JPS6079150A

JPS6079150A - 酸素濃縮装置

Info

Publication number: JPS6079150A
Application number: JP58186112A
Authority: JP
Inventors: Shogo Watanabe; 渡辺　正五; Shinichi Tamura; 伸一田村
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1983-10-04
Filing date: 1983-10-04
Publication date: 1985-05-04

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、酸素濃縮装置の改良に関する。

（従来技術）従来、第１図に示すような自動車の内燃機関において、
エアポンプ１から加圧空気を供給して、脱湿器２の吸湿
剤３及び炭酸ガス吸着剤４により、水分（Ｎ２０）及び
炭酸ガス（Ｃ０２）を順次に吸着して取り除き、ついで
、窒素分離器５の窒素吸着剤６により窒素（Ｎ２）を吸
着して取り除いた後の濃縮された酸素（０２）を、混合
器７に取り出して、エンジン８に供給する一方、この吸
着工程の終了後、脱湿器２の前段の加圧空気供給口９を
大気に開放し、若しくは真空ポンプ１０でひき、濃縮酸
素等を逆流させることにより、吸着工程で各吸湿。

吸着剤３，４．６に吸着された水分、炭酸ガス。

窒素等を吸湿、吸着剤３，４．６から分離させて外部に
放出する脱着工程を行なうようにした酸素濃縮装置が提
案されている（特公昭５５−４５７３７号公報参照）。

ところで、上記従来技術での脱湿器２と窒素分離器５の
“運転時゛における器内の吸着成分の分布は、第２図（
ａ）及び第２図（ｂ）に示す如く、容器２゜５内の範囲
にとどまるようになっているが、“停止時”における器
内の吸着成分の分布は、第３図（、）及び第３図（ｂ）
に示す如くになる。

即ち、“停止時゛においては、脱湿器２と窒素分離器５
を大気に開放して内圧を抜くので、これにより相当の脱
着工程が進行するものの完全ではな（１゜そして、この脱着不完全のまま放置しておくと、脱湿器
２内の炭酸ガス（ＣＯ２）が窒素分離器５内の窒素（Ｎ
２）の吸着分布領域まで拡散するようになる。

そうすると、パ再始動時゛には、窒素の吸着分布領域に
脱着性の悪い炭酸ガスが拡散しているので、窒素の吸着
効率が悪化して、濃縮度の低い濃縮酸素しか取り出すこ
とができず、エンジン８等の始動性が悪化するようにな
る。

また、炭酸ガスは吸着剤への吸着性は良好であるが、上
述の如く肌着性は悪いので、窒素の吸着分布領域の吸着
剤まで劣化させるという問題があった。

（発明の目的）本発明は、上記従来の問題を解消するため【こなされた
もので濃縮酸素装置の停止時において、炭酸ガス等の窒
素の吸着分布領域への拡散を未然に防止して、再始動時
の窒素の吸着効率の向」二を図ると共に、吸着剤の劣化
を防止することを基本的な目的とするものである。

（発明の構成）このため本発明は、炭酸ガス吸着分布領域と窒素吸着分
布領域との境界部で吸着器を２つに分離し、この分離し
た２つの吸着器を連通路で連通して、該連通路に加圧空
気の供給停止時、該連通路を閉じる制御弁を設けて構成
したものである。

（発明の効果）本発明ｔこよれば、２つに分離した吸着器の連通路を、
加圧空気の供給停止時に制御弁で閉じるようにしたもの
であるから、上流側の吸着器内の炭酸ガスが、下流側の
吸着器内に拡散することがなくなるので、再始動時に下
流側の吸着器での窒素の吸着効率が向上するようになる
。

また、炭酸ガスの下流側の吸着器への拡散がなくなるの
で、下流側の吸着器の吸着剤の劣化が防止されるよらに
なる。

３− さらに、上流側の吸着器の吸着剤が肌着性の悪い炭酸ガ
スで劣化した場合でも、この上流側の吸着器だけを取替
えればよいから、取替えが簡単でコストも安くてすむよ
うになる。

（実施例）第５図に示す酸素濃縮装置Ａにおいて、１３は加圧空気
を送給するポンプ、１４はポンプ１３ｈ・ら送給された
加圧空気を整流するサージタンクである。

１５．１６は吸着剤を充填した吸着器で、各吸着器１５
．１６は、水分、炭酸ガス吸着分布領域（Ｎ２０．Ｃｏ
２）と窒素吸着分布領域（Ｎ２）との境界部で、下吸着
器２５．２６と下吸着器３５．３６とに夫々分離されて
いる。

１７は濃縮酸素を溜めるバッファータンク、１８は例え
ば自動車用エンジンの場合には、エンジンの混合器のよ
うな被供給装置、１９は大連の答弁ａ−ｋを制御するコ
ンピュータである。

上記サージタンク１４には大気開放弁ａが設けられ、該
サージタンク１４の吐出口は、左右の下４− 吸着器２５．２６の一端部２５ａ、２６ａに開閉弁す、
ｃを介して夫々接続される。

該左右の下吸着器２５．２６の一端部２５ａ。

２６ａには、大気開放弁ｄ、ｅが夫々設けられると共に
、左右の下吸着器２５．２６の他端部２５ｂ。

２６ｂと、左右の下吸着器３５．３６の一端部３５ａ。

３６ａとの間は、開閉弁Ｌｇを介して夫々接続される。

上記左右の下吸着器３５．３６の他端部３５ｂ。

３６ｂは、バッフ７−タンク１７に開閉弁り、；を介し
て夫々接続され、該各地端部３Ｓｂ、３６ｂと開閉弁ｈ
ｅ　ｉとの間は、開閉弁ｊを介して接続される。

上記バッフ７−タンク１７と被供給装置１８とは、開閉
弁ｋを介して接続される。

上記答弁ａ−には、以下で説明するようにコンピュータ
１９により表１のように制御される。

［運転時］−第８図（、）参照− （１）例えば、自動車のイグニッションスイッチをオン
すると、タイマーが０→ｔ１秒にセットされると共に、
第６１（ａ）に示すような工程Ｍ１に答弁ａ−には開閉
制御される。

ポンプ１３により、加圧空気は実線の矢印で示すように
、ポンプ１３→サージタンク１４→弁ｂ→左下吸着器２５
→弁ｆ→左上吸着器３５→弁ｈ→バッフ７−タンク１７
→弁に→被供給装置１８の順に送給され、左下、左上吸着器２５．３５の吸着作
用（吸着工程）により、被供給装置１８には濃縮酸素が
供給される。

このとき、右下吸着器２６の一端部２６ａの弁ｅは“開
”で大気開放状態にあるから、右下、−ヒ吸着器２６．
３６の内圧が低下して、点線の矢印で示すように、炭酸
ガス、窒素等が徐々に外部に放出されて脱着工程が進行
する。

（２）上記工程Ｍ１の時間ｔ１が経過後、タイマーがリ
セットされて、直ちに０→ｔ２秒にセットされ７− ると共に、第６図（ｂ）に示すような工程Ｍ２に答弁ａ
−には開閉制御される。

そうすると、ポンプ１３の加圧空気は、実線および点線
の矢印で示すように、ポンプ１３→サージタンク１４→弁１）→左下吸着器２
５→弁ｆ→左上吸着器３５→弁ｊ→右上吸着器３６→弁
ｇ→右下吸着器２６→弁ｅ→大気の順に送給され、右下
、上吸着器２６．３６の内圧は工程Ｍ１ですでに抜かれ
ているので、濃縮酸素の逆流がスムーズになり、右下、
上吸着器２６゜３６の炭酸ガス、窒素等が迅速に外部に
放出されて脱着工程が進行する。

このとき、バッファータンク１７の弁には“開゛である
か呟濃縮酸素が途切れることなく被供給装置１８に供給
されつづける。

（３）上記工程Ｍ２の時間ｔ２が経過後、タイマーがリ
セットされて、直ちにＯ−＋ｔ３秒にセットされると共
に、第６図（ｃ）に示すような工程Ｍ３に答弁ａ−には
開閉制御される。

ポンプ１３により、加圧空気は実線の矢印で示８− すように、ポンプ１３→サージタンク１４→弁Ｃ→右下吸着器２６
→弁ｇ→右上吸着器３６→弁ｉ→バッフ７−タンク１７
→弁に→被供給装置１８の順に送給され、右下吸着器２６により炭酸ガスなどが
効率的に吸着され、左上吸着器３６により窒素が効率的
に吸着されて、被供給装置１８には濃縮酸素が供給され
る。

このとき、左下吸着器２５の一端部２５ａの弁ｄは“開
”で大気開放状態にあるか呟左下、上吸着器２５．３５
の内圧が低下して、点線の矢印で示すように、炭酸ガス
、窒素等が徐々に外部に放出されて脱着工程が進行する
。

（４）上記工程Ｍ３の時間ｔ３が経過後、タイマーがリ
セットされて、直ちに０　＋１．秒にセットされると共
に、第６図（ｄ）に示すような工程Ｍ４に答弁ａ−には
開閉制御される。

そうすると、ポンプ１３の加圧空気は、実線および点線
の矢印で示すように、ポンプ１３→サージタンク１４→弁Ｃ→右下吸着器２６
→弁ｇ→右上吸着器３６→弁ｊ→左上吸着器３５→弁「
→左下吸着器２５→弁ｄ→大気の順に送給され、左下、
上吸着器２５．３５の内圧は工程Ｍ３ですでに抜かれて
いるので、濃縮酸素の逆流がスムーズになり、左下、上
吸着器２５゜３５の炭酸ガス、窒素等が迅速に外部に放
出されて脱着工程が進行する。

該工程Ｍ４の時間ｔ４が経過後、タイマーがリセットさ
れて、再び上記（１）に戻り、タイマーセ・ント。

各工程Ｍ１〜Ｍ４が繰返される。

［停止時］−第８図（ｂ）参照− （５）例えば、自動車のイグニッションスイ・ンチをオ
フすると、割込みルーチンにより、いずれかの工程Ｍ１
〜Ｍ４にあるタイマーがリセットされて、直ちにＯ→ｔ
５秒にセットされると共に、第７図（ａ）に示すよらな
工程Ｍ５に答弁ａ−には開閉制御される。

そうすると、バッファータンク１７の濃縮酸素は、点線
の矢印で示す上もに、バッファータンク１７→弁り、ｉ→左右上吸着器３５．
３６→弁Ｌｇ→左右下吸着器２５，２６→弁す、ｃ→サ
ージタンク１４→弁ａ→大気の順に送給され、バッフ７
−タンク１７．左右下。

上吸着器２５，３５，２６，３６．サージタンク１４の
内圧が抜かれると共に、濃縮酸素の逆流で左右下、上吸
着器２５．２６，３５．３６の炭酸ガス、窒素等が外部
に放出されて脱着工程が行なわれる。

（６）工程Ｍ５の時間ｔ５が経過後、第７図（ｂ）に示
すような工程Ｍ６に答弁ａ＝には全閉制御される。

このように、停止時に左右吸着器１５．１６（２５，３
５，２６，３６）等の内圧を抜き、脱着工程を行なって
お（のは、停止時が工程Ｍ１〜Ｍ４のいずれの段階であ
っても、次の運転時には脱着ずみの吸着器１５．１６　
（２５，３５，２６゜３６）を使用できるので、スター
ト時から吸着効率を高められるためである。

１１− また、工程Ｍ６で答弁ａ−ｋを全閉制御するのは、停止
時に大気開放弁ａ＋　４８から外部空気が左右下吸着器
２５．２６に入り、各吸着剤等に水分。

炭酸ガス、窒素等が吸着してスタート時の吸着効率が低
下するのを防ぐためである。

さらに、工程Ｍ６で制御弁Ｌｇを閉じると、第４図（ａ
）及び第４図（ｂ）に示すように、炭酸ガス（Ｃ０２）
の吸着分布領域に相当する左右下吸着器２５゜２６の炭
酸ガスが、窒素（Ｎ２）の吸着分布領域に相当する左右
上吸着器３５．３６内の吸着剤に拡散しなくなるので、
再始動時に弁ｆ１ｇを開いたとき、左右上吸着器３５．
３６での窒素の吸着効率が向上し、また、左右上吸着器
３５．３６の吸着剤の劣化も防止されるのである。なお
、第６図（、）−（ｄ）および第７図（ａ）の吸着器１
５．１６（２５゜２６．３５，３６）内に示した矢印中
、実線はその吸着器が吸着工程にあり、また点線はその
吸着器が脱着工程にあることを示すものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の酸素濃縮装置のシステム図、第１２− ２図（ａ）及び第２図（１））は第１図の装置の運転時
の吸着成分分布及び濃度を示す説明図、第３図（ａ）及
び第３図（ｂ）は第１図の装置の停止時の吸着成分分布
及び濃度を示す説明図、第４図（ａ）及び第４図（ｂ）
は本発明に係る第５図の装置の停止時の吸着成分分布及
び濃度を示す説明図、第５図は本発明に係る酸素濃縮装
置のシステム図、第６図（、）〜（ｄ）は第５図の装置
の運転時の作動説明図、第７図（、）及び第７図（ｂ）
は第５図の装置の停止時の作動説明図、第８図（ａ）は
第５図の装置の運転時の７０−チャート、第８図（ｂ）
は第５図の装置の停止時の７０−チャートである。Ａ・・・酸素濃縮装置、１３・・・ポンプ、　１４・・・サージタンク、１５．
１６・・・吸着器（２５・・・左下吸着器、３５・・・
左上吸着器、２６・・・右下吸着器、３６・・・右上吸
着器）、　１７・・・バッフ７−タンク、１８・・・被
供給装置、１９・・・コンピュータ、ａ−ｅ、　ｈ−ｋ
・・・弁、　ｆ＋ｇ・・・開閉弁（制御弁）。史１１口口１Ｊ開昭ＧＯ−７９１５０（６）（ａ）第８図（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）空気中の酸素に比べて窒素、炭酸ガス等をより多
く吸着する吸着剤を充填した吸着器に加圧空気を供給し
、該吸着剤により濃縮された酸素を吸着器から取出すよ
）にした酸素濃縮装置において、炭酸ガス吸着分布領域と窒素吸着分布領域との境界部で
上記吸着器を２つに分離し、この分離した２つの吸着器
を連通路で連通して、該連通路に、加圧空気の供給停止
時、該連通路を閉じる制御弁を設けたことを特徴とする
酸素濃縮装置。