JP2001259040A

JP2001259040A - 酸素濃縮器の流量調整用抵抗体

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Publication number: JP2001259040A
Application number: JP2000076983A
Authority: JP
Inventors: Toshitaka Nakane; 敏貴中根; Toshiteru Tamura; 敏輝田村; Katsutoshi Toyoshima; 克利豊島; Shinya Saito; 慎也斉藤
Original assignee: Marutaka Co Ltd
Current assignee: Marutaka Co Ltd
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2001-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】圧縮スイング吸着方式により空気から濃縮酸
素を得ようとするときに、患者の状態に応じて酸素ガス
供給流量を調整可能にするとともに、供給流量のバラツ
キをなくして安定した流量にて酸素ガスを供給できるよ
うにする。【解決手段】圧縮スイング吸着方式により空気から窒
素と酸素を分離して、濃縮酸素をバッファタンク３１に
蓄える。バッファタンク３１と酸素取り出し口１２との
間に自動流量制御弁４２を配設し、その後段に抵抗体４
５を設けるとともに自動流量制御弁４２と抵抗体４５と
の間に圧力センサ４３を設置する。該抵抗体４５はプラ
スチック焼結体フィルタまたは柱状繊維束状フィルタか
らなり、該抵抗体４５を設けたことにより、自動流量制
御弁４２と抵抗体４５との間の圧力変化と自動流量制御
弁４２を通過する酸素ガス供給流量の変化が略比例関係
になって、該圧力に基づいて酸素供給流量を正確に演算
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は酸素濃縮器の流量調
整用抵抗体に関するものであり、特に、圧縮スイング吸
着方式によって空気から濃縮酸素を得る酸素濃縮器の流
量調整用抵抗体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来の
酸素濃縮器は、吸着剤を充填した複数の吸着塔を備え、
圧縮スイング吸着方式により空気から窒素と酸素を分離
して濃縮酸素を得るようにしたものが知られている。此
種酸素濃縮器は、コンプレッサにて圧縮した空気が制御
弁を介して何れかの吸着塔へ送気され、該吸着塔内の吸
着剤に圧縮空気中の窒素を吸着させて濃縮酸素を得ると
ともに、吸着工程が終了した他の吸着塔内の窒素が該制
御弁を介して外部に放出される。該制御弁の切り換えに
より、各吸着塔にて生成される濃縮酸素を順次取り出し
てバッファタンクに蓄える。

【０００３】そして、バッファタンクから導出される酸
素ガスを酸素取り出し口から外部に供給するが、前記コ
ンプレッサから吸着塔に送気される圧縮空気の発生量
と、吸着塔に充填された吸着剤の量によって酸素ガス供
給流量が決定されるため、患者の状態に応じて、最適な
酸素ガス供給流量に設定された機械を使用する。従っ
て、患者の状態が変化して酸素ガス供給流量を変更する
場合は、その供給流量に設定された他の機械に交換する
必要があった。

【０００４】一方、バッファタンクと酸素取り出し口と
の間に可変絞り弁や複数のオリフィスを切り換え可能に
設け、該酸素取り出し口から外部に供給される酸素ガス
供給流量を機械的に調整できるようにしたものもある。
しかし、オリフィスの穴径や内部圧力のばらつきにより
酸素ガス供給流量が安定せず、実際の酸素ガス供給流量
が設定値と異なる場合がある。また、実際の酸素ガス供
給流量を測定していないため、何らかの原因で供給流量
が著しく変動したとしても分からないという不具合があ
る。

【０００５】そこで、圧縮スイング吸着方式により空気
から濃縮酸素を得ようとするときに、患者の状態に応じ
て酸素ガス供給流量を調整可能にするとともに、供給流
量のバラツキをなくして安定した流量にて酸素ガスを供
給できるようにするために解決すべき技術的課題が生じ
てくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために提案されたものであり、圧縮スイング吸着方
式により圧縮空気中の窒素を吸着剤に吸着させて濃縮酸
素を得るとともに、該濃縮酸素をバッファタンクに蓄え
て酸素取り出し口から外部へ酸素ガスを供給する酸素濃
縮器に於いて、前記バッファタンクと前記酸素取り出し
口との間に自動流量制御弁を配設し、この自動流量制御
弁の後段に設けられた酸素濃縮器の流量調整用抵抗体、
及び、前記抵抗体はプラスチック焼結体フィルタからな
る酸素濃縮器の流量調整用抵抗体、及び、前記抵抗体は
柱状繊維束状フィルタからなる酸素濃縮器の流量調整用
抵抗体を提供するものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に従って詳述する。図１及び図２は酸素濃縮器１１の
外観を示し、該酸素濃縮器１１の正面には酸素ガスを外
部に供給するための酸素取り出し口１２と酸素ガス供給
流量を表示する表示パネル１３が設けられ、その下部に
ワンタッチカプラ１４を介して加湿瓶１５が着脱可能に
装着されている。一方、該酸素濃縮器１１の背面に空気
の吸気口１６を開穿し、その上部に把手１７を装着する
とともに、背面下部に主電源スイッチ１８を設ける。ま
た、該酸素濃縮器１１の上面前方部位に酸素ガス供給流
量を設定する「＋」ボタンＢ₁及び「−」ボタンＢ₂と
スタートボタンＢ₃とを備えた操作パネル１９が設けら
れている。尚、２０は電源ケーブルであり、２１は移動
用のキャスタである。

【０００８】図３及び図４は該酸素濃縮器１１の内部を
示し、図５は酸素濃縮器１１のブロック図である。吸気
口１６から取り入れた空気をコンプレッサ２５にて圧縮
するが、該コンプレッサ２５の駆動電源周波数（以下、
単に「周波数」という）はインバータ装置２６により制
御され、所定の酸素ガス濃度と供給流量とを維持すべ
く、制御部５０にて前記インバータ装置２６を制御する
ことにより、周波数を上下動させてコンプレッサ２５の
回転数を調整する。

【０００９】また、該コンプレッサ２５にはポンプ冷却
用としてブロア２２が設けられており、該ブロア２２に
て大量の空気を酸素濃縮器１１内に取り入れてポンプを
冷却した後に、この空気を排風口２３から外部へ排出し
ている。そして、前記ブロア２３の吸入口（図示せず）
または酸素濃縮器１１の排風口２３に、空気集塵器やマ
イナスイオン発生器等の空気清浄装置２４を設けてお
き、酸素濃縮器１１が設置されている室内の空気を清浄
化するようにしている。

【００１０】而して、コンプレッサ２５からの圧縮空気
は制御弁２８を介して一方の吸着塔２９または他方の吸
着塔３０に送気される。双方の吸着塔２９，３０は、入
口と出口が夫々上方に設けられ且つ中間部が折り返され
たＵ字形であり、一方の吸着塔２９と他方の吸着塔３０
との間にバッファタンク３１を配設して、一体構造に形
成されている。夫々の吸着塔２９，３０内には天然ゼオ
ライトや合成ゼオライト等の吸着剤３２を充填してあ
り、圧縮スイング吸着方式により圧縮空気中の窒素を該
吸着剤３２に吸着させ、窒素と酸素を分離して濃縮酸素
を得る。そして、吸着塔２９または３０を通過して取り
出された濃縮酸素はバッファタンク３１に蓄えられる。

【００１１】ここで、コンプレッサ２５からの圧縮空気
が何れか一方の吸着塔（例えば吸着塔２９）に送気さ
れ、窒素の吸着作業が進んでいくと吸着塔２９内の圧力
が上昇する。吸着塔２９に送気される空気が所定圧まで
上昇すると、圧力センサ３３の検出信号により前記制御
部５０では一方の吸着塔２９での吸着工程が終了したも
のと判断する。然るときは、前記制御弁２８を切り換え
てコンプレッサ２５からの圧縮空気を他方の吸着塔３０
へ送気し、他方の吸着塔３０内の吸着剤３２で窒素を吸
着して濃縮酸素を得ると同時に、吸着工程が終了した一
方の吸着塔２９を開放して窒素を大気に排出する。

【００１２】このように、前記制御弁２８の切り換えに
より、一方の吸着塔２９にて窒素の吸着を行うとととも
に、他方の吸着塔３０を開放して窒素を外部に排出する
操作を順次交互に繰り返すことにより、複数の吸着塔２
９，３０を交互に使用して連続的に濃縮酸素を得ること
ができる。尚、前記吸着塔２９，３０に送気される圧縮
空気中の水分が高いと窒素の吸着効率が低下するため、
前記制御弁２８と吸着塔２９，３０との間にアルミナ塔
３４を設けて、吸着塔２９，３０に送気される圧縮空気
中の水分を除去する。除去された水分はドレン３５に貯
留しておく。また、図示は省略するが、吸着塔２９，３
０とバッファタンク３１との間には逆止弁を設けてあ
り、バッファタンク３１に蓄えられた濃縮酸素が吸着塔
２９，３０へ逆流しないように形成してある。

【００１３】前記バッファタンク３１に蓄えられた濃縮
酸素は酸素取り出し口１２に導出されるが、その途中に
濃度センサ３６を設けて酸素ガスが所定濃度（９０％）
であるか否かを検出するとともに、流量調整装置４０に
よって酸素ガスの供給流量を調整する。該流量調整装置
４０は圧力レギュレータ４１と、自動流量制御弁４２
と、圧力センサ４３等から構成される。そして、患者の
状態に応じて前記操作パネル１９を操作すれば、酸素ガ
ス供給流量を所定範囲内で任意に変更することができ
る。

【００１４】本実施の形態では、当該酸素濃縮器１１は
酸素ガス濃度９０％で最大供給流量が５Ｌ/minの性能を
具備しており、「＋」ボタンＢ₁または「−」ボタンＢ
₂を操作することにより、「0」「0.25」「0.5」「0.75」
「1.0」「1.5」「2.0」「2.5」「3.0」「3.5」「4.0」「4.5」
「5.0」(Ｌ/min)の１３段階の供給流量を設定することが
できる。該操作パネルにて設定された酸素ガス供給流量
は、表示パネル１３にデジタル表示される。

【００１５】而して、この設定に基づいて、コントロー
ラ５０がインバータ装置２６を制御することにより、最
適な酸素ガス濃度と供給流量を維持すべくコンプレッサ
２５の回転数を自動調整するとともに、前記流量調整装
置４０を自動制御する。また、酸素取り出し口１２の直
前位置に加湿瓶１５が着脱自在に設けられており、該加
湿瓶１５内に精製水を充填しておく。水分が除去されて
乾燥した酸素ガスは、加湿瓶１５内の精製水を通過する
ことにより適度の湿気が含まれる。従って、所定濃度及
び適度な湿気の酸素ガスが、設定した供給流量で酸素取
り出し口１２から外部へ安定的に供給される。

【００１６】次に、図６に従って、前記流量調整装置４
０について説明すれば、前記流量調整装置４０はバッフ
ァタンク３１と酸素取り出し口１２との間に設けられ、
バッファタンク３１の出口から順次直列に圧力レギュレ
ータ４１とオリフィス４４と自動流量制御弁４２と抵抗
体４５とを設け、自動流量制御弁４２と抵抗体４５との
間の圧力を圧力センサ４３にて検出するように形成して
ある。該自動流量制御弁４２はステッピングモータ４６
の駆動により、開口面積が変化して通過流量が調整され
る。

【００１７】バッファタンク３１から取り出された酸素
ガスは、圧力レギュレータ４１によってオリフィス４４
までの圧力が一定に調整される。オリフィス４４を通過
した酸素ガスは自動流量制御弁４２により流量が調整さ
れるが、該自動流量制御弁４２の後段に抵抗体４５を設
けてあるので、該自動流量制御弁４２の開口面積に応じ
て該自動流量制御弁４２と抵抗体４５との間の圧力が変
化する。

【００１８】ここで、前記抵抗体４５について述べれ
ば、通常のオリフィス（図示せず）のほか、図７（ａ）
に示すポリエチレンをはじめとするプラスチック焼結体
フィルタからなる抵抗体４５ａや、図７（ｂ）に示すタ
バコフィルタのように柱状繊維束状フィルタからなる抵
抗体４５ｂ等が好ましい。前記プラスチック焼結体フィ
ルタからなる抵抗体４５ａは、直径Ｄが約７ｍｍ、長さ
Ｌが約９ｍｍの多孔質体で、気孔Ｈの直径が１０μｍの
ものを使用して実験を行った。

【００１９】いま、自動流量制御弁４２の後段に従来の
オリフィスを設けた場合は、図８の点線で示すように、
供給流量が「0」〜「3.0」の低流量時は圧力の変化が緩
慢であり、圧力の変化から流量を演算する際の分解能が
低く、流量調整誤差が生じやすい。これに対して、プラ
スチック焼結体フィルタからなる抵抗体４５ａを設けた
場合は、同図の鎖線で示すように、圧力の変化と供給流
量の変化が略比例関係にあり、また、タバコフィルタの
ように柱状繊維束状フィルタからなる抵抗体４５ｂを設
けた場合も、同図の実線で示すように、圧力の変化と供
給流量の変化が略比例関係となる。

【００２０】従って、前記圧力センサ４３にて自動流量
制御弁４２と抵抗体４５との間の圧力を検出し、予め実
験にて圧力と流量の対応データを求めておけば、前記圧
力センサ４３が検出した圧力から該自動流量制御弁４２
の流量を正確に演算することができる。また、実際の酸
素ガス供給流量を圧力換算値から測定しているため、制
御部５０では圧力センサ４３の検出値に基づいて前記ス
テッピングモータ４６を駆動し、操作パネル１９にて予
め設定した供給流量となるように自動流量制御弁４２の
供給流量を自動的に調整することができる。尚、本発明
は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すこ
とができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶこ
とは当然である。

【００２１】

【発明の効果】本発明は上記一実施の形態に詳述したよ
うに、圧縮スイング吸着方式により圧縮空気中の窒素を
吸着剤に吸着させて濃縮酸素を得るとともに、該濃縮酸
素をバッファタンクに蓄えて酸素取り出し口から外部へ
酸素ガスを供給する酸素濃縮器に於いて、前記バッファ
タンクと酸素取り出し口との間に自動流量制御弁を配設
し、その後段にプラスチック焼結体フィルタまたは柱状
繊維束状フィルタよりなる抵抗体を設けたことにより、
前記自動流量制御弁と抵抗体との間の圧力変化と自動流
量制御弁を通過する酸素ガス供給流量の変化が略比例関
係になり、該圧力を検出して酸素ガス供給流量を演算す
ることができる。また、前記抵抗体を設けたことによ
り、特に、低流量時の圧力変化を正確に検出できるよう
になり、患者の状態に応じて酸素ガス供給流量が調整可
能になるとともに、供給流量のバラツキをなくして安定
した流量にて酸素ガスを供給することができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施の形態を示すものである。

【図１】酸素濃縮器の外観を示し、（ａ）は正面図、
（ｂ）は背面図。

【図２】酸素濃縮器の外観を示し、（ａ）は平面図、
（ｂ）は左側面図。

【図３】酸素濃縮器の内部を示し、（ａ）は正面図、
（ｂ）は背面図。

【図４】酸素濃縮器の内部を示す左側面図。

【図５】酸素濃縮器のブロック図

【図６】流量調整装置のブロック図。

【図７】（ａ）プラスチック焼結体フィルタからなる抵
抗体の斜視図、（ｂ）柱状繊維束状フィルタからなる抵
抗体の斜視図。

【図８】流量調整装置での酸素ガスの圧力と流量の関係
を示すグラフ。

【符号の説明】

１１酸素濃縮器１２酸素取り出し口４２自動流量制御弁４５抵抗体４５ａプラスチック焼結体フィルタからなる抵
抗体４５ｂ柱状繊維束状フィルタからなる抵抗体５０制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｌ 55/00 Ｇ (72)発明者豊島克利静岡県藤枝市八幡字広通550番１株式会社マルタカ内 (72)発明者斉藤慎也静岡県藤枝市八幡字広通550番１株式会社マルタカ内Ｆターム(参考） 3H025 BA14 BA16 BB02 4D012 CA05 CB16 CD07 CE01 CE02 CF02 CF03 CG01 CH03 CK10 4G042 BA15 BA18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮スイング吸着方式により圧縮空気中
の窒素を吸着剤に吸着させて濃縮酸素を得るとともに、
該濃縮酸素をバッファタンクに蓄えて酸素取り出し口か
ら外部へ酸素ガスを供給する酸素濃縮器に於いて、前記
バッファタンクと前記酸素取り出し口との間に自動流量
制御弁を配設し、この自動流量制御弁の後段に設けられ
たことを特徴とする酸素濃縮器の流量調整用抵抗体。
【請求項２】前記抵抗体はプラスチック焼結体フィル
タからなる請求項１記載の酸素濃縮器の流量調整用抵抗
体。
【請求項３】前記抵抗体は柱状繊維束状フィルタから
なる請求項１記載の酸素濃縮器の流量調整用抵抗体。