JP2003238115A - 酸素濃縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 窒素吸着剤の吸着能力の低下をいち早く検出
する。 【解決手段】 分子篩からなる窒素吸着剤１を充填した
窒素吸着筒２，３に、圧縮機７より空気を送り込み、空
気中の窒素を吸着して酸素富化空気となし、これを製品
タンク１０に蓄え、圧力調整機１９により適正な圧力に
調整し酸素富化空気を供給する酸素濃縮装置であって、
窒素吸着筒２，３から出される酸素富化空気の酸素濃度
を検出する酸素濃度検出手段４と、酸素濃度検出手段４
の出力に基づき所定の濃度以下になった際に窒素吸着筒
２，３内の窒素吸着剤１の性能劣化と判断し窒素吸着剤
１の交換を促す警報を発する警報手段８を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、酸素濃縮装置に関
する。更に詳述すると、本発明は、医療用等として酸素
富化空気を生成し供給する酸素濃縮装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、酸素富化空気を生成する装置とし
て酸素濃縮装置がある。この酸素濃縮装置は、窒素吸着
剤を充填した吸着筒に防塵・除湿した空気を圧縮機によ
って送り込み、微細孔を多数有する吸着剤によって空気
中の窒素を吸着除去し、残った酸素富化空気をタンクに
蓄えて医療用等に用いるものである。

【０００３】窒素吸着剤の吸着能力は水分や粉塵等の付
着によって低下するので、圧縮機の上流に除湿器や防塵
フィルタを設けて吸着筒に供給する空気中の水分や粉塵
等を除去するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、除湿器
や防塵フィルタを使用しても圧縮空気中の水分や塵等を
完全に除去することができず、窒素吸着剤に水分や粉塵
等が付着して溜まることがある。また、圧縮機の潤滑油
等が圧縮空気に混入して窒素吸着剤に付着することもあ
る。そして、窒素吸着剤に水分や粉塵、潤滑油等が付着
すると、窒素吸着剤の吸着能力が悪化する。このため、
窒素吸着剤を例えば定期的に交換しているが、大気中の
湿度は天候や季節等によっても変動するので必ずしも適
切なタイミングで交換できるとは限らなかった。また、
酸素濃縮装置は医療用等に使用されるので、窒素吸着剤
の吸着能力の低下をいち早く検出して適切なタイミング
で窒素の吸着剤を交換することが望まれる。

【０００５】本発明は、窒素吸着剤の吸着能力の低下を
いち早く検出することができる酸素濃縮装置を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに請求項１記載の発明は、分子篩からなる吸着剤を充
填した吸着筒に、圧縮機より空気を送り込み、空気中の
窒素を吸着して酸素富化空気となし、これを製品タンク
に蓄え、圧力調整機により適正な圧力に調整し酸素富化
空気を供給する酸素濃縮装置において、吸着筒から出さ
れる酸素富化空気の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手
段と、酸素濃度検出手段の出力に基づき所定の濃度以下
になった際に吸着筒内の吸着剤の性能劣化と判断し吸着
剤の交換を促す警報を発する警報手段を備えてなるもの
である。

【０００７】吸着剤の吸着能力が劣化すると、吸着筒を
通過した酸素富化空気の酸素濃度が低下する。したがっ
て、吸着筒を通過した酸素富化空気の酸素濃度に基づい
て吸着剤の性能劣化の度合いを知ることができる。即
ち、酸素濃度検出手段は吸着筒を通過した酸素富化空気
の酸素濃度を検出し、その濃度が所定値以下になると警
報手段が警報を発する。この警報に基づいて吸着剤の性
能劣化を知ることができる。

【０００８】また、請求項２記載の発明は、分子篩から
なる吸着剤を充填した吸着筒に、圧縮機より空気を送り
込み、空気中の窒素を吸着して酸素富化空気となし、こ
れを製品タンクに蓄え、圧力調整機により適正な圧力に
調整し酸素富化空気を供給する酸素濃縮装置において、
吸着筒から出される酸素富化空気の湿度を検出する湿度
検出手段と、湿度検出手段の出力に基づき所定の湿度以
上になった際に吸着筒内の吸着剤が吸湿して性能劣化し
たと判断し吸着剤の交換を促す警報を発する警報手段を
備えてなるものである。

【０００９】吸着剤に水分が付着すると、その吸着能力
が劣化し吸着筒を通過した酸素富化空気の湿度が上昇す
る。したがって、吸着筒を通過した酸素富化空気の湿度
に基づいて吸着剤の性能劣化の度合いを知ることができ
る。即ち、湿度検出手段は吸着筒を通過した酸素富化空
気の湿度を検出し、その湿度が所定値以上になると警報
手段が警報を発する。この警報に基づいて吸着剤の性能
劣化を知ることができる。

【００１０】また、請求項３記載の酸素濃縮装置は、警
報手段を酸素濃縮装置本体に取り付けたものである。し
たがって、酸素濃縮装置の使用者が警報手段の警報に基
づいて吸着剤の性能劣化を知ることができる。

【００１１】また、請求項４記載の酸素濃縮装置は、警
報手段を酸素濃縮装置から離れた場所に設け、酸素濃度
検出手段の出力を通信手段により警報手段に供給するも
のである。

【００１２】酸素濃縮装置から離れた場所で酸素濃縮装
置を管理することがある。酸素濃度検出手段の信号を通
信手段によって警報手段に供給することができるので、
警報手段を酸素濃縮装置から離れた場所に設置すること
ができる。例えば、離れている管理室や遠隔地の管理会
社等に警報手段を設置することが可能になり、管理者は
酸素濃縮装置を直接見なくても警報手段の警報に基づい
て吸着剤の性能劣化を知ることができる。

【００１３】さらに、請求項５記載の酸素濃縮装置は、
警報手段を酸素濃縮装置から離れた場所に設け、湿度検
出手段の出力を通信手段により警報手段に供給するもの
である。

【００１４】酸素濃縮装置から離れた場所で酸素濃縮装
置を管理することがある。湿度検出手段の信号を通信手
段によって警報手段に供給することができるので、警報
手段を酸素濃縮装置から離れた場所に設置することがで
きる。例えば、離れている管理室や遠隔地の管理会社等
に警報手段を設置することが可能になり、管理者は酸素
濃縮装置を直接見なくても警報手段の警報に基づいて吸
着剤の性能劣化を知ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
最良の形態に基づいて詳細に説明する。

【００１６】図１に、本発明を適用した酸素濃縮装置の
実施形態の一例を示す。酸素濃縮装置は、分子篩からな
る窒素吸着剤１を充填した窒素吸着筒２，３に、圧縮機
７より空気を送り込み、空気中の窒素を吸着して酸素富
化空気となし、これを製品タンク１０に蓄え、圧力調整
機１９により適正な圧力に調整し酸素富化空気を供給す
るものであって、窒素吸着筒２，３から出される酸素富
化空気の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段４と、酸
素濃度検出手段４の出力に基づき所定の濃度以下になっ
た際に窒素吸着筒２，３内の窒素吸着剤１の性能劣化と
判断し窒素吸着剤１の交換を促す警報を発する警報手段
８を備えている。本実施形態では、警報手段８を酸素濃
縮装置本体９に取り付けている。

【００１７】圧縮機７の上流には除塵フィルタ５及び除
湿器６が設けられており、除塵フィルタ５を通過して吸
い込まれた大気中の空気は除湿器６を通って除湿された
後、圧縮機７によって圧縮される。そして、この圧縮空
気は冷却部１７によって冷却された後、電磁弁１１〜１
４により交互に２つの窒素吸着筒２，３に送られる。窒
素吸着筒２，３の内部には、圧力が高くなると窒素の吸
着量が多くなる窒素吸着剤１が充填されている。

【００１８】電磁弁１２が開き、電磁弁１１及び電磁弁
１４が閉じた状態では、圧縮空気は窒素吸着筒２に導か
れる。そして、窒素吸着筒２内を通過中に圧縮空気中の
窒素が吸着されて酸素濃度が高くなる。このようにして
濃縮された酸素はチェックバルブ１５を通って製品タン
ク（酸素タンク）１０に貯えられる。製品タンク１０に
貯えられた酸素はチェックバルブ１５，１６により窒素
吸着筒２，３には逆流しない。なお、この状態では、電
磁弁１３を開いている。このため、窒素吸着筒３内は大
気に開放されて大気圧となり、窒素吸着筒３内の窒素吸
着剤１に吸着されていた窒素は離脱して消音器１８を通
って大気中に放出される。

【００１９】一方、電磁弁１２、電磁弁１３が閉じ、電
磁弁１４が開くと、圧縮空気は窒素吸着筒３に導かれ
る。そして、窒素吸着筒３内を通過中に圧縮空気中の窒
素が吸着されて酸素濃度が高くなる。このようにして濃
縮された酸素は、チェックバルブ１６を通って製品タン
ク１０に貯えられる。製品タンク１０に貯えられた酸素
はチェックバルブ１５，１６により窒素吸着筒２，３に
は逆流しない。なお、この状態では、電磁弁１１を開い
ている。このため、窒素吸着筒２内は大気に開放されて
大気圧となり、窒素吸着筒２内の窒素吸着剤１に吸着さ
れていた窒素は離脱して消音器１８を通って大気中に放
出される。

【００２０】このように、圧縮機７から供給された圧縮
空気を２つの窒素吸着筒２，３に交互に供給し、酸素を
濃縮して製品タンク１０に蓄える。同時に、圧縮空気か
ら除去した窒素を大気に放出している。

【００２１】製品タンク１０に貯えられた酸素は圧力調
整機（例えば圧力調整弁）１９によって使用に適した圧
力に調整され、フィルタ２０によってろ過されて酸素吸
引を必要とする患者等に供給される。なお、図１中符号
２１はパージオリフィス、符号２２は圧力等化弁、符号
２３は均等オリフィス、符号２４は圧力センサ、符号２
５は流量設定器である。

【００２２】酸素濃度検出手段４は、例えば空気中の酸
素濃度を検出する酸素濃度センサであり、窒素吸着筒
２，３の出口に設置されて窒素吸着筒２，３を通過した
酸素富化空気中の酸素濃度を検出する。酸素濃度検出手
段４の信号は警報手段８に供給される。

【００２３】警報手段８は、例えば酸素濃度検出手段４
の信号を予め記憶した閾値（所定の濃度）と比較して窒
素吸着剤１の性能劣化の度合いを判断するコンピュータ
と、このコンピュータの操作によって点灯し、窒素吸着
剤１の交換を促す警告灯を備えている。コンピュータ
は、窒素吸着筒２，３を通過した酸素富化空気の酸素濃
度が閾値よりも小さくなると警告灯を点灯させる。な
お、窒素吸着剤１の交換を促す手段としては警告灯に限
るものではなく、警告音を発するアラーム等であっても
良く、あるいは警告灯とアラームの両方を設置しても良
く、その他の手段であっても良い。

【００２４】圧縮機７の上流には除塵フィルタ５及び除
湿器６を設けているが除塵や除湿は完全ではなく、圧縮
機７から窒素吸着筒２，３に供給される圧縮空気には水
分や粉塵等が多少含まれている。また、圧縮機７の潤滑
油が圧縮空気に混入していることもある。これらのた
め、窒素吸着剤１に水分や粉塵、潤滑油等が付着しその
窒素吸着能力が劣化する。

【００２５】窒素吸着剤１の吸着能力が劣化すると、窒
素吸着筒２，３を通過した酸素富化空気の酸素濃度が低
下する。したがって、窒素吸着筒２，３を通過した酸素
富化空気の酸素濃度に基づいて窒素吸着剤１の性能劣化
の度合いを知ることができる。即ち、酸素濃度検出手段
４は窒素吸着筒２，３を通過した酸素富化空気の酸素濃
度を検出し、その信号を警報手段８に出力する。警報手
段８はこの信号を監視し、酸素濃度検出手段４が検出し
た酸素富化空気中の酸素濃度が閾値以下になると警告灯
を点灯させる。これにより、酸素濃縮装置の使用者等は
窒素吸着剤１の性能劣化をいち早く知ることができ、窒
素吸着剤１を適切なタイミングで交換することができ
る。酸素濃縮装置は医療用等に使用されるものであり、
窒素吸着剤１の性能劣化をいち早く検出して早期に交換
することが特に重要である。窒素吸着剤１の性能劣化を
いち早く検出して早期に交換することで酸素供給不足の
未然回避が容易になる。

【００２６】また、吸着性能が実際に劣化してから窒素
吸着剤１を交換するので、例えば定期的に窒素吸着剤１
を交換する場合のように劣化がそれほど進んでおらず実
際には使用可能な窒素吸着剤１を交換してしまうことが
なく、経済的である。

【００２７】なお、交換して取り出した窒素吸着剤１は
再生して使用する。例えば、窒素吸着剤１を超音波洗浄
した後、乾燥させて再使用する。超音波洗浄を行うこと
で窒素吸着剤１の微細孔に付着した塵等を除去すること
ができる。また、パッケージから取り出した窒素吸着剤
１を焼くことでも再生することができる。窒素吸着剤１
を再生することで繰り返しの使用が可能であり、大変経
済的であると共に、いわゆる環境にやさしい酸素濃縮装
置を提供することができる。

【００２８】なお、上述の形態は本発明の好適な形態の
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、上述の説明では、窒素吸着筒２，３の出口
に酸素濃度検出手段４をそれぞれ設けているが、窒素吸
着筒２，３のいずれか一方にのみ酸素濃度検出手段４を
設けるようにしても良い。

【００２９】また、上述の説明では、警報手段８を酸素
濃縮装置本体９に取り付けていたが、必ずしもこの構成
に限るものではなく、例えば、警報手段８を酸素濃縮装
置から離れた場所に設け、酸素濃度検出手段４の出力を
通信手段により警報手段８に供給するようにしても良
い。酸素濃縮装置から離れた場所で酸素濃縮装置を管理
することがある。酸素濃度検出手段４の信号を通信手段
によって警報手段８に伝達することで、警報手段８を酸
素濃縮装置から離れた場所に設置することができる。

【００３０】例えば、病院等の施設で患者等が使用する
酸素濃縮装置については、酸素濃縮装置を使用する部屋
と別の部屋である管理室等で酸素濃縮装置を管理するこ
とがある。この場合には、管理室に警報手段８を設置す
ることで、管理者がいちいち酸素濃縮装置を直接見に行
かなくても警報手段８の警報に基づいて窒素吸着剤１の
性能劣化をいち早く知ることができる。これにより、性
能劣化した窒素吸着剤１の早期交換が可能になり、酸素
供給不足の未然回避が容易になる。なお、この場合の通
信手段としては、例えば専用回線を使用した通信手段や
無線回線を使用した通信手段等の使用が考えられる。

【００３１】また、個人宅等で療養中の患者等が使用す
る酸素濃縮装置については、遠隔地の管理会社等に警報
手段８を設置することで、管理者がわざわざ出向いて酸
素濃縮装置を直接見なくても警報手段８の警報に基づい
て窒素吸着剤１の性能劣化をいち早く知ることができ
る。これにより、性能劣化した窒素吸着剤１の早期交換
が可能になり、酸素供給不足の未然回避が容易になる。
なお、この場合の通信手段としては、例えば電話回線を
使用した通信手段等の使用が考えられる。

【００３２】また、警報手段８を酸素濃縮装置本体９と
酸素濃縮装置から離れた位置の両方に設けても良い。両
方に設けることで、酸素濃縮装置の使用者と管理者の両
方が酸素吸着剤の吸着能力の低下をいち早く知ることが
でき、いずれか一方の者が気付かないときでも他方の者
が気付くことができる。

【００３３】さらに、上述の説明では、窒素吸着筒２，
３を通過した酸素富化空気中の酸素濃度に基づいて窒素
吸着剤１の性能劣化を検出していたが、酸素濃度検出手
段４に代えて湿度検出手段を設け、酸素富化空気中の湿
度に基づいて窒素吸着剤１の性能劣化を検出しても良
い。即ち、分子篩からなる窒素吸着剤１を充填した窒素
吸着筒２，３に、圧縮機７より空気を送り込み、空気中
の窒素を吸着して酸素富化空気となし、これを製品タン
ク１０に蓄え、圧力調整機１９により適正な圧力に調整
し酸素富化空気を供給する酸素濃縮装置であって、窒素
吸着筒２，３から出される酸素富化空気の湿度を検出す
る湿度検出手段と、湿度検出手段の出力に基づき所定の
湿度以上になった際に窒素吸着筒２，３内の窒素吸着剤
１が吸湿して性能劣化したと判断し窒素吸着剤１の交換
を促す警報を発する警報手段８を備えてなるものでも良
い。

【００３４】窒素吸着剤１に水分が付着すると、その吸
着能力が劣化し窒素吸着筒２，３を通過した酸素富化空
気の湿度が上昇する。したがって、窒素吸着筒２，３を
通過した酸素富化空気の湿度に基づいて窒素吸着剤１の
性能劣化の度合いを知ることができる。即ち、湿度検出
手段は窒素吸着筒２，３を通過した酸素富化空気の湿度
を検出し、その湿度が所定値以上になると警報手段８が
警報を発する。この警報に基づいて窒素吸着剤１の性能
劣化を知ることができる。湿度検出手段は例えば湿度セ
ンサである。なお、湿度検出手段を窒素吸着筒２，３の
両方についてそれぞれ設けても良く、あるいは、いずれ
か一方についてのみ設けても良い。また、警報手段８を
酸素濃縮装置本体９に取り付けても良く、あるいは酸素
濃縮装置から離れた場所に設けて湿度検出手段の出力を
通信手段により警報手段８に供給するようにしても良
い。さらには、警報手段８を酸素濃縮装置本体９と酸素
濃縮装置から離れた位置の両方に設けても良い。

【００３５】また、酸素濃度検出手段４と湿度検出手段
の両方を設け、窒素吸着筒２，３を通過した酸素富化空
気中の酸素濃度と湿度の両方に基づいて窒素吸着剤１の
性能劣化を検出し、警報手段８によって警報を発するよ
うにしても良い。

【００３６】さらに、上述の説明では、酸素を集める酸
素濃縮装置を例にしていたが、これに限るものではな
く、例えば、窒素吸着筒２，３に吸着された窒素を集め
る窒素濃縮装置に使用しても良い。

【００３７】

【発明の効果】かかる目的を達成するために請求項１記
載の酸素濃縮装置では、吸着筒から出される酸素富化空
気の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、酸素濃度
検出手段の出力に基づき所定の濃度以下になった際に吸
着筒内の吸着剤の性能劣化と判断し吸着剤の交換を促す
警報を発する警報手段を備えているので、吸着剤の性能
劣化をいち早く知ることができる。このため、吸着能力
が低下した吸着剤の早期交換が可能となり、酸素濃縮装
置による酸素供給能力の低下を防いで酸素供給不足の未
然回避が容易になる。

【００３８】また、請求項２記載の酸素濃縮装置では、
吸着筒から出される酸素富化空気の湿度を検出する湿度
検出手段と、湿度検出手段の出力に基づき所定の湿度以
上になった際に吸着筒内の吸着剤が吸湿して性能劣化し
たと判断し吸着剤の交換を促す警報を発する警報手段を
備えているので、吸着剤の性能劣化をいち早く知ること
ができる。このため、吸着能力が低下した吸着剤の早期
交換が可能となり、酸素濃縮装置による酸素供給能力の
低下を防いで酸素供給不足の未然回避が容易になる。

【００３９】また、請求項３記載の酸素濃縮装置では、
警報手段を酸素濃縮装置本体に取り付けているので、酸
素濃縮装置の使用者が吸着剤の性能劣化をいち早く検知
することができる。

【００４０】また、請求項４記載の酸素濃縮装置では、
警報手段を酸素濃縮装置から離れた場所に設け、酸素濃
度検出手段の出力を通信手段により警報手段に供給する
ので、離れた位置にいる管理者が吸着剤の性能劣化をい
ち早く検知することができる。

【００４１】さらに、請求項５記載の酸素濃縮装置で
は、警報手段を酸素濃縮装置から離れた場所に設け、湿
度検出手段の出力を通信手段により警報手段に供給する
ので、離れた位置にいる管理者が吸着剤の性能劣化をい
ち早く検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した酸素濃縮装置の実施形態の一
例を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１ 窒素吸着剤 ２，３ 窒素吸着筒 ４ 酸素濃度検出手段 ７ 圧縮機 ８ 警報手段 ９ 酸素濃縮装置本体 １０ 製品タンク １９ 圧力調整機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 勝彦 長野県諏訪郡原村10801番地の２ 株式会 社三協精機製作所諏訪南工場内 Ｆターム(参考） 4D012 CA05 CB16 CD07 CE02 CF05 CG01 CK07 4G042 BA15 BB02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分子篩からなる吸着剤を充填した吸着筒
   に、圧縮機より空気を送り込み、空気中の窒素を吸着し
   て酸素富化空気となし、これを製品タンクに蓄え、圧力
   調整機により適正な圧力に調整し酸素富化空気を供給す
   る酸素濃縮装置において、上記吸着筒から出される酸素
   富化空気の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、上
   記酸素濃度検出手段の出力に基づき所定の濃度以下にな
   った際に上記吸着筒内の吸着剤の性能劣化と判断し上記
   吸着剤の交換を促す警報を発する警報手段を備えてなる
   ことを特徴とする酸素濃縮装置。
2. 【請求項２】 分子篩からなる吸着剤を充填した吸着筒
   に、圧縮機より空気を送り込み、空気中の窒素を吸着し
   て酸素富化空気となし、これを製品タンクに蓄え、圧力
   調整機により適正な圧力に調整し酸素富化空気を供給す
   る酸素濃縮装置において、上記吸着筒から出される酸素
   富化空気の湿度を検出する湿度検出手段と、上記湿度検
   出手段の出力に基づき所定の湿度以上になった際に上記
   吸着筒内の吸着剤が吸湿して性能劣化したと判断し上記
   吸着剤の交換を促す警報を発する警報手段を備えてなる
   ことを特徴とする酸素濃縮装置。
3. 【請求項３】 上記警報手段を酸素濃縮装置本体に取り
   付けたことを特徴とする請求項１又は２記載の酸素濃縮
   装置。
4. 【請求項４】 上記警報手段を酸素濃縮装置から離れた
   場所に設け、上記酸素濃度検出手段の出力を通信手段に
   より上記警報手段に供給することを特徴とする請求項１
   記載の酸素濃縮装置。
5. 【請求項５】 上記警報手段を酸素濃縮装置から離れた
   場所に設け、上記湿度検出手段の出力を通信手段により
   上記警報手段に供給することを特徴とする請求項２記載
   の酸素濃縮装置。