DE3879082T2

DE3879082T2 - Modul und Vorrichtung zur Anreicherung von Sauerstoff.

Info

Publication number: DE3879082T2
Application number: DE88117005T
Authority: DE
Inventors: Hiroki Tamura
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1987-10-23
Filing date: 1988-10-13
Publication date: 1993-10-07
Anticipated expiration: 2008-10-14
Also published as: EP0312910A3; DE3879082D1; EP0312910A2; EP0312910B1; US5158584A

Description

Die Erfindung betrifft einen Sauerstoffanreicherungsmodul zum Erzeugen von mit Sauerstoff angereicherter Luft aus der Umgebungsluft (atmosphärischen Luft) umfassend:
mehrere hohle Sauerstoffanreicherungsfasern die als ein Bündel von hohlen Sauerstoffanreicherungsfasern ausgebildet sind, die sich parallel zueinander erstrecken, wobei jede hohle Sauerstoffanreicherungsfaser an ihren einander gegenüberliegenden Enden mit Öffnungen versehen ist, und mit einem Luftkanal, welcher von einer zylindrischen Wand umschlossen ist, welche die Eigenschaft hat, für Sauerstoff selektiv permeabel zu sein;
eine Behälterzelle in Form eines an den Enden offenen hohlen Gehäuses und mit einer Kammer, um darin das Bündel von hohlen, Sauerstoff anreichernden Fasern aufzunehmen;
Dichtungen zum Sichern der beiden Endbereiche des Bündels der hohlen, Sauerstoff anreichernden Fasern an den innenwandbereichen des hohlen Gehäuses angrenzend an das jeweilige offene Ende desselben, derart, daß die betreffenden Öffnungen jeder hohlen Faser offen gehalten werden und daß ein faserförmiger Teil, welcher sich axial zwischen den beiden Endbereichen jeder hohlen Sauerstoff anreichernden Faser erstreckt, in der Kammer der Behälterzelle dichtend eingeschlossen ist;
einen Generator zum Erzeugen einer axialen Luftströmung, der in axialer Richtung einstückig mit mindestens einem Ende der Behälterzelle verbunden ist, um eine axiale Strömung der Umgebungsluft parallel zu den Achsen der hohlen Sauerstoff anreichernden Fasern zu erzeugen, wobei diese Strömung in die Luftkanäle aller Fasern des Bündels von hohlen Sauerstoff anreichernden Fasern durch eine der Öffnungen dieser hohlen, Sauerstoff anreichernden Fasern eintritt, und aus den Luftkanälen durch die jeweils andere Öffnung der betreffenden hohlen Sauerstoff anreichernden Fasern als bezüglich des Sauerstoffgehalts verdünnte Luft austritt, um auf diese Weise mit Sauerstoff angereicherte Luft zu erhalten, welche durch die zylindrische Wand der hohlen, Sauerstoff anreichernden Fasern hindurch in die Kammer der Behälterzelle wandert; und einen Auslaß, der an einem Bereich der Behälterzelle angeordnet ist, um die mit Sauerstoff angereicherte Luft aus der Kammer der Behälterzelle zu erhalten, und ein Sauerstoffanreicherungsgerät, welches den Sauerstoffanreicherungsmodul (darin) aufnimmt. Speziell betrifft die Erfindung einen kompakten, leichten Sauerstoffanreicherungsmodul und ein kompaktes, tragbares und leichtes Sauerstoffanreicherungsgerät, welches den Sauerstoffanreicherungsmodul verwendet.
Das Verfahren zum geringfügigen Erhöhen der Sauerstoffkonzentration in der Luft in einem Hause im Vergleich zur atmosphärischen Luft (Umgebungsluft) wird üblicherweise angewandt, um eine komfortablere Lebensumgebung zu erreichen.
Weiterhin ist es bekannt, eine Sauerstoffinhalation zur Behandlung von Patienten anzuwenden, die unter Atemwegserkrankungen leiden, wie z. B. Asthma, Emphysemen und chronischer Bronchitis. Bei der konventionellen Sauerstoffinhalation wird mit Sauerstoff angereicherte Luft verwendet, die erhalten wird, indem man gasförmigen Sauerstoff verwendet, der entweder durch Verdampfen von flüssigem Sauerstoff erhalten wird, der durch eine Niedertemperaturbehandlung von Luft gewonnen wird, oder der von einer konventionellen Gasflasche geliefert wird. Wenn die angereicherte Luft erzeugt wird, wird der gasförmige Sauerstoff überlicherweise mit Umgebungsluft gemischt und dadurch verdünnt, wobei diese Verdünnung des gasförmigen Sauerstoffs durch dessen Mischung mit der Umgebungsluft kompliziert ist und eine gewisse Geschicklichkeit beim Handhaben der Misch- und Verdünnungseinrichtungen erfordert. Daher wurde in jüngster Zeit ein Membrantrennverfahren entwickelt und in den praktischen Einsatz gebracht, bei dem die Differenz der Geschwindigkeiten ausgenutzt wird, mit der Sauerstoff und Stickstoff im gasförmigen Zustand durch eine Membran wandern, die unter Verwendung einer hochmolekularen Verbindung hergestellt wird. Ein Sauerstoffanreicherungsgerät, welches Membranen verwendet, die das selektive Hindurchwandern von Sauerstoff gegenüber Stickstoff gestatten (eine derartige Membran wird nachstehend als "für Sauerstoff selektiv durchlässige Membran" bezeichnet), wird häufig als medizinisches Behandlungsgerät für Patienten verwendet, die unter Erkrankungen der Atmungswege leiden. Jedoch wiegt das konventionelle Sauerstoffanreicherungsgerät über 10 kg, und es ist daher schwierig und ermüdend, das Gerät zu tragen, wenn dieses an verschiedenen Plätzen benutzt wird.
Ein Sauerstoffanreicherungsmodul der eingangs erläuterten Gattung bzw. ein Gerät, welches einen derartigen Modul umfaßt, sind aus der EP-A-0 024 718 bekannt. Ein ähnlicher Modul bzw. ein ähnliches Gerät sind in der GB-A-2 122 103 offenbart. Beide Dokumente offenbaren die Verwendung von sauerstoffpermeablen Membranen in Form von hohlen Fasern zum Aufbau eines Geräts zum Liefern von mit Sauerstoff angereichertem Gas, wobei mehrere sauerstoffdurchlässige Membranen in Form hohler Fasern parallel zueinander durch ein Gehäuse in einer stationären Lage gehalten werden. Wenn dann dem Inneren der sauerstoffdurchlässigen Membranen durch die Öffnungen an dem Gehäuseende Luft zugeführt wird, dann wird an einem oder mehreren Auslässen des Gehäuses mit Sauerstoff angereicherte Luft erhalten, die durch die Wände der Hohlfasermembranen hindurchgewandert ist. Beide Dokumente sagen jedoch nichts über die Ausgestaltung und Herstellung eines kompakten und leichten Sauerstoffanreicherungsgerätes.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, einen starken Abfall der Sauerstoffkonzentration in der ursprünglich zugeführten Luft zu verhindern, welche aus dem Ende jeder hohlen, sauerstoffanreichernden Faser austritt, und zwar ohne die Verwendung eines großen Luftgebläses, welches einen hohen statischen Druck erzeugt, um so einen kleinen, leichten Sauerstoffanreicherungsmodul zu erhalten.
Diese Aufgabe wird mit Hilfe eines gattungsgemäßen Sauerstoffanreicherungsmoduls der eingangs angegebenen Art gelöst, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß die Länge L jeder der mehreren hohlen, Sauerstoff anreichernden Fasern und der Innendurchmesser d des Luftkanals derselben derart ausgewählt sind, daß der Wert L/D³ gleich oder kleiner ist als 800.
Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß ein tragbares, zusammengebautes Sauerstoffanreicherungsgerät geschaffen wird, welches leicht getragen und an verschiedenen Plätzen verwendet werden kann, wie z. B. zu Hause, in einem Auto und im Freien.
Es ist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß ein dauerhaftes und billiges Sauerstoffanreicherungsgerät bereitgestellt wird, welches einen einfachen Aufbau hat.
Gemäß der Erfindung wird außerdem ein tragbares, zusammengebautes Sauerstoffanreicherungsgerät zum Erzeugen von mit Sauerstoff angereichertem Gas aus der Umgebungsluft angegeben, welches umfaßt: einen Sauerstoffanreicherungsmodul mit den oben angegebenen Merkmalen gemäß der Erfindung und welches ferner umfaßt: ein Gehäuse, welches einen äußeren Mantel der Vorrichtung bildet und eine Einlaßöffnung zum Einleiten von Umgebungsluft, eine Auslaßöffnung zum Ablassen von hinsichtlich ihres Sauerstoffgehalts verdünnter Luft und einen Abgabeanschluß zum Abgeben von mit Sauerstoff angereicherter Luft aufweist;
eine Unterdruckpumpe die mit einer Ansaugöffnung versehen ist, die mit dem Auslaß des Sauerstoffanreicherungsmoduls verbunden ist, um die von dem Sauerstoffanreicherungsmodul erzeugte mit Sauerstoff angereicherte Luft abzupumpen, sowie mit einer Auslaßöffnung zum Auslassen der abgepumpten, mit Sauerstoff angereicherten Luft; und
eine Abgabeleitung zum Abgeben der mit Sauerstoff angereicherten Luft, die von der Unterdruckpumpe zu der Abgabeöffnung des Gehäuses gepumpt wird.
Die vorliegende Erfindung wird aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen noch deutlicher werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Sauerstoffanreicherungsmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Modul gemäß Fig. 1;
Fig. 3 eine ähnliche perspektivische Darstellung eines Sauerstoffanreicherungsmoduls gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 einen Teil-Längsschnitt des Moduls gemäß Fig. 3;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Sauerstoffanreicherungsgerätes, welches den Sauerstoffanreicherungsmodul gemäß Fig. 1 oder 3 umfaßt, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Sauerstoffanreicherungsgeräts gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Gemäß Fig. 1 und 2 umfaßt ein Sauerstoffanreicherungsmodul gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine Behälterzelle 10, in der mehrere hohle sauerstoffanreichernde Fasern 12 als ein Bündel von an den Enden offenen, axial ausgerichteten und fest ausgestreckten Fasern eingeschlossen sind, von denen jede einen für Sauerstoff selektiv durchlässigen dünnen Film bzw. eine Membran aufweist, die an einer Innenwand der hohlen Faser vorgesehen ist, um einen Luftkanal zu umschließen, dem die als Ausgangsmaterial verwendete Luft zugeführt wird. Beide Enden 14 des Bündels von hohlen sauerstoffanreichernden Fasern 12 werden offen gehalten. Die Behälterzelle 10 hat die Form eines hohlzylindrischen Gehäuses mit einem Ende, mit dem ein Luft-Axialgebläse 16 mit zylindrischer Form durch ein ringförmiges Verbindungselement, wie z. B. einen ringförmigen Gummiring 18, einstückig verbunden ist. Das Luft-Axialgebläse 16 besitzt Flügel 16a, die zum Antrieb durch einen Elektromotor, nämlich einen elektrischen Gleichstrommotor 16b, montiert sind. Das Luft-Axialgebläse 16 erzeugt eine axiale Strömung der "Ausgangsluft" (eine Strömung der atmosphärischen Luft bzw. der Umgebungsluft), die axial in die Luftkanäle der sauerstoffanreichernden Fasern 12 eingeführt wird, und zwar aus der Richtung, die in Fig. 1 durch einen Pfeil S bezeichnet ist, über ein geeignetes Luftfilterelement 15. Die Saugseite des Luft-Axialgebläses 16 ist also mit einem Ende der Behälterzelle 10 verbunden. Das Bündel von hohlen sauerstoffanreichernden Fasern 12 ist in seinen beiden Endbereichen 12a starr mit inneren Oberflächenbereichen der Behälterzelle 10 verbunden, und zwar mittels eines geeigneten Klebers, wie z. B. eines Epoxidharzklebers. Daher sind die faserförmigen Teile 12b der Fasern 12, die sich zwischen den Endbereichen 12a erstrecken, dichtend in einer Kammer der Behälterzelle 10 eingeschlossen. Die faserförmigen Bereiche 12b gestatten ein Hindurchwandern von Sauerstoff gegenüber Stickstoff in der Ausgangsluft, die die Luftkanäle passiert; folglich wird von den faserförmigen Teilen 12b der hohlen sauerstoffanreichernden Fasern 12 mit Sauerstoff angereicherte Luft in die Kammer der Behälterzelle abgegeben. Die Behälterzelle 10 ist mit einer Nippelanordnung 20 versehen, welche einen Luftauslaß 20a aufweist, um mit Sauerstoff angereicherte Luft aus der Kammer der Behälterzelle 10 zu erhalten.
Fig. 3 und 4 zeigen einen weiteren Sauerstoffanreicherungsmodul, bei dem ein Luft-Axialgebläse 17 einstückig mit einem Ende der Behälterzelle 10 am lieferseitigen Ende derselben verbunden ist. Folglich tritt unter Druck stehende Ausgangsluft in Richtung eines Pfeils Sa in die hohlen sauerstoffanreichernden Fasern 12 ein. Ferner ist das Gebläse 17 mit der Behälterzelle 10 über einen Ring 19 mit Innengewinde verbunden und besitzt Flügel 17a, welche von einem zentralen Elektromotor 17b angetrieben werden. Ein geeignetes Luftfilterelement 15 ist vor dem Lufteinlaßende der Behälterzelle 10 angeordnet, um die Ausgangsluft zu filtern. Die anderen Teile des Moduls sind im wesentlichen die gleichen wie bei dem Modul gemäß Fig. 1 und 2.
Fig. 5 zeigt ein Sauerstoffanreicherungsgerät, in dem der Sauerstoffanreicherungsmodul 11 gemäß Figuren 1 und 2 oder gemäß Figuren 3 und 4 eingebaut ist. Das Gerät ist mit einem Gehäuse 21 versehen, in dem angeordnet sind: eine Unterdruckpumpe 30, eine Kühl- und Wasserabscheide-Einrichtung 32 zum Kühlen der mit Sauerstoff angereicherten Luft, die von dem Modul 11 erhalten wird, und zum Abscheiden der Wasserkomponente aus der mit Sauerstoff angereicherten Luft und eine Lieferleitung 34, und zwar gemeinsam mit dem Sauerstoffanreicherungsmodul 11. Das Gehäuse 21 ist außerdem mit einer Lufteinlaßöffnung 22 zum Einführen der Ausgangsluft, mit einer Luftauslaßöffnung 23 zum Abgeben der verwendeten Luft, d. h. der hinsichtlich des Sauerstoffgehalts verdünnten Luft, und mit einer Abgabeöffnung 24 für die mit Sauerstoff angereicherte Luft versehen. Ein elektrischer Verbinder 25 ist an dem Gehäuse 21 befestigt, um das Gerät mit einer externen elektrischen Energiequelle zu verbinden.
Fig. 6 zeigt ein weiteres Luftanreicherungsgerät, welches insofern von demjenigen gemäß Fig. 5 verschieden ist, als in dem Gehäuse 21 eine Trennplatte 26 angeordnet ist, die eine separate Kammer definiert, um darin den den Sauerstoffanreicherungsmodul 11 und ein Kühlgebläse 27 zum Kühlen der Unterdruckpumpe 30 lösbar zu montieren. Folglich ist das Gehäuse 21 mit einer Öffnung 28 zum Einführen von Kühlluft und einer Öffnung 29 zum Abblasen von Kühlluft aus dem Inneren des Gehäuses 21 vorgesehen.
Im praktischen Betrieb des Gerätes wird die mit Sauerstoff angereicherte Luft, welche durch die Sauerstoffanreicherungsfasern 12 hindurchtritt, wenn die Unterdruckpumpe 30 an der Außenseite der Sauerstoffanreicherungsfasern 12 einen Unterdruck erzeugt, über die Abgabeleitung 34 und die Kühl- und Wasserabscheide-Einrichtung 32 zu der Abgabeöffnung 24 geliefert.
Vorzugsweise besteht die den Sauerstoff anreichernde Faser aus einem feinen, porösen Trägerelement in Form einer hohlzylindrischen Faser und einer membranartigen Beschichtung an der Innenwandfläche des feinen, porösen Trägerelements, wobei die membranförmige Beschichtung ein selektives Hindurchtreten von Sauerstoff gegenüber Stickstoff gestattet.
Das vorstehend erwähnte feine, poröse Trägerelement in Form einer hohlzylindrischen Faser kann ein hohler faserförmiger Träger sein, der nach üblichen Naßspinnverfahren hergestellt wird, bei dem ein Polymermaterial, wie z. B. ein Polysulfon, ein Zelluloseester, ein Polyamid oder dergleichen, in einem wässrigen Lösungsmittel aufgelöst wird und bei dem das aufgelöste Polymer dann aus einer Ringspinndüse in eine geeignete Fixierflüssigkeit extrudiert wird, so daß sich das extrudierte, faserförmige Polymer in der Flüssigkeit durch Entfernen des Lösungsmittels verfestigt.
Der oben erwähnte hohle, faserförmige Träger wird dann einem Verfahren unterworfen, um an der Innenfläche des hohlen, faserförmigen Trägers die für Sauerstoff selektiv durchlässige Membran zu bilden. Es wird also beispielsweise ein Verfahren angewandt, bei dem ein Lösungsmittel, wie z. B. ein Polydimethylsiloxan-Lösungsmittel oder ein Poly-4- Methylpenten-1-Lösungsmittel in die durchgehende Öffnung des hohlen, faserförmigen Trägers gegossen wird, um die Innenwandfläche des Trägers zu beschichten. Es kann auch ein anderes Verfahren angewandt werden, wie es beispielsweise in der JP-A-60 19 202 beschrieben ist und bei dem ein dünner, für Sauerstoff selektiv durchlässiger Film durch Reaktion eines multifunktionalen Monomers gewonnen wird. Auf diese Weise werden sauerstoffanreichernde hohle Fasern erhalten, von denen jede einen an beiden Enden offenen, faserförmigen Teil erheblicher Länge mit einem darin vorgesehenen Luftkanal aufweist, der von der für Sauerstoff selektiv durchlässigen Wand umgeben ist.
Eine Anzahl der vorstehend erwähnten sauerstoffanreichernden Fasern wird dann gebündelt und in einer Behälterzelle angeordnet, welche die Form eines hohlen Gehäuses mit offenen Enden hat. In der Behälterzelle wird also eine Anzahl von sauerstoffanreichernden Fasern als ein Bündel von für Sauerstoff selektiv durchlässige Fasern eingeschlossen, während die einander gegenüberliegenden Öffnungen der einzelnen für Sauerstoff selektiv durchlässigen Fasern offen gehalten werden. Anschließend werden die gegenüberliegenden Endbereiche des Bündels der für Sauerstoff selektiv durchlässigen Fasern mit Hilfe eines geeigneten Klebers, wie z. B. eines Kunstharzklebers, unter Anwendung des konventionellen zentrifugalen Formverfahrens an der Innenfläche der Behälterzelle einzementiert, und als Ergebnis sind die faserförmigen Teile der betreffenden für Sauerstoff selektiv durchlässigen Fasern, die sich zwischen den einzementierten Endbereichen derselben befinden, in der Behälterzelle abgedichtet. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Teil der einzementierten Endbereiche des Bündels von sauerstoffanreichernden Fasern abgeschnitten, so daß die gegenüberliegenden Enden jeder der sauerstoffanreichernden Fasern geöffnet werden.
Vorzugsweise beträgt der Innendurchmesser der hohlen, sauerstoffanreichernden Fasern zwischen 0,3 und 2,0 mm, insbesondere zwischen 0,5 und 1,5 mm.
Wenn die Umgebungsluft, d. h. die Ausgangsluft, dem Luftkanal jeder der hohlen, sauerstoffanreichernden Fasern von einem Ende der Öffnungen derselben zugeführt wird, dann fließt die Ausgangsluft in dem Luftkanal und wird aus der anderen der Öffnungen abgelassen. Außerdem wird ein Teil der Ausgangsluft aus der Faser als mit Sauerstoff angereicherte Luft dadurch abgezogen, daß er die für Sauerstoff selektiv durchlässige Wand der Faser passiert. Die Luft, die an den anderen Öffnungen der hohlen, sauerstoffanreichernden Fasern abgelassen wird, ist also eine hinsichtlich ihres Sauerstoffgehalts verdünnte Luft mit einer Sauerstoffkonzentration, die niedriger ist als diejenige der Ausgangsluft, d. h. die Sauerstoffkonzentration in der Umgebungsluft, die der ersten Öffnung der Fasern zugeführt wird.
Da die Sauerstoffverdünnung der Ausgangsluft andererseits während des Fließens der Ausgangsluft in dem Kanal vom einen Ende zum gegenüberliegenden Ende der sauerstoffanreichernden Faser allmählich fortschreitet, wird die Sauerstoffkonzentration der mit Sauerstoff angereicherten Luft, die an der für Sauerstoff selektiv durchlässigen Wand der sauerstoffanreichernden Faser in einem an das andere Ende (die Auslaßseite) der Faser angrenzenden Bereich gewonnen wird, normalerweise geringer, als bei dem mit Sauerstoff angereicherten Gas, welches an der für Sauerstoff selektiv durchlässigen Wand der Faser in einem an das eine Ende (die Einlaßseite) der sauerstoffanreichernden Faser erhalten wird. Folglich ist die Zuführung einer ausreichenden Menge von Ausgangsluft zu jeder der hohlen, sauerstoffanreichernden Fasern, die in der Behälterzelle eingeschlossen sind, erforderlich, um die Differenz der Sauerstoffkonzentration der mit Sauerstoff angereicherten Luft, die von verschiedenen Teilen der für Sauerstoff selektiv durchlässigen Wand jeder Faser erhalten wird, auf ein Minimum zu reduzieren. Zu diesem Zweck ist die Menge der zugeführten Ausgangsluft gewöhnlich um ein Mehrfaches bis zu mehr als dem Zehnfachen größer, als die gesamte Menge der bezüglich jeder der hohlen, sauerstoffanreichernden Fasern erhaltenen, mit Sauerstoff angereicherten Luft.
Wenn der Innendurchmesser jeder hohlen, sauerstoffanreichernden Faser geringer ist als 0,3 mm, tritt ein großer Druckabfall in der Ausgangsluft ein, die in den Luftkanälen der betreffenden hohlen, sauerstoffanreichernden Fasern fließt und folglich werden die hohlen, sauerstoffanreichernden Fasern nicht mit einer ausreichenden Menge von Ausgangsluft versorgt. Wenn umgekehrt der Innendurchmesser jeder der hohlen, sauerstoffanreichernden Fasern größer ist als 2 mm, dann kann die Faser aufgrund der Druckdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite der Faser deformiert werden. Außerdem wird die Oberfläche der für Sauerstoff selektiv durchlässigen Membran pro Volumeneinheit der Sauerstoffanreicherungseinheit, die das Bündel von sauerstoffanreichernden Fasern enthält, verringert, was nicht bevorzugt wird.
Bezüglich der Länge der hohlen, sauerstoffanreichernden Fasern ist zu beachten, daß der Druckverlust der zugeführten Ausgangsluft groß wird, wenn die Faser lang ist und einen kleinen Innendurchmesser hat, so daß eine Luftgebläseeinheit mit einem hohen statischen Druck benötigt wird, um diesen Druckverlust der Ausgangsluft zu kompensieren. Hierdurch wird die Luftgebläseeinheit im Ergebnis groß und der elektrische Leistungsverbrauch wird erhöht. Ferner tritt dann, wenn die Sauerstoffanreicherungseinheit mit einer großen Luftgebläseeinheit von einem Sauerstoffanreicherungsgerät aufgenommen wird, in dem Gerät ein unerwünschter Temperaturanstieg auf.
Zur Vermeidung dieses Problems bei gleichzeitiger Erhöhung der Oberfläche der für Sauerstoff selektiv durchlässigen Membran pro Volumeneinheit des Sauerstoffanreicherungsmoduls müssen die Länge (L mm) und der Innendurchmesser (d mm) jeder hohlen, sauerstoffanreichernden Fasern die folgende Bedingung erfüllen. Der Wert von L/d³ muß nämlich kleiner sein als 1000 und vorzugsweise kleiner als 800. Wenn die vorstehend angegebene Bedingung erfüllt ist, dann ist es möglich, einen hohen Abfall der Sauerstoffkonzentration in der Ausgangsluft zu vermeiden, welche vom auslaßseitigen Ende jeder hohlen, sauerstoffanreichernden Faser abgegeben wird, ohne ein großes Luftgebläse zu verwenden, welches einen hohen statischen Druck erzeugt. Im Ergebnis ist es also möglich, mit Sauerstoff angereicherte Luft zu erhalten, die für jeden Teil des Bündels von Sauerstoffanreichernden Fasern, die in der Behälterzelle des Sauerstoffanreicherungsmoduls enthalten sind, eine hohe sauerstoffkonzentration aufweist. Die Anzahl der hohlen, sauerstoffanreichernden Fasern, die das Bündel von Faser bilden, welches in der Behälterzelle enthalten ist, wird in Übereinstimmung mit der erforderlichen Menge an mit Sauerstoff angereicherter Luft und den Betriebsbedingungen des einen Sauerstoffanreicherungsmodul enthaltenden Sauerstoffanreicherungsgeräts bestimmt. Außerdem kann, um eine einfache Herstellung eines Sauerstoffanreicherungsmoduls und einen einfachen Einbau desselben in ein Sauerstoffanreicherungsgerät zu erreichen, eine geeignete Zahl von Sauerstoffanreicherungsfasern verwendet werden, um einen einzigen Sauerstoffanreicherungsmodul zu konstruieren, und es können mehrere derartige Module gemeinsam in ein Sauerstoffanreicherungsgerät eingebaut werden. Die Erfinder des Anmeldungsgegenstandes haben Versuche durchgeführt, um die Länge und den Innendurchmesser der hohlen, sauerstoffanreichernden Fasern zu bestimmen, die in einen Sauerstoffanreicherungsmodul gemäß der Erfindung eingebaut werden müssen, wobei folgende Ergebnisse erhalten wurden.
Zunächst wurde eine geeignete Anzahl von drei verschiedenen Arten von hohlen, sauerstoffanreichernden Fasern, nämlich mit einer Länge von 200 mm und einem Innendurchmesser von 0,5 mm, mit einer Länge von 200 m und einem Innendurchmesser von 0,6 mm und mit einer Länge von 200 mm und einem Innendurchmesser von 0,7 mm hergestellt, um drei verschiedene Sauerstoffanreicherungsmodule herzustellen. Dann wurde in den drei verschiedenen, vorstehend erwähnten hohlen, sauerstoffanreichernden Fasern nach dem in der JP-A-60 190 202 offenbarten Verfahren ein für Sauerstoff selektiv durchlässiger Film bzw. eine Membran erzeugt, welche einen Sauerstoffdurchlässigkeits-Koeffizienten von 9,8 x 10&supmin;¹&sup0; (m³/stp) m³ x PaS (1.2 x 10&supmin;&sup4; (cc(stp)/cm² x sec.cmHg) und einen Trennfaktor von 3,9 O&sub2;/N&sub2; aufwies.
Ein Axialgebläse, welches einen statischen Druck von 98 Pa (10 mmAq(WS)) erzeugte, wurde mit einem Arbeitsdruck von 2,13 x 10&sup4; Pa (160 Torr) betrieben, um diese Sauerstoffanreicherungsmodule mit Umgebungsluft (Ausgangsluft) zu versorgen. Die Sauerstoffkonzentration der mit Sauerstoff angereicherten Luft, die von diesen Modulen erhalten wurde, ist nachstehend in Tabelle 1 zusammen mit dem Wert L/d³ angegeben. Tabelle 1 Innendurchmesser d der Faser (mm) Länge (L) der Faser (mm) Sauerstoffkonzentration (%)
Weitere Versuche wurden unter denselben Versuchsbedingungen durchgeführt, mit dem Unterschied, daß die Faserlänge 150 mm betrug. Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2 Innendurchmesser d der Faser (mm) Länge (L) der Faser (mm) Sauerstoffkonzentration (%)
Aus den in Tabelle 1 und 2 angegebenen Versuchsergebnissen erkennt man, daß die Sauerstoffkonzentration der mit Sauerstoff angereicherten Luft, die von den Sauerstoffanreicherungsmodulen erhalten wird, dann wenn der Wert L/d³ größer als 1000 ist, annähernd weniger als 40 % wird, und zwar aufgrund des Druckverlustes der Ausgangsluft, wie dies oben ausgeführt wurde. Daher sollten die Länge L und der Innendurchmesser d der hohlen, sauerstoffanreichernden Faser so gewählt werden, daß die Bedingung erfüllt ist, daß L/d³ kleiner ist als 1000, vorzugsweise kleiner als 800. Wenn ein kompakter Sauerstoffanreicherungsmodul hergestellt wird, der zur Herstellung eines portablen Sauerstoffanreicherungsgerätes verwendet werden soll, dann ist die Länge L der hohlen, sauerstoffanreichernden Faser vorzugsweise nicht größer als 400 mm. Wenn die Länge der Faser verringert wird, wird jedoch die wirksame Länge der Faser, die zum Anreichern der Sauerstoffkomponente in der Luft verwendet werden soll, kürzer, da die beiden Endbereiche der Faser zum Befestigen der Faser an der Behälterzelle verwendet werden. Daher sollte die Länge unter Berücksichtigung der Leistung des Luftgebläses vorzugsweise 100 - 300 mm betragen. Ferner beträgt der Innendurchmesser d der Faser vorzugsweise 0,6 - 0,8 mm, um die oben erwähnte Deformation der Faser während des Betriebes des Sauerstoffanreicherungsmoduls zu verhindern.
Die Querschnittsform der Behälterzelle zum dichtenden Umschliefen des Bündels der oben erwähnten hohlen, sauerstoffanreichernden Fasern ist keinen Einschränkungen unterworfen und kann ein Kreis, eine Ellipse bzw. ein Oval oder ein Rechteck sein. Der kreisrunde Querschnitt ist jedoch unter dem Aspekt einer einfachen Herstellung der Behälterzelle nach einem Verfahren, bei dem der Behälter aus einer Metallplatte hergestellt wird oder durch Spritzen von Kunststoffmaterial und unter dem Aspekt einer einfachen Verbindung der Behälterzelle und des Luft-Axialgebläses oder der Lüftereinheit am besten.
Bei der vorliegenden Erfindung wird entweder ein Luft-Axialgebläse oder ein Axiallüfter vorzugsweise verwendet, um die Ausgangsluft, d. h. eine Strömung der Umgebungsluft, dem einen Ende des Sauerstoffanreicherungsmoduls zuzuführen, und zwar unter dem Aspekt der Realisierung eines kleinen, kompakten und leichten Sauerstoffanreicherungsgerätes. Vorzugsweise wird in der Praxis ein Axiallüfter verwendet, da eine ausreichende Versorgung mit Ausgangsluft mit Hilfe eines Lüfters erreicht werden kann, der kleiner ist als ein Gebläse, ohne daß dadurch ein Druckabfall in den Luftkanälen des Bündels von hohlen, sauerstoffanreichernden Fasern bewirkt würde. Bei dem konventionellen Sauerstoffanreicherungsgerät wird vorzugsweise ein sogenannter Sirocco-Lüfter verwendet. Bei einem solchen Sirocco-Lüfter sind ein Lufteinlaß und Luftauslaß rechtwinklig zueinander angeordnet, und daher wird die Gesamtgröße des Lüfter häufig groß. Folglich wird zum Aufbau eines kompakten und kleinen Sauerstoffanreicherungsmoduls und -gerätes vorzugsweise kein Sirocco-Lüfter verwendet.
Das Axialgebläse oder der Lüfter kann auch mit hoher Drehzahl angetrieben werden, und insbesondere kann der axiale Lüfter kleiner sein im Vergleich zu einem Axialgebläse mit ähnlicher Luftförderleistung. Da der axiale Lüfter eine Strömung der Ausgangsluft erzeugen kann, die fluchtend mit der Achse des Lüfters selbst fließt, kann der Lüfter eine zylindrische Form haben, die am einfachsten einstückig mit der Behälterzelle des Sauerstoffanreicherungsmoduls zu verbinden ist, so daß im Ergebnis die Anordnung von axialem Lüfter und Behälterzelle, d. h. der Sauerstoffanreicherungsmodul, besonders klein und leicht sein kann. Ein ohne weiteres verfügbarer axialer Lüfter kann eine Luftströmung mit einem Druck von 10 mmWS liefern. Wenn dieser Typ von axialem Lüfter verwendet wird, dann ist das Verhältnis der Menge der Ausgangsluft zur Menge der mit Sauerstoff angereicherten Luft, die aus der Ausgangsluft erhalten wird, größer als 10, vorzugsweise größer als 15, wobei die Sauerstoffkonzentration der mit Sauerstoff angereicherten Luft 97 % der theoretischen Konzentration betragen kann, die aufgrund der O&sub2;/N&sub2;-Selektivität der für Sauerstoff selektiv durchlässigen Membran berechnet wird und folglich sehr hoch sein kann. Die Länge und der Innendurchmesser der hohlen, sauerstoffanreichernden Fasern wird natürlich so gewählt, daß die Bedingung erfüllt ist, daß L/d³ kleiner ist als 1000.
Der Axiallüfter oder das Axialgebläse, welches verwendet wird, sollte auperdem durch einen Motor betrieben werden, vorzugsweise von einem elektrischen Gleichstrommotor, der mit einer Gleichspannung von 12 Volt gespeist wird, und zwar unter dem Aspekt der Herstellung eines portablen Sauerstoffanreicherungsgerätes, welches betrieben werden kann, indem man es am Körper trägt oder welches beispielsweise in der Fahrgastzelle eines Wagens oder im Wohnzimmer eines Hauses verwendet werden kann, wobei kommerziell erhältliche Trockenzellen oder Autobatterien verwendet werden. Andere Motoren, wie z. B. elektrische Wechselstrommotoren und elektrische Gleichstrommotoren, die mit einer anderen Spannung als 12 Volt betrieben werden, können aber, wenn dies erforderlich ist, ebenfalls verwendet werden. Außerdem kann der Motor, wenn in oder an dem Motor ein elektrischer Wandler befestigt wird, mit einer Wechselspannung von 100 Volt oder mehr betrieben werden.
Wenn zum Antreiben des Axiallüfters oder -gebläses ein elektrischer Gleichstrommotor verwendet wird, ist es möglich, die Geschwindigkeit bzw. Drehzahl des Motors leicht zu steuern und damit die Leistung des Lüfters bzw. des Gebläses zu steuern.
Vorzugsweise ist der vorstehend erwähnte Axiallüfter oder das Axialgebläse zum Liefern der Ausgangsluft (der Umgebungsluft) mit den hohlen, sauerstoffanreichernden Fasern einstückig in einer Position angrenzend an eine Endposition der Behälterzelle verbunden, die die darin befindlichen sauerstoffanreichernden Fasern umgibt, so daß die axiale Strömung der Ausgangsluft direkt allen Fasern des Bündels von hohlen, sauerstoffanreichernden Fasern zugeführt wird. Der Axiallüfter bzw. das Axialgebläse können so angeordnet werden, daß auf ein Ende der Behälterzelle ein Saugdruck ausgeübt wird, so daß die Ausgangsluft vom anderen Ende der Behälterzelle her in die sauerstoffanreichernden Fasern eingeführt wird, die in der Behälterzelle eingeschlossen sind. Andererseits kann der Axiallüfter bzw. das Axialgebläse so angeordnet werden, daß unter Druck stehende Ausgangsluft direkt den hohlen, sauerstoffanreichernden Fasern in der Behälterzelle, ausgehend von einem Ende der Behälterzelle, zugeführt wird. Weiterhin können Axiallüfter oder -gebläse an beiden Enden der Behälterzelle des Sauerstoffanreicherungsmoduls befestigt werden, wenn dies erforderlich ist. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß der Axiallüfter bzw. das Axialgebläse einstückig mit dem Ende bzw. den Enden der Behälterzelle in einer solchen Weise verbunden ist, daß ein Strom der Ausgangsluft in die Luftkanäle der betreffenden hohlen, sauerstoffanreichernden Fasern aus einer Richtung eintritt, die annähernd mit den Achsen der Fasern fluchtet, um auf diese Weise einen Druckverlust der Ausgangsluft zu vermeiden. Weiterhin ist die einstückige Verbindung zwischen dem Axiallüfter bzw. dem Axialgebläse und der Behälterzelle des Sauerstoffanreicherungsmoduls derart, daß annähernd die gesamte Menge an Ausgangsluft, die von dem Lüfter bzw. dem Gebläse geliefert wird, im wesentlichen gleich der Menge an Ausgangsluft ist, die den Modul ohne einen Druckverlust passiert. Die Verwendung einer zylindrischen Behälterzelle ist zu bevorzugen, um die vorstehend erwähnte einstückige Verbindung von Lüfter oder Gebläse und Behälterzelle zu erreichen.
Im allgemeinen ist dann, wenn das Sauerstoffanreicherungsgerät betrieben wird, ein geeignetes Luftfilterelement vorgesehen, um die Ausgangsluft zu filtern, ehe die Ausgangsluft den für Sauerstoff selektiv durchlässigen Membranen zugeführt wird, um auf diese Weise eine Beschädigung oder Kontamination der Membranen aufgrund von in der Ausgangsluft suspendiertem Staub zu vermeiden. Das Filterelement kann an einem Einlaß des Sauerstoffanreicherungsgerätes angeordnet werden, an dem die Ausgangsluft (die Umgebungsluft) in das Gerät eingeleitet wird.
Vorzugsweise ist bei dem Sauerstoffanreicherungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung ein geeignetes kleines Filterelement lösbar zwischen dem Axiallüfter oder dem Axialgebläse und der Behälterzelle angeordnet, die das Bündel von hohlen, sauerstoffanreichernden Fasern umgibt, um auf diese Weise zu ermöglichen, daß die Ausgangsluft in die sauerstoffanreichernden Fasern eintritt, nachdem sie das Filterelement passiert hat. Die lösbare Anordnung des Filterelementes macht es dabei möglich, dieses bei Bedarf gegen ein frisches Element auszutauschen. Außerdem können, wenn dies erwünscht ist, Filterelemente sowohl am Lufteinlaß des Sauerstoffanreicherungsgerätes, als auch am Lufteinlaß des Sauerstoffanreicherungsmoduls angeordnet werden, um den in der Ausgangsluft enthaltenen Staub vollständig zu entfernen.
Wenn das Filterelement zwischen dem Axiallüfter oder der Gebläseeinheit und der Behälterzelle angeordnet ist, dann ist das Filterelement vorzugsweise so konstruiert, daß ein hohlzylindrisches Hülsenelement, welches eng an die zylindrische äußere Umfangsfläche am Ende der Behälterzelle anpassbar ist und ein Filtertuch hergestellt werden, welches an dem Ende des hohlzylindrischen Hülsenelements befestigt ist. Somit kann das hohlzylindrische Hülsenelement mit dem Filtertuch lösbar (auswechselbar) auf das Ende der Behälterzelle des Sauerstoffanreicherungsmoduls gemäß vorliegender Erfindung aufgepaßt werden.
Das Filterelement kann an einem Einlaß des Sauerstoffanreicherungsgerätes angeordnet werden, an dem die Ausgangsluft (die Umgebungsluft) in das Gerät eingeführt wird.
Die Unterdruckpumpe, die in das Sauerstoffanreicherungsgerät gemäß vorliegender Erfindung eingebaut ist, ist nicht ausschließlich, jedoch vorzugsweise, eine trocken arbeitende Unterdruckpumpe, wie z. B. eine Unterdruckpumpe vom Membrantyp oder eine Flügelrad-Unterdruckpumpe, so daß Schwierigkeiten mit der Entfernung eines Ölnebels vermieden werden können. Bei Bedarf kann eine naß arbeitende Unterdruckpumpe verwendet werden. Die Unterdruckpumpe kann von einem elektrischen Wechselstrom- oder Gleichstrommotor angetrieben werden, wie dies bezüglich des Lüfters bzw. des Gebläses zum Liefern der Ausgangsluft ausgeführt wurde, wobei die Verwendung eines elektrischen Gleichstrommotors besser für eine einstellbare einstellbare Kontrolle des Betriebs der Unterdruckpumpe geeignet ist und für das Ermöglichen der Verwendung eines tragbaren Sauerstoffanreicherungsgerätes an verschiedenen Stellen unter Benutzung von Trockenzellen oder Batterien, wie sie auf dem Markt erhältlich sind.
Bei dem Sauerstoffanreicherungsgerät durchdringt eine Dampfkomponente die für Sauerstoff selektiv durchlässige Membran leichter als der Sauerstoff und der Stickstoff. Folglich wird die Luft, wenn die mit Sauerstoff angereicherte Luft mit Hilfe der Unterdruckpumpe herausgepumpt wird, erwärmt und wird dabei feucht bis zu einer relativen Luftfeuchtigkeit von annähernd 100 %. Daher erscheinen nachteiligerweise beim anschliependen Abkühlen der mit Sauerstoff angereicherten Luft Wassertropfen. Demgemäß ist normalerweise die Anordnung von Luftkühleinrichtungen zum Kühlen der mit Sauerstoff angereicherten Luft und damit zum Kondensieren einer übermäßigen Wassermenge in der Luft erforderlich sowie eine geeignete Wasserabscheideeinrichtung zum Entfernen des kondensierten Wassers. Beispiele für die Luftkühleinrichtung und die Wasserabscheideeinrichtung sind beispielsweise in der JP-A-59 11 57 27 und in der JP-A-59 82 532 offenbart.
Vorzugsweise sind die Auslaßeinrichtungen des Sauerstoffanreicherungsmoduls am äußeren Umfang der Behälterzelle in einer Position dicht bei dem Ende der Behälterzelle angeordnet, an dem die Ausgangsluft eingeleitet wird. Wenn die Länge des Moduls relativ kurz ist, dann können die Auslaßeinrichtungen, ohne daß diesbezüglich eine Einschränkung bestünde, in jeder Position am äußeren Umfang der Behälterzelle angeordnet werden, und bei Bedarf kann mehr als eine Auslaßeinrichtung vorgesehen werden.
Die von der Unterdruckpumpe abgepumpte, mit Sauerstoff angereicherte Luft, welche den Wasserabscheider passiert, wird über eine geeignete Lieferleitung in Richtung auf eine Auslaßöffnung des Sauerstoffanreicherungsgerätes geleitet, wobei sie bei Bedarf einen Durchflußmesser und einen Sauerstoffkonzentrationsmesser passiert, und wird dann auperhalb des Gerätes für verschiedene Zwecke benutzt. Bei Bedarf kann in der Auslaßleitung ein geeignetes Bakterien-Filterelement angeordnet werden.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung deutlich wird, ist das Sauerstoffanreicherungsgerät gemäß vorliegender Erfindung mit einem Sauerstoffanreicherungsmodul versehen, welcher aufweist: Ein integriertes Gebläse bzw. einen Lüfter zum Zuführen von Ausgangsluft, eine Unterdruckpumpe zum Herauspumpen von mit Sauerstoff angereicherter Luft aus dem Modul, Kühleinrichtungen zum Kühlen der mit Sauerstoff angereicherten Luft und Abgabeleitungseinrichtungen, die den Wasserabscheider und das bakterizide Filterelement enthalten, wobei diese Elemente kompakt in einem geeigneten Gehäuse angeordnet sind, welches einen äußeren Mantel des Geräts bildet.
Vorzugsweise ist das Gehäuse des Sauerstoffanreicherungsgerätes mit einer Einlaßöffnung zum Zuführen von Umgebungsluft als Ausgangsluft von außen in den Sauerstoffanreicherungsmodul versehen sowie mit einer Auslaßöffnung zum Ablassen der hinsichtlich ihres Sauerstoffgehalts verdünnten Luft aus demselben, die zurück bleibt, nachdem die mit Sauerstoff angereicherte Luft aus der Ausgangsluft erhalten wurde. Außerdem ist eine Abgabeöffnung vorgesehen, um die mit Sauerstoff angereicherte Luft abzunehmen. Ein geeigneter Nippel ist an der Abgabeöffnung des Gehäuses vorgesehen, um damit eine äußere Verlängerungsleitung zu verbinden.
Das Gehäuse des Sauerstoffanreicherungsgerätes ist ferner vorzugsweise mit einem elektrischen Verbinder versehen, über den das Gerät entsprechend den Erfordernissen mit einer externen elektrischen Energiequelle verbunden wird. Der elektrische Verbinder kann weggelassen werden, wenn das Gerät ausschließlich mittels Batterien betrieben wird, die austauschbar in dem Gehäuse angeordnet sind.
Während des Betriebes des Sauerstoffanreicherungsgerätes haben das Arbeiten des motorisch angetriebenen Lüfters bzw. Gebläses und der Unterdruckpumpe die Tendenz, in dem Gehäuse einen Temperaturanstieg zu bewirken. Daher sind dieser Lüfter bzw. dieses Gebläse und die Unterdruckpumpe vorzugsweise in Positionen angeordnet, in denen sie der aus dem Gerät durch die Auslaßöffnung abgegebenen Luft ausgesetzt sind und von dieser gekühlt werden. Ein geeignetes Kühlgebläse kann separat vorgesehen sein, um den Temperaturantrieb des Gerätes zu verhindern. In diesem Fall kann das Gehäuse des Gerätes zusätzlich mit einem Kühllufteinlaß bzw. einem Kühlluftauslaß versehen sein. Natürlicherweise werden die Ausgangsluft- Einlaßöffnung und die Auslaßöffnung für die hinsichtlich ihres Sauerstoffgehalts verdünnte Luft üblicherweise als Kühllufteinlaß bzw. -auslaß verwendet, wenn die Ausbildung des Gerätes dies gestattet.
Der oben erwähnte elektrische Verbinder wird benutzt, um dem Axiallüfter oder -gebläse des Sauerstoffanreicherungsmoduls, der Unterdruckpumpe zum Abziehen der mit Sauerstoff angereicherten Luft und dem Kühlgebläse elektrische Energie zuzuführen, wobei zwischen dem Verbinder und den betreffenden Lüfter- und Pumpeinheiten nach Bedarf geeignete Schalter vorgesehen werden können. Diese Schalter können an den einzelnen Antriebsmotoren angebracht werden, oder es kann ein einzelner Schalter so angeordnet werden, daß alle Antriebsmotoren gleichzeitig eingeschaltet werden können. Besonders bevorzugt wird es, wenn die Schalter so angeordnet sind, daß die Unterdruckpumpe nicht betrieben werden kann, während die Gebläseeinrichtung für die Ausgangsluft, d.h. der Axiallüfter bzw. das Axialgebläse des Sauerstoffanreicherungsmoduls nicht in Betrieb sind.
Wenn das Gerät für den Antrieb durch elektrischen Gleichstrom ausgestaltet ist, dann kann das Gerät, wenn eine geeignete Wechselstrom/Gleichstrom-Wandlereinrichtung vorgesehen ist, mit separaten Gleichstrom- und Wechselstromverbindern bzw. Anschlüssen versehen sein, um mit Gleichstrom- und Wechselstromquellen verbunden werden zu können.
Aus der vorstehenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wird deutlich, daß gemäß der Erfindung ein kleiner und leichter Sauerstoffanreichungsmodul und ein portables Sauerstoffanreicherungsgerät erhalten werden, die an verschiedenen Plätzen im Inneren des Hauses und außerhalb desselben bequem benutzt werden können.

Claims

1. Sauerstoffanreicherungsmodul (11) zum Erzeugen von mit Sauerstoff angereicherter Luft aus der Umgebungsluft (atmosphärischen Luft) umfassend:

mehrere hohle Sauerstoffanreicherungsfasern (12), die als ein Bündel von hohlen Sauerstoffanreicherungsfasern ausgebildet sind, die sich parallel zueinander erstrecken, wobei jede hohle Sauerstoffanreicherungsfaser (12) an ihren einander gegenüberliegenden Enden (12a) mit Öffnungen versehen ist, und mit einem Luftkanal, welcher von einer zylindrischen Wand umschlossen ist, welche die Eigenschaft hat, für Sauerstoff selektiv permeabel zu sein;

eine Behälterzelle (10) in Form eines an den Enden offenen hohlen Gehäuses und mit einer Kammer, um darin das Bündel von hohlen, sauerstoffanreichernden Fasern (12) aufzunehmen;

Dichtungen zum Sichern der beiden Endbereiche (14) des Bündels der hohlen, Sauerstoff anreichernden Fasern (12), an den Innenwandbereichen des hohlen Gehäuses angrenzend an das jeweilige offene Ende desselben, derart, daß die betreffenden Öffnungen jeder hohlen Faser offen gehalten werden und daß ein faserförmiger Teil (12b), welcher sich axial zwischen den beiden Endbereichen (12a) jeder hohlen Sauerstoff anreichernden Faser (12) erstreckt, in der Kammer der Behälterzelle (10) dichtend eingeschlossen ist; einen Generator (16) zum Erzeugen einer axialen Luftströmung, der in axialer Richtung einstückig mit mindestens einem Ende der Behälterzelle (10) verbunden ist, um eine axiale Strömung der Umgebungsluft parallel zu den Achsen der hohlen Sauerstoff anreichernden Fasern (12) zu erzeugen, wobei diese Strömung in die Luftkanäle aller Fasern des Bündels von hohlen Sauerstoff anreichernden Fasern (12) durch eine der Öffnungen dieser hohlen, Sauerstoff anreichernden Fasern eintritt, und aus den Luftkanälen durch die jeweils andere Öffnung der betreffenden hohlen Sauerstoff anreichernden Fasern (12) als bezüglich des Sauerstoffgehalts verdünnte Luft austritt, um auf diese Weise mit Sauerstoff angereicherte Luft zu erhalten, welche durch die zylindrische Wand der hohlen, Sauerstoff anreichernden Fasern hindurch in die Kammer der Behälterzelle (10) wandert; und

einen Auslaß (20a), der an einem Bereich der Behälterzelle (10) angeordnet ist, um die mit Sauerstoff angereicherte Luft aus der Kammer der Behälterzelle (10) zu erhalten,

wobei der Modul (11) dadurch gekennzeichnet ist, daß die Länge L jeder der mehreren hohlen, Sauerstoff anreichernden Fasern und der Innendurchmesser d des Luftkanals derselben derart ausgewählt sind, daß der Wert L/d³ gleich oder kleiner ist als 800.

2. Sauerstoffanreicherungsmodul zum Erzeugen von mit Sauerstoff angereicherter Luft aus der Umgebungsluft gemäß Anspruch 1, bei dem jede der mehreren hohlen, Sauerstoff anreichernden Fasern eine für Sauerstoff selektiv permeable Membran besitzt, die von einer zylindrischen Innenfläche der zylindrischen Wand getragen wird, welche den Luftkanal derselben (der betreffenden Faser) umgibt.

3. Sauerstoffanreicherungsmodul zum Erzeugen von mit Sauerstoff angereicherter Luft aus der Umgebungsluft nach Anspruch 2, bei dem die zylindrische Wand der Sauerstoff anreichernden Fasern eine zylindrische poröse Stützwand ist, bei der die zylindrische Innenfläche mit der für Sauerstoff selektiv permeablen Membran beschichtet ist.

4. Sauerstoffanreicherungsmodul zum Erzeugen von mit Sauerstoff angereicherter Luft aus der Umgebungsluft nach Anspruch 1, bei dem der Innendurchmesser des Luftkanals jeder der hohlen Sauerstoff anreichernden Fasern (12) zwischen 0,3 mm und 2,0 mm beträgt.

5. Sauerstoffanreicherungsmodul zum Erzeugen von mit Sauerstoff angereicherter Luft aus der Umgebungsluft nach Anspruch 1, bei dem der Generator (16) zum Erzeugen einer axialen Luftströmung einen elektrischen Gleichstrommotor (16b) umfaßt.

6. Sauerstoffanreicherungsmodul zum Erzeugen von mit Sauerstoff angereicherter Luft aus der Umgebungsluft nach Anspruch 5, bei dem der die axiale Luftströmung erzeugende Generator ein Axialgebläse (16) umfaßt, welches mit Flügeln (16a) versehen ist, die auf einer zentralen Welle montiert sind, welche von dem Gleichstrom-Elektromotor (16b) angetrieben wird, der in der Mitte des Axialgebläses angeordnet ist, wobei das Axialgebläse (16) mit dem einen Ende der Behälterzelle verbunden ist.

7. Sauerstoffanreicherungsmodul zum Erzeugen von mit Sauerstoff angereicherter Luft aus der Umgebungsluft nach Anspruch 5, bei dem der die axiale Luftströmung erzeugende Generator ein axiales Luftgebläse umfaßt, welches mit Flügeln auf einer zentralen Welle versehen ist, die von dem Gleichstromelektromotor angetrieben wird, wobei das axiale Luftgebläse mit dem einen Ende der Behälterzelle verbunden ist.

8. Sauerstoffanreicherungsmodul zum Erzeugen von mit Sauerstoff angereicherter Luft aus der Umgebungsluft nach Anspruch 1, bei dem die Behälterzelle (10) in Form eines hohlen Gehäuses mit offenen Enden ein zylindrisches, starres Gehäuse ist.

9. Sauerstoffanreicherungsmodul zum Erzeugen von mit Sauerstoff angereicherter Luft aus der Umgebungsluft nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Länge jeder der mehreren hohlen, Sauerstoff anreichernden Fasern (12) kleiner ist als 400 mm und bei dem der Innendurchmesser d des Luftkanals jeder der hohlen Sauerstoff anreichernden Fasern zwischen 0,6 mm und 0,8 mm beträgt.

10. Sauerstoffanreicherungsmodul zum Erzeugen von mit Sauerstoff angereicherter Luft aus der Umgebungsluft nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem ein Filter (15) angrenzend an die Einlaßöffnung angeordnet ist, um feinen Staub aus der Umgebungsluft herauszufiltern.

11. Tragbare, zusammengebaute Sauerstoffan- reicherungsvorrichtung zum Erzeugen eines mit Sauerstoff angereicherten Gases aus der Umgebungsluft, umfassend:

einen Sauerstoffanreicherungsmodul wie er in einem der Ansprüche 1 bis 10 beansprucht ist;

und ferner umfassend ein Gehäuse (21), welches einen äußeren Mantel der Vorrichtung bildet und eine Einlaßöffnung (22) zum Einleiten von Umgebungsluft, eine Auslaßöffnung (23) zum Ablassen von hinsichtlich ihres Sauerstoffgehalts verdünnter Luft und einen Abgabeanschluß (24) zum Abgeben von mit Sauerstoff angereicherter Luft aufweist;

eine Unterdruckpumpe (30), die mit einer Ansaugöffnung versehen ist, die mit dem Auslaß des Sauerstoffanreicherungsmoduls (11) verbunden ist, um die von dem Sauerstoffanreicherungsmodul (11) erzeugte mit Sauerstoff angereicherte Luft abzupumpen, sowie mit einer Auslaßöffnung zum Auslassen der abgepumpten, mit Sauerstoff angereicherten Luft; und

eine Abgabeleitung (34) zum Abgeben der mit Sauerstoff angereicherten Luft, die von der Unterdruckpumpe (30) zu der Abgabeöffnung (24) des Gehäuses (21) gepumpt wird.

12. Tragbare, zusammengebaute Sauerstoffanreicherungsvorrichtung zum Erzeugen eines mit Sauerstoff angereicherten Gases aus der Umgebungsluft nach Anspruch 11, bei der die Unterdruckpumpe (30) einen elektrischen Gleichstrommotor umfaßt.