酸素濃縮器の運転停止方法および酸素濃縮器
【課題】外気圧などに変化があっても、バルブの弁座漏れによって水分が吸着筒に浸入することがなく、吸着筒の劣化を確実に防止できる酸素濃縮器の運転停止方法を提供する。
【解決手段】コンプレッサ２の運転を停止すると共にバッファタンク６の吐出側に接続した閉止弁２０を閉じ、酸素製造を停止した後、バッファタンク６からの酸素を各吸着筒４、５内に供給し、各吸着筒４、５内に残存する水分をサイレンサ８を介して大気中に排出した後、吸着筒４、５の大気側の切替弁９を閉じると共に各吸着筒４、５を大気圧以上に保持する方法である。
【解決手段】コンプレッサ２の運転を停止すると共にバッファタンク６の吐出側に接続した閉止弁２０を閉じ、酸素製造を停止した後、バッファタンク６からの酸素を各吸着筒４、５内に供給し、各吸着筒４、５内に残存する水分をサイレンサ８を介して大気中に排出した後、吸着筒４、５の大気側の切替弁９を閉じると共に各吸着筒４、５を大気圧以上に保持する方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気から窒素を吸着して酸素を製造する酸素濃縮器の運転停止方法および酸素濃縮器に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸素濃縮器は、窒素を選択的に吸着する吸着剤を充填した複数の吸着筒を用いて、この吸着筒のいずれかに圧縮空気を供給して酸素を製造し、他方で窒素を吸着した吸着筒を脱着し、これを交互に繰り返して酸素を製造する装置である。
【０００３】
図４の酸素濃縮器４１は、ＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）方式を用いたＰＳＡ酸素濃縮器であり、窒素を選択的に吸着するゼオライトなどの吸着剤４２をそれぞれ充填した、２つの吸着筒４３が備わっている。ゼオライトなどの窒素吸着剤４２は親水性であり、長期的な使用により大気中の水分を吸着すると、窒素吸着性能が低下することが知られている。
【０００４】
酸素濃縮器４１では、コンプレッサ４４で一方の吸着筒４３に高圧の空気を供給して、空気中の窒素を吸着剤４２に吸着させて分離する吸着工程と、他方の吸着筒４３の圧力を下げることで、吸着した窒素を放出し吸着剤４２の再生を行う再生工程（脱着工程）とを繰り返し、高濃度酸素を連続的に製造している。
【０００５】
製造された高濃度酸素は、圧力や流量や濃度の変動を軽減するため、吸着筒４３より下流側に設置されたバッファタンク４５に蓄えられる。
【０００６】
吸着工程で製造された、あるいは、バッファタンク４５に蓄えられた高濃度酸素の一部は、再生工程で排気側に大気開放された吸着筒４３に導入され、吸着剤４２に吸着した窒素のパージを促進する。
【０００７】
吸着筒４３に供給する圧縮空気は、大気中の水分を含んでいるので、コンプレッサ４５の出口にドレンポット（図示せず）などを設置して、凝縮した水分を除去する機構が採用されている（ドレンポットが設置されない場合もある）。また、ドレンポットで凝縮されずに蒸気として吸着筒４３に送られた水分は、各吸着筒４３の上流に設置された吸湿剤４６で除去される。
【０００８】
吸着剤４２の上流に設置された吸湿剤４６で吸着した水分は、再生工程時に大気開放することで脱着すると共に、製品ガスである乾燥酸素の一部を導入することでパージされる。
【０００９】
酸素濃縮器４１の通常運転時のパージガス量は、吸着剤４２で吸着した窒素ガスのパージを考慮して決定されるため、吸湿剤４６で吸着した水分を完全に脱着できていない。
【００１０】
そこで、運転停止時には、バッファタンク４５に蓄えられた乾燥酸素を利用して、通常運転時のパージガス量の１．５〜４倍の流量のパージガスを流し、水分脱着をさらに促進する（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
十分な水分パージが完了した後、吸着筒４３に接続されたコンプレッサ側ライン、排気側ライン、バッファタンク側ラインのそれぞれのバルブを閉じることにより、外部からの水分浸入を防止する。
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−１８０８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、一般的にバルブのリークを完全に防止することは不可能である。例えば、空気用のプロセスバルブでは、作用する圧力によるが、オリフィス径が数ｍｍのバルブでは最大０．２ｃｍ３／ｍｉｎ（ＡＮＲ）、オリフィス径が十数ｍｍのバルブでは最大１ｃｍ３／ｍｉｎ（ＡＮＲ）程度の弁座漏れの発生するバルブがある。従って、長期間の運転停止中には、外気圧の変化などによって、大気側からの若干の空気（水分）の浸入は避けられない。
【００１４】
また、運転停止期間が長い方が、ゼオライトは水分を強く吸着し、脱着再生しがたくなることがわかっている。従って、運転停止期間が長期間である場合には、外気からの水分浸入が少量であっても、窒素吸着能力が低下する。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、外気圧などに変化があっても、バルブの弁座漏れによって水分が吸着筒に浸入することがなく、吸着筒の劣化を確実に防止できる酸素濃縮器の運転停止方法および酸素濃縮器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、コンプレッサからの圧縮空気を、窒素を選択的に吸着する吸着剤が充填された複数の吸着筒のいずれかに供給して酸素を製造すると共に、これをバッファタンクに貯留し、他方窒素を吸着した吸着筒をサイレンサを介して大気側に連通させると共に、上記バッファタンクから酸素を供給して吸着した窒素を脱着させて再生し、これを交互に繰り返して酸素を連続的に製造する酸素濃縮器の運転停止方法において、上記コンプレッサの運転を停止すると共に上記バッファタンクの吐出側に接続した閉止弁を閉じ、酸素製造を停止した後、上記バッファタンクからの酸素を各吸着筒内に供給し、各吸着筒内に残存する水分を上記サイレンサを介して大気中に排出した後、上記吸着筒の大気側の切替弁を閉じると共に各吸着筒を大気圧以上に保持する酸素濃縮器の運転停止方法である。
【００１７】
請求項２の発明は、上記吸着筒を大気圧以上に保持すると共に、上記吸着筒を所定の温度に加熱保持する請求項１に記載の酸素濃縮器の運転停止方法である。
【００１８】
請求項３の発明は、空気を圧縮するコンプレッサと、窒素を選択的に吸着する吸着剤が充填された複数の吸着筒と、その吸着筒で濃縮した酸素を貯留するバッファタンクと、上記吸着筒の大気側に設置されたサイレンサと、上記コンプレッサからの圧縮空気をいずれかの吸着筒に交互に供給して吸着させると共に、窒素を吸着した他の吸着筒を脱着させて脱着ガスをサイレンサを介して排気するための切替弁とを備えた酸素濃縮器において、上記バッファタンクの吐出側に閉止弁を接続し、上記吸着筒に上記サイレンサ側がノーマルクローズとなるよう上記切替弁を接続して構成し、かつ酸素製造停止後に、上記コンプレッサを停止すると共に上記閉止弁を閉とし、上記バッファタンク内の酸素を各吸着筒と上記切替弁とを介して上記サイレンサ側に流して各吸着筒内の水分を外部に排出した後、各吸着筒を大気圧以上に保持するよう上記切替弁を閉とする制御手段を備えた酸素濃縮器である。
【００１９】
請求項４の発明は、上記バッファタンクと並列に、酸素製造停止後に各吸着筒内の水分をパージする酸素を貯留しておく少なくとも１つの予備バッファタンクを設けた請求項３に記載の酸素濃縮器である。
【００２０】
請求項５の発明は、上記バッファタンクは、酸素製造停止後に各吸着筒をパージし、かつパージ終了後に各吸着筒内の圧力を大気圧以上とするのに十分な容量を有する請求項３に記載の酸素濃縮器である。
【００２１】
請求項６の発明は、上記制御手段は、上記酸素濃縮器の運転停止期間が短いときは、運転停止中に各吸着筒を大気圧以上に保持し、上記酸素濃縮器の運転停止期間が長いときは、運転停止中に各吸着筒を大気圧より高い圧力で保持するよう制御する請求項３〜５いずれかに記載の酸素濃縮器である。
【００２２】
請求項７の発明は、上記吸着筒内の下流側に上記吸着剤が配置されると共に、上記吸着筒内の上流側に吸湿剤が配置される請求項３〜６いずれかに記載の酸素濃縮器である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、外気圧などに変化があっても、バルブの弁座漏れによって水分が吸着筒に浸入することがなく、吸着筒の劣化を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２５】
まず、酸素濃縮器の運転停止方法に用いる酸素濃縮器を説明する。
【００２６】
第１の実施形態に用いられる酸素濃縮器は、ＰＳＡ方式により酸素を濃縮するＰＳＡ酸素濃縮器であり、例えば、オゾン発生器などに適用される。
【００２７】
図１は、本発明の好適な第１の実施形態を示す酸素濃縮器の概略図である。
【００２８】
図１に示すように、第１の実施形態に係る酸素濃縮器１は、空気を圧縮するコンプレッサ２と、窒素を選択的に吸着する吸着剤３が充填された２つの吸着筒４、５と、その吸着筒４、５で濃縮した高濃度酸素を貯留するバッファタンク（第１バッファタンク）６と、バッファタンク６と並列に配置された予備バッファタンク（第２バッファタンク）７と、吸着筒４、５の大気開放側（排気側）に設置されたサイレンサ８と、上記コンプレッサ２からの圧縮空気をいずれかの吸着筒に交互に供給して吸着させると共に、窒素を吸着した他の吸着筒を脱着させて脱着ガスをサイレンサ８を介して排気するための切替弁９と、その切替弁９の開閉制御などを行う制御手段としての制御器１０とを備える。
【００２９】
コンプレッサ２は、例えば、電動式のダイヤフラムコンプレッサからなる容積型コンプレッサである。そのコンプレッサ２と切替弁９間、切替弁９と吸着筒４、５間は、流路となる配管などの空気供給ライン１１で接続される。
【００３０】
空気供給ライン１１には、外気を遮断する上流側閉止弁としてのコンプレッサ閉止弁１２が設けられる。コンプレッサ閉止弁１２の下流側の空気供給ライン１１には、空気供給ライン１１から分岐した枝管２１を介して圧力計１３が接続される。
【００３１】
切替弁９は、コンプレッサ２からの圧縮空気を吸着筒４（または５）に供給する流路と、吸着筒５（または４）からの脱着ガスを排気する流路とを切り替えるものである。
【００３２】
切替弁９は２つの三方弁９ａ、９ｂからなる。三方弁９ａは、コンプレッサ２側がノーマルオープン（ＮＯ）、排気側がノーマルクローズ（ＮＣ）、吸着筒４側がコモン（Ｃ）となるよう設置される。三方弁９ｂも同様である。
【００３３】
三方弁９ａのＮＯは、コンプレッサ閉止弁１２の下流側で分岐した空気供給ライン１１に接続され、三方弁９ｂのＮＯは空気供給ライン１１の下流端に接続される。
【００３４】
三方弁９ａ、９ｂのＮＣには、共用の排気ライン１４が接続され、その排気ライン１４の排気口には、排気音を消音するサイレンサ８が接続される。
【００３５】
吸着筒４、５内の上流側に吸湿剤１５が配置され、下流側には吸着剤３が配置される。吸着剤３はゼオライトからなり、吸湿剤１５は活性アルミナからなる。
【００３６】
また、吸着筒４、５の外周には、酸素濃縮器１の運転停止中に吸着筒４、５を加熱保持するヒーター１６が設置される。
【００３７】
吸着筒４、５は、共用の酸素供給ライン２２を介して図示しないオゾン発生器などに接続される。
【００３８】
酸素供給ライン２２の途中にはバッファタンク６が設けられる。そのバッファタンク６の両端の酸素供給ライン２２には、バッファタンク６を迂回する分岐管２３が接続され、その分岐管２３に予備バッファタンク７が設けられる。
【００３９】
予備バッファタンク７の上流側の分岐管２３には上流側タンク閉止弁１７ａが設けられ、下流側の分岐管２３には下流側タンク閉止弁１７ｂがそれぞれ設けられる。
【００４０】
吸着筒４、５の下流側の酸素供給ライン２２には、各吸着筒４、５内の圧力を調整する圧力調整手段としてのオリフィス１８ａ、１８ｂが設けられる。
【００４１】
バッファタンク６の下流側の酸素供給ライン２２には、オゾン発生器などに供給する高濃度酸素の流量を調整するためのレギュレータ１９が接続され、その下流側には、外気を遮断する下流側閉止弁としてのオゾナイザ閉止弁２０が設けられる。
【００４２】
制御器１０は、コンプレッサ閉止弁１２、三方弁９ａ、９ｂ、上流側タンク閉止弁１７ａ、下流側タンク閉止弁１７ｂ、およびオゾナイザ閉止弁２０の各バルブと、圧力計１３とに接続され、各バルブの開閉制御を行う。
【００４３】
さらに、制御器１０は保管モード設定器１０ａを備える。保管モード設定器１０ａは、酸素濃縮器１の運転停止期間が短いときは、運転停止中の各吸着筒４、５内の圧力を大気圧以上に、酸素濃縮器１の運転停止期間が長いときは、運転停止中の各吸着筒４、５内の圧力をより高く保持するよう制御する。
【００４４】
次に、酸素濃縮器１の運転停止方法を、酸素濃縮器１の動作と共に説明する。
【００４５】
まず、酸素濃縮器１の通常運転時の動作を説明する。
【００４６】
（通常運転時）
酸素濃縮器１の通常運転に先立ち、コンプレッサ閉止弁１２、オゾナイザ閉止弁２０、上流側タンク閉止弁１７ａ、および下流側タンク閉止弁１７ｂは開放しておく。
【００４７】
酸素濃縮器１では、コンプレッサ２からの圧縮空気を、一方の吸着筒に供給して高濃度酸素を製造する（吸着工程）と共に、窒素を吸着した他方の吸着筒を脱着させて脱着ガスをサイレンサ８側に排気し（再生工程）、これを交互に繰り返すことで、高濃度酸素を製造する。
【００４８】
より詳細には、吸着工程では、コンプレッサ２からの圧縮空気がいずれか一方の吸着筒４に導入され、そこで圧縮空気中の窒素が吸着剤３で吸着されて高濃度酸素が生成される。このとき圧縮空気は、ドレンポット（図示せず）で凝縮水が回収された後に吸着筒４に供給され、吸着筒４の吸湿剤１５でさらに除湿され、ほぼ絶乾状態で吸着筒４の吸着剤３に供給される。これにより、吸着剤３が水分を吸着して劣化しないようにされる。
【００４９】
これと同時に、再生工程では、三方弁９ｂで吸着筒５とサイレンサ８側とを連通させることで、吸着工程中の吸着筒４、バッファタンク６、および予備バッファタンク７から製品ガス（高濃度酸素）の一部がパージガスとして吸着筒５に導入される。
【００５０】
これにより、吸着筒５の吸着剤３で吸着した窒素が脱着され、脱着した窒素はパージガスと共にサイレンサ８側に排出されて、吸着筒５の吸着剤３が再生される。さらに、供給されるパージガス（高濃度酸素）はほぼ絶乾状態であり、吸湿剤１５に吸着された水分も脱着される。
【００５１】
以上の吸着工程、再生工程を交互に繰り返して高濃度酸素を連続的に製造する。
【００５２】
この通常運転時、運転停止時に吸着筒４、５内の水分をパージし、かつ吸着筒４、５を大気圧以上に保持するのに十分な量の高濃度酸素を予備バッファタンク７に貯留しておく。十分な量の高濃度酸素が予備バッファタンク７に貯留された後、制御器１０は上流側予備タンク閉止弁１７ａ、下流側予備タンク閉止弁１７ｂを閉じる。
【００５３】
吸着工程と再生工程とを切り替える際、両吸着筒４、５内の圧力を平均化させる均圧工程を行ってもよい。
【００５４】
（運転停止時および運転停止中）
運転停止時、まず、コンプレッサ２の運転を停止する。これと同時に、制御器１０はオゾナイザ閉止弁２０を閉じ、酸素製造を停止する。
【００５５】
その後、制御器１０は上流側予備タンク閉止弁１７ａ、下流側予備タンク閉止弁１７ｂを開き、三方弁９ａ、９ｂを切り替えて各吸着筒４、５とサイレンサ８とを連通させる。
【００５６】
これにより、バッファタンク６および予備バッファタンク７に貯留された高濃度酸素はパージガスとして酸素供給ライン２２、吸着筒４、５、三方弁９ａ、９ｂ、排気ライン１４、サイレンサ８を介して外部に排気され、吸着筒４、５内に残留した窒素および水分がパージされる（図１の点線矢印Ａ、Ｂ）。
【００５７】
このとき、制御器１０に設けられたタイマに、パージ開始からパージ完了までの時間（パージ時間）を設定することで、パージ量を調整してもよい。
【００５８】
第１の実施形態では、パージ完了となるパージ時間を適宜設定することで、パージ完了後に各吸着筒４、５を大気圧以上に保持する。
【００５９】
パージ完了後、制御器１０は、三方弁９ａ、９ｂの大気開放側（排気側）を閉じると共に、コンプレッサ閉止弁１２を閉じる。
【００６０】
これにより、各吸着筒４、５は大気圧以上に保持され、かつ完全に外気から遮断された状態となり、酸素濃縮器１は運転停止となる。
【００６１】
また、パージ完了となるパージ時間を変えることで、パージ完了後に各吸着筒４、５を保持する圧力を変更できる。そこで、採用するバルブ（オゾナイザ閉止弁２０、コンプレッサ閉止弁１２、三方弁９ａ、９ｂ）の弁座漏れ特性に応じて、各吸着筒４、５を加圧保持する圧力を変更可能としてもよい。
【００６２】
第１の実施形態に係る酸素濃縮器の運転停止方法（運転停止時の外部水分流入防止方法）は、コンプレッサ２の運転を停止すると共にオゾナイザ閉止弁２０を閉じ、酸素製造を停止した後、バッファタンク６および予備バッファタンク７からの高濃度酸素を各吸着筒４、５内に供給し、各吸着筒４、５内に残存する水分を大気中に排出したのち、三方弁９ａ、９ｂの大気開放側（排気側）を閉じると共に各吸着筒４、５内を大気圧以上に保持する。
【００６３】
これにより、運転停止中の吸着筒４、５は大気圧以上に保持され、外気圧に変化などがあっても、バルブの弁座漏れによって外気（水分）が吸着筒４、５に浸入することがなく、吸着筒４、５の吸着剤３の劣化を確実に防止できる。
【００６４】
第１の実施形態では、制御器１０に設けたタイマによりパージ量を設定したが、これに限定されず、運転停止中に外気と遮断される閉塞空間中に圧力計（第１の実施形態では圧力計１３）を追加し、その圧力値でパージ量を設定してもよい。
【００６５】
このとき、パージ中に圧力計１３が示す値と、パージ完了後に閉塞空間が到達する圧力とは異なっていてもよく、事前に測定された運転停止中に必要な圧力になる排気中圧力をもってパージ完了とすればよい。
【００６６】
また、運転停止中の吸着筒４、５をヒーター１６により１００〜２００℃程度に加熱保持してもよく、他の熱源による加熱でも良い。
【００６７】
吸着剤３および吸湿剤１５は、温度が高くなると吸着能力が低下する（脱着しやすくなる）性質を有する。よって、酸素濃縮器１の運転停止中の吸着筒４、５をヒーター１６で加熱することで、吸着筒４、５内に残留した窒素や水分が吸着剤３および吸湿剤１５に吸着されることを低減でき、吸着剤３の劣化を防止できる。
【００６８】
さらに、吸着剤３および吸湿剤１５が高温で吸着能力が低下する性質を利用し、酸素製造停止後にパージを行う際にも吸着筒４、５をヒーター１６で加熱し、吸着剤３および吸湿剤１５の水分の脱着をより促進してもよい。
【００６９】
第１の実施形態に係る酸素濃縮器１によれば、第１の実施形態に係る酸素濃縮器の運転停止方法を容易に実施できる。
【００７０】
酸素濃縮器１では、制御器１０の保管モード設定器１０ａにより、酸素濃縮器１の運転停止期間が短いときは、運転停止中に各吸着筒４、５を大気圧以上に保持し、酸素濃縮器１の運転停止期間が長いときは、運転停止中に各吸着筒４、５をより高い圧力で保持するよう制御している。
【００７１】
これにより、運転停止期間が長く、バルブの弁座漏れにより吸着筒４、５の圧力が低下したとしても、運転停止中は常に各吸着筒４、５が大気圧以上に保持され、運転頻度に関係なく吸着剤３の劣化を防止できる。
【００７２】
さらに、酸素濃縮器１の運転停止期間に応じて、各吸着筒４、５を保持する圧力を設定するため、酸素製造停止後に各吸着筒４、５の水分をパージし、各吸着筒を加圧するための高濃度酸素を無駄に製造する必要がなくなる。
【００７３】
ここで、運転停止期間と吸着筒４、５内の残留水分量との関係を説明する。
【００７４】
図２は、◆で示す高頻度運転（１５分を１０回／１日）と、◇で示す低頻度運転（１５分運転を１回／１日）とについて、運転日数と吸着筒４、５の水分残留による重量増加を示すグラフである。
【００７５】
図２に示すように、運転日数１〜６２日では、運転回数が多い高頻度運転の方が、低頻度運転と比較して吸着筒４、５の重量増加が多いが、運転日数６２〜８０日では、高頻度運転よりも低頻度運転の方が吸着筒４、５の重量増加が多くなっている。
【００７６】
横軸は運転回数ではないため、運転１回あたりの増加傾向をみるグラフとはなっていないが、最終的に到達する吸着筒４、５の重量（平衡重量）は低頻度運転の方が大きくなることがわかる。
【００７７】
高頻度運転に比べて、低頻度運転の平衡重量が大きくなる原因として、低頻度運転の方が運転停止期間が長くなり、吸着筒４、５内に残留した水分が吸着剤３により強く吸着され、次回運転時に再生しにくくなっているためだと考えられる。そのため、排出されなかった水分が吸着筒４、５内に残留し、吸着筒４、５の重量が増加していると考えられる。
【００７８】
さらに、酸素濃縮器１の運転停止中にバルブの弁座漏れにより水分が吸着筒４、５内に浸入していることも考えられる。
【００７９】
そこで、第１の実施形態に係る酸素濃縮器１では、制御器１０の保管モード設定器１０ａにより、酸素濃縮器１の運転停止期間が短いときは、運転停止中に各吸着筒４、５を大気圧以上に保持し、酸素濃縮器１の運転停止期間が長いときは、運転停止中に各吸着筒４、５をより高い圧力で保持するよう制御した。
【００８０】
第１の実施形態では、予備バッファタンク７を設けて酸素製造停止後に各吸着筒４、５内の水分をパージし、各吸着筒４、５を加圧するための高濃度酸素を貯留したが、バッファタンク６の容量を増量し、酸素製造停止後に各吸着筒４、５内の水分をパージし、かつパージ完了後に各吸着筒４、５内の圧力を大気圧以上とするのに十分な容量を有するようにしてもよい。
【００８１】
また、オゾナイザ閉止弁２０と各吸着筒４、５間の酸素供給ライン２２の配管に容量を持たせて、バッファタンク６の容量を補ってもよい。
【００８２】
さらに、バッファタンク６と並列に複数の予備バッファタンク７を設けてもよい。その際、予め設定した運転停止期間から必要となる吸着筒４、５の保持圧力を設定し、その保持圧力に応じて、通常運転中に必要な個数の予備バッファタンク７に高濃度酸素を蓄え、酸素製造停止後に必要な時間あるいは圧力までパージすることで、保管用の製品ガス（高濃度酸素）の製造量を最適化してもよい。
【００８３】
切替弁９とコンプレッサ閉止弁１２は、酸素濃縮器１の運転停止中に外気を遮断するための構成であるが、切替弁９に４つの二方弁を用いることで、コンプレッサ閉止弁１２を不要とすることもできる。
【００８４】
コンプレッサ２が運転停止時に外気と閉になる構成であれば、コンプレッサ閉止弁１２を不要とすることができる。
【００８５】
また、外気に通じる各系統（空気供給ライン１１、排気ライン１４、酸素供給ライン２２）にバルブを２個以上設け、その２個のバルブ間に閉塞空間を構成し、その狭い閉塞空間のみ加圧保持してもよい。これにより、少ない製品ガスで、外気（水分）の浸入を防止できる。
【００８６】
次に、第２の実施形態を説明する。
【００８７】
図３は、第２の実施形態に係る酸素濃縮器３１の概略図である。
【００８８】
図３に示すように、酸素濃縮器３１は、基本的に図１の酸素濃縮器１と同じ構成であり、吸着筒４の上流側に吸湿筒３２、吸着筒５の上流側に吸湿筒３３をそれぞれ設け、各吸湿筒３２、３３内の上流側に吸湿剤１５を充填すると共に、その下流側に精密取り除湿用の吸湿剤として吸湿筒内吸着剤３４を充填したものである。吸着筒４、５内には吸湿剤１５を充填せず、吸着剤３のみを充填する。
【００８９】
第２の実施形態では、吸着筒４、５と別に吸湿筒３２、３３を設けることで、吸着剤３と吸湿剤１５とが直接接触しないよう構成されている。
【００９０】
これにより、吸湿剤１５に残留した水分が吸着剤３に拡散することを防止でき、通常運転時および運転停止中に吸着剤３が劣化するのをより確実に防止できる。
【００９１】
第２の実施形態では、吸湿筒３２、３３内に吸湿剤１５および吸湿筒内吸着剤３４を充填したが、吸湿剤１５のみ充填してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の好適な第１の実施形態を示す酸素濃縮器の概略図である。
【図２】酸素濃縮器の運転頻度を変えたときの、運転停止期間と残留水分との関係を示す図である。
【図３】第２の実施形態を示す酸素濃縮器の概略図である。
【図４】従来の酸素濃縮器の概略図である。
【符号の説明】
【００９３】
１ 酸素濃縮器
２ コンプレッサ
３ 吸着剤
４、５ 吸着筒
６ バッファタンク
８ サイレンサ
９ 切替弁
２０ オゾナイザ閉止弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気から窒素を吸着して酸素を製造する酸素濃縮器の運転停止方法および酸素濃縮器に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸素濃縮器は、窒素を選択的に吸着する吸着剤を充填した複数の吸着筒を用いて、この吸着筒のいずれかに圧縮空気を供給して酸素を製造し、他方で窒素を吸着した吸着筒を脱着し、これを交互に繰り返して酸素を製造する装置である。
【０００３】
図４の酸素濃縮器４１は、ＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）方式を用いたＰＳＡ酸素濃縮器であり、窒素を選択的に吸着するゼオライトなどの吸着剤４２をそれぞれ充填した、２つの吸着筒４３が備わっている。ゼオライトなどの窒素吸着剤４２は親水性であり、長期的な使用により大気中の水分を吸着すると、窒素吸着性能が低下することが知られている。
【０００４】
酸素濃縮器４１では、コンプレッサ４４で一方の吸着筒４３に高圧の空気を供給して、空気中の窒素を吸着剤４２に吸着させて分離する吸着工程と、他方の吸着筒４３の圧力を下げることで、吸着した窒素を放出し吸着剤４２の再生を行う再生工程（脱着工程）とを繰り返し、高濃度酸素を連続的に製造している。
【０００５】
製造された高濃度酸素は、圧力や流量や濃度の変動を軽減するため、吸着筒４３より下流側に設置されたバッファタンク４５に蓄えられる。
【０００６】
吸着工程で製造された、あるいは、バッファタンク４５に蓄えられた高濃度酸素の一部は、再生工程で排気側に大気開放された吸着筒４３に導入され、吸着剤４２に吸着した窒素のパージを促進する。
【０００７】
吸着筒４３に供給する圧縮空気は、大気中の水分を含んでいるので、コンプレッサ４５の出口にドレンポット（図示せず）などを設置して、凝縮した水分を除去する機構が採用されている（ドレンポットが設置されない場合もある）。また、ドレンポットで凝縮されずに蒸気として吸着筒４３に送られた水分は、各吸着筒４３の上流に設置された吸湿剤４６で除去される。
【０００８】
吸着剤４２の上流に設置された吸湿剤４６で吸着した水分は、再生工程時に大気開放することで脱着すると共に、製品ガスである乾燥酸素の一部を導入することでパージされる。
【０００９】
酸素濃縮器４１の通常運転時のパージガス量は、吸着剤４２で吸着した窒素ガスのパージを考慮して決定されるため、吸湿剤４６で吸着した水分を完全に脱着できていない。
【００１０】
そこで、運転停止時には、バッファタンク４５に蓄えられた乾燥酸素を利用して、通常運転時のパージガス量の１．５〜４倍の流量のパージガスを流し、水分脱着をさらに促進する（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
十分な水分パージが完了した後、吸着筒４３に接続されたコンプレッサ側ライン、排気側ライン、バッファタンク側ラインのそれぞれのバルブを閉じることにより、外部からの水分浸入を防止する。
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−１８０８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、一般的にバルブのリークを完全に防止することは不可能である。例えば、空気用のプロセスバルブでは、作用する圧力によるが、オリフィス径が数ｍｍのバルブでは最大０．２ｃｍ３／ｍｉｎ（ＡＮＲ）、オリフィス径が十数ｍｍのバルブでは最大１ｃｍ３／ｍｉｎ（ＡＮＲ）程度の弁座漏れの発生するバルブがある。従って、長期間の運転停止中には、外気圧の変化などによって、大気側からの若干の空気（水分）の浸入は避けられない。
【００１４】
また、運転停止期間が長い方が、ゼオライトは水分を強く吸着し、脱着再生しがたくなることがわかっている。従って、運転停止期間が長期間である場合には、外気からの水分浸入が少量であっても、窒素吸着能力が低下する。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、外気圧などに変化があっても、バルブの弁座漏れによって水分が吸着筒に浸入することがなく、吸着筒の劣化を確実に防止できる酸素濃縮器の運転停止方法および酸素濃縮器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、コンプレッサからの圧縮空気を、窒素を選択的に吸着する吸着剤が充填された複数の吸着筒のいずれかに供給して酸素を製造すると共に、これをバッファタンクに貯留し、他方窒素を吸着した吸着筒をサイレンサを介して大気側に連通させると共に、上記バッファタンクから酸素を供給して吸着した窒素を脱着させて再生し、これを交互に繰り返して酸素を連続的に製造する酸素濃縮器の運転停止方法において、上記コンプレッサの運転を停止すると共に上記バッファタンクの吐出側に接続した閉止弁を閉じ、酸素製造を停止した後、上記バッファタンクからの酸素を各吸着筒内に供給し、各吸着筒内に残存する水分を上記サイレンサを介して大気中に排出した後、上記吸着筒の大気側の切替弁を閉じると共に各吸着筒を大気圧以上に保持する酸素濃縮器の運転停止方法である。
【００１７】
請求項２の発明は、上記吸着筒を大気圧以上に保持すると共に、上記吸着筒を所定の温度に加熱保持する請求項１に記載の酸素濃縮器の運転停止方法である。
【００１８】
請求項３の発明は、空気を圧縮するコンプレッサと、窒素を選択的に吸着する吸着剤が充填された複数の吸着筒と、その吸着筒で濃縮した酸素を貯留するバッファタンクと、上記吸着筒の大気側に設置されたサイレンサと、上記コンプレッサからの圧縮空気をいずれかの吸着筒に交互に供給して吸着させると共に、窒素を吸着した他の吸着筒を脱着させて脱着ガスをサイレンサを介して排気するための切替弁とを備えた酸素濃縮器において、上記バッファタンクの吐出側に閉止弁を接続し、上記吸着筒に上記サイレンサ側がノーマルクローズとなるよう上記切替弁を接続して構成し、かつ酸素製造停止後に、上記コンプレッサを停止すると共に上記閉止弁を閉とし、上記バッファタンク内の酸素を各吸着筒と上記切替弁とを介して上記サイレンサ側に流して各吸着筒内の水分を外部に排出した後、各吸着筒を大気圧以上に保持するよう上記切替弁を閉とする制御手段を備えた酸素濃縮器である。
【００１９】
請求項４の発明は、上記バッファタンクと並列に、酸素製造停止後に各吸着筒内の水分をパージする酸素を貯留しておく少なくとも１つの予備バッファタンクを設けた請求項３に記載の酸素濃縮器である。
【００２０】
請求項５の発明は、上記バッファタンクは、酸素製造停止後に各吸着筒をパージし、かつパージ終了後に各吸着筒内の圧力を大気圧以上とするのに十分な容量を有する請求項３に記載の酸素濃縮器である。
【００２１】
請求項６の発明は、上記制御手段は、上記酸素濃縮器の運転停止期間が短いときは、運転停止中に各吸着筒を大気圧以上に保持し、上記酸素濃縮器の運転停止期間が長いときは、運転停止中に各吸着筒を大気圧より高い圧力で保持するよう制御する請求項３〜５いずれかに記載の酸素濃縮器である。
【００２２】
請求項７の発明は、上記吸着筒内の下流側に上記吸着剤が配置されると共に、上記吸着筒内の上流側に吸湿剤が配置される請求項３〜６いずれかに記載の酸素濃縮器である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、外気圧などに変化があっても、バルブの弁座漏れによって水分が吸着筒に浸入することがなく、吸着筒の劣化を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２５】
まず、酸素濃縮器の運転停止方法に用いる酸素濃縮器を説明する。
【００２６】
第１の実施形態に用いられる酸素濃縮器は、ＰＳＡ方式により酸素を濃縮するＰＳＡ酸素濃縮器であり、例えば、オゾン発生器などに適用される。
【００２７】
図１は、本発明の好適な第１の実施形態を示す酸素濃縮器の概略図である。
【００２８】
図１に示すように、第１の実施形態に係る酸素濃縮器１は、空気を圧縮するコンプレッサ２と、窒素を選択的に吸着する吸着剤３が充填された２つの吸着筒４、５と、その吸着筒４、５で濃縮した高濃度酸素を貯留するバッファタンク（第１バッファタンク）６と、バッファタンク６と並列に配置された予備バッファタンク（第２バッファタンク）７と、吸着筒４、５の大気開放側（排気側）に設置されたサイレンサ８と、上記コンプレッサ２からの圧縮空気をいずれかの吸着筒に交互に供給して吸着させると共に、窒素を吸着した他の吸着筒を脱着させて脱着ガスをサイレンサ８を介して排気するための切替弁９と、その切替弁９の開閉制御などを行う制御手段としての制御器１０とを備える。
【００２９】
コンプレッサ２は、例えば、電動式のダイヤフラムコンプレッサからなる容積型コンプレッサである。そのコンプレッサ２と切替弁９間、切替弁９と吸着筒４、５間は、流路となる配管などの空気供給ライン１１で接続される。
【００３０】
空気供給ライン１１には、外気を遮断する上流側閉止弁としてのコンプレッサ閉止弁１２が設けられる。コンプレッサ閉止弁１２の下流側の空気供給ライン１１には、空気供給ライン１１から分岐した枝管２１を介して圧力計１３が接続される。
【００３１】
切替弁９は、コンプレッサ２からの圧縮空気を吸着筒４（または５）に供給する流路と、吸着筒５（または４）からの脱着ガスを排気する流路とを切り替えるものである。
【００３２】
切替弁９は２つの三方弁９ａ、９ｂからなる。三方弁９ａは、コンプレッサ２側がノーマルオープン（ＮＯ）、排気側がノーマルクローズ（ＮＣ）、吸着筒４側がコモン（Ｃ）となるよう設置される。三方弁９ｂも同様である。
【００３３】
三方弁９ａのＮＯは、コンプレッサ閉止弁１２の下流側で分岐した空気供給ライン１１に接続され、三方弁９ｂのＮＯは空気供給ライン１１の下流端に接続される。
【００３４】
三方弁９ａ、９ｂのＮＣには、共用の排気ライン１４が接続され、その排気ライン１４の排気口には、排気音を消音するサイレンサ８が接続される。
【００３５】
吸着筒４、５内の上流側に吸湿剤１５が配置され、下流側には吸着剤３が配置される。吸着剤３はゼオライトからなり、吸湿剤１５は活性アルミナからなる。
【００３６】
また、吸着筒４、５の外周には、酸素濃縮器１の運転停止中に吸着筒４、５を加熱保持するヒーター１６が設置される。
【００３７】
吸着筒４、５は、共用の酸素供給ライン２２を介して図示しないオゾン発生器などに接続される。
【００３８】
酸素供給ライン２２の途中にはバッファタンク６が設けられる。そのバッファタンク６の両端の酸素供給ライン２２には、バッファタンク６を迂回する分岐管２３が接続され、その分岐管２３に予備バッファタンク７が設けられる。
【００３９】
予備バッファタンク７の上流側の分岐管２３には上流側タンク閉止弁１７ａが設けられ、下流側の分岐管２３には下流側タンク閉止弁１７ｂがそれぞれ設けられる。
【００４０】
吸着筒４、５の下流側の酸素供給ライン２２には、各吸着筒４、５内の圧力を調整する圧力調整手段としてのオリフィス１８ａ、１８ｂが設けられる。
【００４１】
バッファタンク６の下流側の酸素供給ライン２２には、オゾン発生器などに供給する高濃度酸素の流量を調整するためのレギュレータ１９が接続され、その下流側には、外気を遮断する下流側閉止弁としてのオゾナイザ閉止弁２０が設けられる。
【００４２】
制御器１０は、コンプレッサ閉止弁１２、三方弁９ａ、９ｂ、上流側タンク閉止弁１７ａ、下流側タンク閉止弁１７ｂ、およびオゾナイザ閉止弁２０の各バルブと、圧力計１３とに接続され、各バルブの開閉制御を行う。
【００４３】
さらに、制御器１０は保管モード設定器１０ａを備える。保管モード設定器１０ａは、酸素濃縮器１の運転停止期間が短いときは、運転停止中の各吸着筒４、５内の圧力を大気圧以上に、酸素濃縮器１の運転停止期間が長いときは、運転停止中の各吸着筒４、５内の圧力をより高く保持するよう制御する。
【００４４】
次に、酸素濃縮器１の運転停止方法を、酸素濃縮器１の動作と共に説明する。
【００４５】
まず、酸素濃縮器１の通常運転時の動作を説明する。
【００４６】
（通常運転時）
酸素濃縮器１の通常運転に先立ち、コンプレッサ閉止弁１２、オゾナイザ閉止弁２０、上流側タンク閉止弁１７ａ、および下流側タンク閉止弁１７ｂは開放しておく。
【００４７】
酸素濃縮器１では、コンプレッサ２からの圧縮空気を、一方の吸着筒に供給して高濃度酸素を製造する（吸着工程）と共に、窒素を吸着した他方の吸着筒を脱着させて脱着ガスをサイレンサ８側に排気し（再生工程）、これを交互に繰り返すことで、高濃度酸素を製造する。
【００４８】
より詳細には、吸着工程では、コンプレッサ２からの圧縮空気がいずれか一方の吸着筒４に導入され、そこで圧縮空気中の窒素が吸着剤３で吸着されて高濃度酸素が生成される。このとき圧縮空気は、ドレンポット（図示せず）で凝縮水が回収された後に吸着筒４に供給され、吸着筒４の吸湿剤１５でさらに除湿され、ほぼ絶乾状態で吸着筒４の吸着剤３に供給される。これにより、吸着剤３が水分を吸着して劣化しないようにされる。
【００４９】
これと同時に、再生工程では、三方弁９ｂで吸着筒５とサイレンサ８側とを連通させることで、吸着工程中の吸着筒４、バッファタンク６、および予備バッファタンク７から製品ガス（高濃度酸素）の一部がパージガスとして吸着筒５に導入される。
【００５０】
これにより、吸着筒５の吸着剤３で吸着した窒素が脱着され、脱着した窒素はパージガスと共にサイレンサ８側に排出されて、吸着筒５の吸着剤３が再生される。さらに、供給されるパージガス（高濃度酸素）はほぼ絶乾状態であり、吸湿剤１５に吸着された水分も脱着される。
【００５１】
以上の吸着工程、再生工程を交互に繰り返して高濃度酸素を連続的に製造する。
【００５２】
この通常運転時、運転停止時に吸着筒４、５内の水分をパージし、かつ吸着筒４、５を大気圧以上に保持するのに十分な量の高濃度酸素を予備バッファタンク７に貯留しておく。十分な量の高濃度酸素が予備バッファタンク７に貯留された後、制御器１０は上流側予備タンク閉止弁１７ａ、下流側予備タンク閉止弁１７ｂを閉じる。
【００５３】
吸着工程と再生工程とを切り替える際、両吸着筒４、５内の圧力を平均化させる均圧工程を行ってもよい。
【００５４】
（運転停止時および運転停止中）
運転停止時、まず、コンプレッサ２の運転を停止する。これと同時に、制御器１０はオゾナイザ閉止弁２０を閉じ、酸素製造を停止する。
【００５５】
その後、制御器１０は上流側予備タンク閉止弁１７ａ、下流側予備タンク閉止弁１７ｂを開き、三方弁９ａ、９ｂを切り替えて各吸着筒４、５とサイレンサ８とを連通させる。
【００５６】
これにより、バッファタンク６および予備バッファタンク７に貯留された高濃度酸素はパージガスとして酸素供給ライン２２、吸着筒４、５、三方弁９ａ、９ｂ、排気ライン１４、サイレンサ８を介して外部に排気され、吸着筒４、５内に残留した窒素および水分がパージされる（図１の点線矢印Ａ、Ｂ）。
【００５７】
このとき、制御器１０に設けられたタイマに、パージ開始からパージ完了までの時間（パージ時間）を設定することで、パージ量を調整してもよい。
【００５８】
第１の実施形態では、パージ完了となるパージ時間を適宜設定することで、パージ完了後に各吸着筒４、５を大気圧以上に保持する。
【００５９】
パージ完了後、制御器１０は、三方弁９ａ、９ｂの大気開放側（排気側）を閉じると共に、コンプレッサ閉止弁１２を閉じる。
【００６０】
これにより、各吸着筒４、５は大気圧以上に保持され、かつ完全に外気から遮断された状態となり、酸素濃縮器１は運転停止となる。
【００６１】
また、パージ完了となるパージ時間を変えることで、パージ完了後に各吸着筒４、５を保持する圧力を変更できる。そこで、採用するバルブ（オゾナイザ閉止弁２０、コンプレッサ閉止弁１２、三方弁９ａ、９ｂ）の弁座漏れ特性に応じて、各吸着筒４、５を加圧保持する圧力を変更可能としてもよい。
【００６２】
第１の実施形態に係る酸素濃縮器の運転停止方法（運転停止時の外部水分流入防止方法）は、コンプレッサ２の運転を停止すると共にオゾナイザ閉止弁２０を閉じ、酸素製造を停止した後、バッファタンク６および予備バッファタンク７からの高濃度酸素を各吸着筒４、５内に供給し、各吸着筒４、５内に残存する水分を大気中に排出したのち、三方弁９ａ、９ｂの大気開放側（排気側）を閉じると共に各吸着筒４、５内を大気圧以上に保持する。
【００６３】
これにより、運転停止中の吸着筒４、５は大気圧以上に保持され、外気圧に変化などがあっても、バルブの弁座漏れによって外気（水分）が吸着筒４、５に浸入することがなく、吸着筒４、５の吸着剤３の劣化を確実に防止できる。
【００６４】
第１の実施形態では、制御器１０に設けたタイマによりパージ量を設定したが、これに限定されず、運転停止中に外気と遮断される閉塞空間中に圧力計（第１の実施形態では圧力計１３）を追加し、その圧力値でパージ量を設定してもよい。
【００６５】
このとき、パージ中に圧力計１３が示す値と、パージ完了後に閉塞空間が到達する圧力とは異なっていてもよく、事前に測定された運転停止中に必要な圧力になる排気中圧力をもってパージ完了とすればよい。
【００６６】
また、運転停止中の吸着筒４、５をヒーター１６により１００〜２００℃程度に加熱保持してもよく、他の熱源による加熱でも良い。
【００６７】
吸着剤３および吸湿剤１５は、温度が高くなると吸着能力が低下する（脱着しやすくなる）性質を有する。よって、酸素濃縮器１の運転停止中の吸着筒４、５をヒーター１６で加熱することで、吸着筒４、５内に残留した窒素や水分が吸着剤３および吸湿剤１５に吸着されることを低減でき、吸着剤３の劣化を防止できる。
【００６８】
さらに、吸着剤３および吸湿剤１５が高温で吸着能力が低下する性質を利用し、酸素製造停止後にパージを行う際にも吸着筒４、５をヒーター１６で加熱し、吸着剤３および吸湿剤１５の水分の脱着をより促進してもよい。
【００６９】
第１の実施形態に係る酸素濃縮器１によれば、第１の実施形態に係る酸素濃縮器の運転停止方法を容易に実施できる。
【００７０】
酸素濃縮器１では、制御器１０の保管モード設定器１０ａにより、酸素濃縮器１の運転停止期間が短いときは、運転停止中に各吸着筒４、５を大気圧以上に保持し、酸素濃縮器１の運転停止期間が長いときは、運転停止中に各吸着筒４、５をより高い圧力で保持するよう制御している。
【００７１】
これにより、運転停止期間が長く、バルブの弁座漏れにより吸着筒４、５の圧力が低下したとしても、運転停止中は常に各吸着筒４、５が大気圧以上に保持され、運転頻度に関係なく吸着剤３の劣化を防止できる。
【００７２】
さらに、酸素濃縮器１の運転停止期間に応じて、各吸着筒４、５を保持する圧力を設定するため、酸素製造停止後に各吸着筒４、５の水分をパージし、各吸着筒を加圧するための高濃度酸素を無駄に製造する必要がなくなる。
【００７３】
ここで、運転停止期間と吸着筒４、５内の残留水分量との関係を説明する。
【００７４】
図２は、◆で示す高頻度運転（１５分を１０回／１日）と、◇で示す低頻度運転（１５分運転を１回／１日）とについて、運転日数と吸着筒４、５の水分残留による重量増加を示すグラフである。
【００７５】
図２に示すように、運転日数１〜６２日では、運転回数が多い高頻度運転の方が、低頻度運転と比較して吸着筒４、５の重量増加が多いが、運転日数６２〜８０日では、高頻度運転よりも低頻度運転の方が吸着筒４、５の重量増加が多くなっている。
【００７６】
横軸は運転回数ではないため、運転１回あたりの増加傾向をみるグラフとはなっていないが、最終的に到達する吸着筒４、５の重量（平衡重量）は低頻度運転の方が大きくなることがわかる。
【００７７】
高頻度運転に比べて、低頻度運転の平衡重量が大きくなる原因として、低頻度運転の方が運転停止期間が長くなり、吸着筒４、５内に残留した水分が吸着剤３により強く吸着され、次回運転時に再生しにくくなっているためだと考えられる。そのため、排出されなかった水分が吸着筒４、５内に残留し、吸着筒４、５の重量が増加していると考えられる。
【００７８】
さらに、酸素濃縮器１の運転停止中にバルブの弁座漏れにより水分が吸着筒４、５内に浸入していることも考えられる。
【００７９】
そこで、第１の実施形態に係る酸素濃縮器１では、制御器１０の保管モード設定器１０ａにより、酸素濃縮器１の運転停止期間が短いときは、運転停止中に各吸着筒４、５を大気圧以上に保持し、酸素濃縮器１の運転停止期間が長いときは、運転停止中に各吸着筒４、５をより高い圧力で保持するよう制御した。
【００８０】
第１の実施形態では、予備バッファタンク７を設けて酸素製造停止後に各吸着筒４、５内の水分をパージし、各吸着筒４、５を加圧するための高濃度酸素を貯留したが、バッファタンク６の容量を増量し、酸素製造停止後に各吸着筒４、５内の水分をパージし、かつパージ完了後に各吸着筒４、５内の圧力を大気圧以上とするのに十分な容量を有するようにしてもよい。
【００８１】
また、オゾナイザ閉止弁２０と各吸着筒４、５間の酸素供給ライン２２の配管に容量を持たせて、バッファタンク６の容量を補ってもよい。
【００８２】
さらに、バッファタンク６と並列に複数の予備バッファタンク７を設けてもよい。その際、予め設定した運転停止期間から必要となる吸着筒４、５の保持圧力を設定し、その保持圧力に応じて、通常運転中に必要な個数の予備バッファタンク７に高濃度酸素を蓄え、酸素製造停止後に必要な時間あるいは圧力までパージすることで、保管用の製品ガス（高濃度酸素）の製造量を最適化してもよい。
【００８３】
切替弁９とコンプレッサ閉止弁１２は、酸素濃縮器１の運転停止中に外気を遮断するための構成であるが、切替弁９に４つの二方弁を用いることで、コンプレッサ閉止弁１２を不要とすることもできる。
【００８４】
コンプレッサ２が運転停止時に外気と閉になる構成であれば、コンプレッサ閉止弁１２を不要とすることができる。
【００８５】
また、外気に通じる各系統（空気供給ライン１１、排気ライン１４、酸素供給ライン２２）にバルブを２個以上設け、その２個のバルブ間に閉塞空間を構成し、その狭い閉塞空間のみ加圧保持してもよい。これにより、少ない製品ガスで、外気（水分）の浸入を防止できる。
【００８６】
次に、第２の実施形態を説明する。
【００８７】
図３は、第２の実施形態に係る酸素濃縮器３１の概略図である。
【００８８】
図３に示すように、酸素濃縮器３１は、基本的に図１の酸素濃縮器１と同じ構成であり、吸着筒４の上流側に吸湿筒３２、吸着筒５の上流側に吸湿筒３３をそれぞれ設け、各吸湿筒３２、３３内の上流側に吸湿剤１５を充填すると共に、その下流側に精密取り除湿用の吸湿剤として吸湿筒内吸着剤３４を充填したものである。吸着筒４、５内には吸湿剤１５を充填せず、吸着剤３のみを充填する。
【００８９】
第２の実施形態では、吸着筒４、５と別に吸湿筒３２、３３を設けることで、吸着剤３と吸湿剤１５とが直接接触しないよう構成されている。
【００９０】
これにより、吸湿剤１５に残留した水分が吸着剤３に拡散することを防止でき、通常運転時および運転停止中に吸着剤３が劣化するのをより確実に防止できる。
【００９１】
第２の実施形態では、吸湿筒３２、３３内に吸湿剤１５および吸湿筒内吸着剤３４を充填したが、吸湿剤１５のみ充填してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の好適な第１の実施形態を示す酸素濃縮器の概略図である。
【図２】酸素濃縮器の運転頻度を変えたときの、運転停止期間と残留水分との関係を示す図である。
【図３】第２の実施形態を示す酸素濃縮器の概略図である。
【図４】従来の酸素濃縮器の概略図である。
【符号の説明】
【００９３】
１ 酸素濃縮器
２ コンプレッサ
３ 吸着剤
４、５ 吸着筒
６ バッファタンク
８ サイレンサ
９ 切替弁
２０ オゾナイザ閉止弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサからの圧縮空気を、窒素を選択的に吸着する吸着剤が充填された複数の吸着筒のいずれかに供給して酸素を製造すると共に、これをバッファタンクに貯留し、他方窒素を吸着した吸着筒をサイレンサを介して大気側に連通させると共に、上記バッファタンクから酸素を供給して吸着した窒素を脱着させて再生し、これを交互に繰り返して酸素を連続的に製造する酸素濃縮器の運転停止方法において、
上記コンプレッサの運転を停止すると共に上記バッファタンクの吐出側に接続した閉止弁を閉じ、酸素製造を停止した後、
上記バッファタンクからの酸素を各吸着筒内に供給し、各吸着筒内に残存する水分を上記サイレンサを介して大気中に排出した後、
上記吸着筒の大気側の切替弁を閉じると共に各吸着筒を大気圧以上に保持することを特徴とする酸素濃縮器の運転停止方法。
【請求項２】
上記吸着筒を大気圧以上に保持すると共に、上記吸着筒を所定の温度に加熱保持する請求項１に記載の酸素濃縮器の運転停止方法。
【請求項３】
空気を圧縮するコンプレッサと、窒素を選択的に吸着する吸着剤が充填された複数の吸着筒と、その吸着筒で濃縮した酸素を貯留するバッファタンクと、上記吸着筒の大気側に設置されたサイレンサと、上記コンプレッサからの圧縮空気をいずれかの吸着筒に交互に供給して吸着させると共に、窒素を吸着した他の吸着筒を脱着させて脱着ガスをサイレンサを介して排気するための切替弁とを備えた酸素濃縮器において、
上記バッファタンクの吐出側に閉止弁を接続し、上記吸着筒に上記サイレンサ側がノーマルクローズとなるよう上記切替弁を接続して構成し、かつ酸素製造停止後に、上記コンプレッサを停止すると共に上記閉止弁を閉とし、上記バッファタンク内の酸素を各吸着筒と上記切替弁とを介して上記サイレンサ側に流して各吸着筒内の水分を外部に排出した後、各吸着筒を大気圧以上に保持するよう上記切替弁を閉とする制御手段を備えたことを特徴とする酸素濃縮器。
【請求項４】
上記バッファタンクと並列に、酸素製造停止後に各吸着筒内の水分をパージする酸素を貯留しておく少なくとも１つの予備バッファタンクを設けた請求項３に記載の酸素濃縮器。
【請求項５】
上記バッファタンクは、酸素製造停止後に各吸着筒をパージし、かつパージ終了後に各吸着筒内の圧力を大気圧以上とするのに十分な容量を有する請求項３に記載の酸素濃縮器。
【請求項６】
上記制御手段は、上記酸素濃縮器の運転停止期間が短いときは、運転停止中に各吸着筒を大気圧以上に保持し、上記酸素濃縮器の運転停止期間が長いときは、運転停止中に各吸着筒を大気圧より高い圧力で保持するよう制御する請求項３〜５いずれかに記載の酸素濃縮器。
【請求項７】
上記吸着筒内の下流側に上記吸着剤が配置されると共に、上記吸着筒内の上流側に吸湿剤が配置される請求項３〜６いずれかに記載の酸素濃縮器。
【請求項１】
コンプレッサからの圧縮空気を、窒素を選択的に吸着する吸着剤が充填された複数の吸着筒のいずれかに供給して酸素を製造すると共に、これをバッファタンクに貯留し、他方窒素を吸着した吸着筒をサイレンサを介して大気側に連通させると共に、上記バッファタンクから酸素を供給して吸着した窒素を脱着させて再生し、これを交互に繰り返して酸素を連続的に製造する酸素濃縮器の運転停止方法において、
上記コンプレッサの運転を停止すると共に上記バッファタンクの吐出側に接続した閉止弁を閉じ、酸素製造を停止した後、
上記バッファタンクからの酸素を各吸着筒内に供給し、各吸着筒内に残存する水分を上記サイレンサを介して大気中に排出した後、
上記吸着筒の大気側の切替弁を閉じると共に各吸着筒を大気圧以上に保持することを特徴とする酸素濃縮器の運転停止方法。
【請求項２】
上記吸着筒を大気圧以上に保持すると共に、上記吸着筒を所定の温度に加熱保持する請求項１に記載の酸素濃縮器の運転停止方法。
【請求項３】
空気を圧縮するコンプレッサと、窒素を選択的に吸着する吸着剤が充填された複数の吸着筒と、その吸着筒で濃縮した酸素を貯留するバッファタンクと、上記吸着筒の大気側に設置されたサイレンサと、上記コンプレッサからの圧縮空気をいずれかの吸着筒に交互に供給して吸着させると共に、窒素を吸着した他の吸着筒を脱着させて脱着ガスをサイレンサを介して排気するための切替弁とを備えた酸素濃縮器において、
上記バッファタンクの吐出側に閉止弁を接続し、上記吸着筒に上記サイレンサ側がノーマルクローズとなるよう上記切替弁を接続して構成し、かつ酸素製造停止後に、上記コンプレッサを停止すると共に上記閉止弁を閉とし、上記バッファタンク内の酸素を各吸着筒と上記切替弁とを介して上記サイレンサ側に流して各吸着筒内の水分を外部に排出した後、各吸着筒を大気圧以上に保持するよう上記切替弁を閉とする制御手段を備えたことを特徴とする酸素濃縮器。
【請求項４】
上記バッファタンクと並列に、酸素製造停止後に各吸着筒内の水分をパージする酸素を貯留しておく少なくとも１つの予備バッファタンクを設けた請求項３に記載の酸素濃縮器。
【請求項５】
上記バッファタンクは、酸素製造停止後に各吸着筒をパージし、かつパージ終了後に各吸着筒内の圧力を大気圧以上とするのに十分な容量を有する請求項３に記載の酸素濃縮器。
【請求項６】
上記制御手段は、上記酸素濃縮器の運転停止期間が短いときは、運転停止中に各吸着筒を大気圧以上に保持し、上記酸素濃縮器の運転停止期間が長いときは、運転停止中に各吸着筒を大気圧より高い圧力で保持するよう制御する請求項３〜５いずれかに記載の酸素濃縮器。
【請求項７】
上記吸着筒内の下流側に上記吸着剤が配置されると共に、上記吸着筒内の上流側に吸湿剤が配置される請求項３〜６いずれかに記載の酸素濃縮器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−３９６８６（Ｐ２００９−３９６８６Ａ）
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０９７０２（Ｐ２００７−２０９７０２）
【出願日】平成１９年８月１０日（２００７．８．１０）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月１０日（２００７．８．１０）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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