[发明专利]氧浓缩装置

说明书

技术领域

本发明涉及制备使用选择性地吸附氮气分子而不是氧气分子的吸附剂从原料空气中选择性地除去氮气的富氧空气，以供给使用者的氧浓缩装置。

背景技术

近年来，为哮喘、肺气肿、慢性支气管炎等呼吸系统疾病所苦的患者有增加的趋势，作为其最有效的治疗方法之一有氧吸入疗法，开发氧气瓶或从空气中直接分离氧浓缩气体的氧浓缩装置，作为用于氧吸入疗法的治疗装置来使用。

作为氧浓缩装置，通过压缩机向填充有选择性地吸附氮气的沸石(zeolite)等吸附剂的吸附筒导入压缩空气，选择性地除去空气中的氮气，以制备高浓度的氧气的变压吸附(Pressure Swing Adsorption)型(以下称为PSA型)的氧浓缩装置在社会上广为扩展。

所述PSA型氧浓缩装置，经由如下所述工序从空气中制备高浓度氧气。首先，通过压缩机向吸附筒内供给加压过的空气，通过沸石等吸附剂吸附空气中所含的氮气。通过选择性地吸附除去氮气，提升空气中的氧浓度。由上述所得高浓度的氧气，通过用于防止氧气倒流而设置的止回阀被输送至储存氧气的缓冲器(产品罐)，在此储存。

另一方面，通过对吸附筒内减压，使吸附剂中吸附的氮气解吸，而使吸附剂的吸附能力恢复。此外，此时也可进行向吸附筒内供给少量的浓缩氧气，来促进氮的解吸。

这样，若使用PSA型氧浓缩装置，通过反复进行吸附筒的加压和减压，可从空气中得到例如氧浓度为95％这样的高浓度富氧空气。另外，近年来，作为这样的PSA方式氧浓缩装置，使用同时设置多个填充有选择性地吸附氮气的吸附剂的吸附筒，通过这些吸附筒借由旋转阀依次切换，提高氧的浓缩效率的多筒式氧浓缩装置。

可知在PSA型氧浓缩装置中，所得氧浓度对用压缩机压缩的空气的压力有很大的依赖性。因此，为了得到高浓度的氧气，为了尽可能地提高向吸附筒供给的空气的压力，相应地产生提高压缩机能力的必要。可是，伴随着提高压缩机的加压空气的供给能力，产生了装置的电能消耗上升的问题。

作为用于解决这样的PSA型的氧浓缩装置具有的问题的对策，进行各种尝试。专利文献2中，公开了基于氧气的氧浓度检测设备的检测值，通过使压缩机等加压空气供给设备的供给能力变化，控制在一定的氧浓度，实现装置的低电能消耗的PSA型氧浓缩装置。

专利文献1：日本特开2006-141896号公报

专利文献2：日本特开2007-000340号公报

专利文献3：日本特开2002-253675号公报

发明内容

发明要解决的问题

利用了吸附剂的PSA型氧浓缩装置，一般来说，当来自压缩机等加压空气供给设备的原料空气供给量以及吸附工序顺序一定时，所得浓缩氧气的氧浓度随环境(供给空气)温度而变化。根据吸附剂的特性，在温度高的时候，由于吸附剂的氮吸附量变少，氮解吸透过，产品氧浓度下降。此外，当温度低时，吸附剂的氮吸附量变大，但由于吸附速度降低导致的氮的解吸不足，产品氧浓度降低。

近年来，如专利文献1中所见，提出了基于周围环境温度，通过使压缩机等加压空气供给设备的能力变化，确保高浓度的氧的方法。然而，这样的装置，由于需尽可能地提高向吸附筒导入的空气的压力，相应地产生提高压缩机等加压空气供给设备的能力的必要，因此产生装置的高电能消耗等问题。

专利文献2中，记载了基于氧气的氧浓度检测设备的检测值，通过使压缩机等加压空气供给设备的供给能力变化，实现低电能消耗化的PSA型氧浓缩装置。然而，利用了吸附剂的PSA型氧浓缩装置，根据环境温度而吸附特性相异，使压缩机等加压空气供给设备的供给能力变化时的对氧浓度的响应时间、供给能力相异。因此，需要根据环境温度改变控制设备。

特别是在低温环境下，相对于高温，工序的稳定较费时，因此，对氧浓度的响应性慢，至显示产品浓度下降费时。当使这样的装置在低温环境下运转时，往往对压缩机等加压空气供给设备的操作的氧浓度的稳定时间，即氧浓度的响应时间非常慢，在吸附工序一直不稳定时持续氧浓度高的状态。因此，根据检测的氧浓度，将压缩机等加压空气供给设备的能力降低得比原本所需的原料空气量还低。然后在工序稳定时，由于原料空气供给设备的能力比原本所需的空气量还低，所以氧浓度急剧下降，有使使用者的QOL降低的危险。

此外，如专利文献3中所见，提出了具备氧浓度检测设备，根据检测出的氧浓度，使压缩机等加压空气供给设备的能力改变，由此，将生成的产品气体控制在一定的氧浓度内的装置。这样的装置，当其为氧浓缩能力高的新品时，降低原料空气供给设备的能力，由此谋求电能消耗的降低。