所定時間が経過すると、プロダクト弁８が開に切り換えられて、酸素供給工程に移行する。このとき、第２吸着筒５ｂの酸素濃縮ガスがプロダクト弁８を介して酸素タンク９に移動する。したがって、酸素供給工程では、第２吸着筒５ｂの圧力が低下するが、第１吸着筒５ａの圧力の増加する割合は減少する。
【００３０】
＜パージ工程＞
そして、酸素供給工程において、所定時間が経過すると、パージ弁７が開に切り換えられて、パージ工程に移行する。このとき、第２吸着筒５ｂの空気がパージ弁７を介して第１吸着筒５ａに移動する。これにより、第１吸着筒５ａの空気を真空ポンプ４によって効率よく吸引できる。したがって、パージ工程では、第１吸着筒５ａの圧力及び第２吸着筒５ｂの圧力は、あまり変化しない。
【００３１】
（小流量制御時の動作）
一方、小流量制御時は、図３（ａ）に示すように、第１吸着筒５ａ及び第２吸着筒５ｂについて、均圧工程と、同時加圧工程と、加圧減圧工程と、酸素供給工程と、パージ工程とが行われる。
【００３２】
＜均圧工程＞
酸素供給工程において第１吸着筒５ａとコンプレッサ２とが制御弁３ａで接続され、第２吸着筒５ｂと真空ポンプ４とが制御弁３ｂで接続されると共に、パージ弁７及びプロダクト弁８がいずれも開であり、第１吸着筒５ａから酸素タンク９に酸素濃縮ガスが供給される工程から、プロダクト弁８が閉に切り換えられ、第２吸着筒５ｂとコンプレッサ２とが制御弁３ｂで接続されて、均圧工程に移る。このとき、コンプレッサ２で圧縮された空気が第１吸着筒５ａ及び第２吸着筒５ｂに供給されると共に、パージ弁７が開であるので、第１吸着筒５ａの空気がパージ弁７を介して第２吸着筒５ｂに移動する。さらに、第１吸着筒５ａの空気は制御弁３ａ、制御弁３ｂを介しても第２吸着筒５ｂに移動する。したがって、均圧工程では、第１吸着筒５ａが減圧され、第２吸着筒５ｂが加圧され、第１吸着筒５ａと第２吸着筒５ｂはほぼ等しい圧力になる。
【００３３】
＜同時加圧工程＞
そして、均圧工程において、第１吸着筒５ａの圧力と第２吸着筒５ｂの圧力とがほぼ同一になると、第１吸着筒５ａとコンプレッサ２とが制御弁３ａで接続され、第２吸着筒５ｂとコンプレッサ２とが制御弁３ｂで接続される同時加圧工程に移行する（プロダクト弁は閉）。このとき、第１吸着筒５ａとコンプレッサ２とが制御弁３ａで接続されると共に、第２吸着筒５ｂとコンプレッサ２とが制御弁３ｂで接続されているので、コンプレッサ２で圧縮された空気が第１吸着筒５ａ及び第２吸着筒５ｂに供給され、第１吸着筒５ａの圧力と第２吸着筒５ｂの圧力は、ほぼ同一である。したがって、同時加圧工程では、第１吸着筒５ａ及び第２吸着筒５ｂが同時に加圧される。
【００３４】
＜加圧減圧工程＞
そして、同時加圧工程において、所定時間が経過すると、制御弁３ａが第１吸着筒５ａと真空ポンプ４とを接続するように切り換えられると共に、パージ弁７が閉に切り換えられて、加圧減圧工程に移行する（プロダクト弁は閉）。このとき、第２吸着筒５ｂとコンプレッサ２とが制御弁３ｂで接続されているので、コンプレッサ２で圧縮された空気が第２吸着筒５ｂに供給される。また、第１吸着筒５ａと真空ポンプ４とが制御弁３ａで接続されているので、第１吸着筒５ａの空気が真空ポンプ４に吸引される。したがって、加圧減圧工程では、第１吸着筒５ａが減圧され、第２吸着筒５ｂが加圧される。
【００３５】
＜酸素供給工程＞
そして、加圧減圧工程において、所定時間が経過すると、プロダクト弁８が開に切り換えられて、酸素供給工程に移行する。このとき、第２吸着筒５ｂの酸素濃縮ガスがプロダクト弁８を介して酸素タンク９に移動する。したがって、酸素供給工程では、第２吸着筒５ｂの圧力が低下するが、第１吸着筒５ａの圧力の増加する割合は減少する。
【００３６】
＜パージ工程＞
そして、酸素供給工程において、所定時間が経過すると、パージ弁７が開に切り換えられて、パージ工程に移行する。このとき、第２吸着筒５ｂの空気がパージ弁７を介して第１吸着筒５ａに移動する。これにより、第１吸着筒５ａの空気を真空ポンプ４によって効率よく吸引できる。したがって、パージ工程では、第１吸着筒５ａの圧力及び第２吸着筒５ｂの圧力は、あまり変化しない。
【００３７】
このように、大流量制御時において、吸着筒５ａ、ｂから取り出される酸素の圧力が、図２（ｂ）に示すように、約６０ｋＰａであるのに対し、小流量制御時において、吸着筒５ａ、ｂから取り出される酸素の圧力が、図３（ｂ）に示すように、約１４０ｋＰａである。したがって、小流量制御時における取り出し圧力は、図４（ａ）のＰＳＡ酸素濃縮装置における取り出し圧力が約１４０ｋＰａと、ほぼ同等である。
【００３８】
＜本実施形態の酸素濃縮装置１の特徴＞
本実施形態の酸素濃縮装置１では、取出口から取り出される酸素濃縮ガス流量が所定流量以下の場合において、一方の吸着筒容器から酸素タンクに酸素濃縮ガスが供給される状態から、他方の吸着筒から酸素タンクに酸素濃縮ガスが供給される状態に切り換わるまでの間に、２つの吸着筒が同時に加圧状態となるので、吸着筒から酸素タンクに取り出される酸素濃縮ガスの圧力が高くなる。したがって、流量調整器で正しい流量に設定するために必要な減圧弁で設定される圧力や配管内を安定して酸素濃縮ガスを流すために必要な圧力を確保できるため、取出口から取り出される酸素濃縮ガスの流量が所定流量以下の場合に、酸素濃縮ガスの流量が不安定になるのを防止できる。
【００３９】
ところで、図２（ｂ）に示すように、大流量制御時は、第１吸着筒及び第２吸着筒の圧力が、大気圧より高い圧力と大気圧より低い圧力との間の圧力範囲で変動するのに対し、小流量制御時は、図３（ｂ）に示すように、第１吸着筒及び第２吸着筒の圧力が、従来のＶＰＳＡ酸素濃縮装置に比べて高い圧力範囲で変動する。そして、吸着剤の吸着効率は、圧力が高くなると低下することから、小流量制御時における吸着剤の吸着効率は、大流量制御時と比べて低い。
【００４０】
ここで、酸素濃縮装置では、取出口から取り出される酸素濃縮ガスの最大流量に応じて、第１吸着筒及び第２吸着筒における吸着剤の吸着力が設定される。したがって、取出口から最大流量の酸素濃縮ガスが取り出される場合でも、第１吸着筒及び第２吸着筒において、吸着剤が空気から窒素を吸着することから、高い濃度の酸素濃縮ガスを取り出すことができる。しかし、この酸素濃縮装置において、取出口から取り出される酸素濃縮ガスの流量が小流量である場合に、第１吸着筒及び第２吸着筒における吸着剤の吸着力が過剰である場合がある。この場合、取り出される酸素濃縮ガスにはアルゴンガスが多く含まれ、酸素濃度が逆に低くなるという問題がある。
【００４１】
本実施形態の酸素濃縮装置１では、上述したように、取出口から取り出される酸素濃縮ガスの流量が所定流量以下の場合の小流量制御時は、第１吸着筒及び第２吸着筒の圧力が、大気圧より高い圧力範囲で変動するので、吸着剤の吸着効率が、高流量制御時と比べて低下する。したがって、この酸素濃縮装置１では、取出口１２から取り出される酸素濃縮ガスの流量が小流量である場合に、第１吸着筒及び第２吸着筒における吸着剤の吸着力が過剰であるのを防止できるので、高い濃度の酸素濃縮ガスを取り出すことができる。
【００４２】
このように、取出口１２から取り出される酸素濃縮ガスの流量が所定流量より多い場合の大流量制御時は、第１吸着筒及び第２吸着筒における吸着剤の吸着力が高い必要があるのに対し、取出口から取り出される酸素濃縮ガスの流量が所定流量以下の場合の小流量制御時は、第１吸着筒及び第２吸着筒における吸着剤の吸着力が低い方がよい。したがって、本実施形態の酸素濃縮装置１では、大流量制御時と小流量制御時とで、第１吸着筒及び第２吸着筒の圧力範囲を変更して、吸着剤の吸着効率を変更することによって、取出口から取り出される酸素濃縮ガスの流量にかかわらず、高い濃度の酸素濃縮ガスを取り出すことができる。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００４４】
上述の実施形態において、取出口から取り出される酸素濃縮ガスの流量が所定流量以下の場合において、２つの吸着容器が同時に加圧状態となるときの同時加圧時間または圧縮機の回転数が、酸素濃縮ガスの流量にしたがって変更されてもよい。したがって、取出口から取り出される酸素濃縮ガスの流量が所定流量以下の場合において、所定量以下の場合と、所定量より多い場合とで、２つの吸着容器が同時に加圧状態となるときの同時加圧時間または圧縮機の回転数が変更されてもよい。
【００４５】
上述の実施形態において、加圧減圧工程を省いてもよい。したがって、同時加圧工程から、加圧減圧工程を行わずに、酸素供給工程に直接進んでもよい。そして、酸素供給工程の前半において、同時加圧工程が重なってもよい。具体的には、同時加圧工程の途中から、プロダクト弁を開いて酸素を取り出し、酸素を取り出している途中で、制御弁を切り換えてもよい。また、酸素供給工程において、パージ弁を開に切り換えても閉に切り替えてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明を利用すれば、取出口から取り出される酸素濃縮ガスの流量が不安定になるのを防止できる。
【符号の説明】
【００４７】
１  酸素濃縮装置
２  コンプレッサ
３ａ、３ｂ  制御弁
４  真空ポンプ
５ａ  第１吸着筒（吸着容器）
５ｂ  第２吸着筒（吸着容器）
６ａ、６ｂ  逆止弁
７  パージ弁
８  プロダクト弁
９  酸素タンク
１０  減圧弁
１１  流量調整器
１２  取出口
【図１】
2014000241.tif 000003
【図２（ａ）】
2014000241.tif 000004
【図２（ｂ）】
2014000241.tif 000005
【図３（ａ）】
2014000241.tif 000006
【図３（ｂ）】
2014000241.tif 000007
【図４】
2014000241.tif 000008