JP2004236925A

JP2004236925A - 酸素富化閉空間システム

Info

Publication number: JP2004236925A
Application number: JP2003030555A
Authority: JP
Inventors: Akira Kato; 彰加藤; Hiroyuki Toda; 浩之戸田; Yasushi Suzuki; 康司鈴木
Original assignee: Sanki Engineering Co Ltd
Current assignee: Sanki Engineering Co Ltd
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【課題】炭酸ガス除去装置に捕集された炭酸ガスが所定量になって炭酸ガス除去装置の炭酸ガス除去性能が低下した場合も、酸素富化膜ユニットの運転を停止することなく継続し得るようにすると共に、閉空間内の人体から発生した炭酸ガスをも除去し得るようにする。
【解決手段】空気中の酸素濃度を富化させる酸素富化膜ユニット５と、酸素富化空気中の炭酸ガスを除去し得るようにした切換え可能な複数の炭酸ガス除去装置１５，１６と、炭酸ガス除去装置１５，１６の何れかから送給された酸素富化空気が吹込まれる閉空間２１と、閉空間２１内の空気中の炭酸ガスを除去するための炭酸ガス除去装置３１を設ける。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は酸素富化閉空間システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
肺疾患患者は一般人よりも酸素濃度の高い空気が必要である。このため、従来は、例えば、ボンベから供給される空気を吸引するために酸素吸入器が使用されており、酸素吸入器は顔に装着する必要がある。しかし、酸素吸入器を顔に装着すると、治療等、通常の行動にも不便であり、又、リハビリするときもやり難いという問題がある。そこで、近年、高濃度の酸素を肺疾患患者の居住する部屋、テント等の閉空間に供給し、患者が酸素吸入器なしで治療したり、リハビリを行うことができるような対策が求められている。
【０００３】
このため、酸素富化膜ユニットにより酸素濃度を高めた空気を患者の居住する閉空間に供給することが検討されており、酸素富化膜ユニットで酸素濃度を高めた空気を閉空間へ供給するようにした装置として、特許文献１、特許文献２に示すような装置が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３９５６９号公報
【特許文献２】
特開平６ー７９１２７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１の装置の場合、酸素富化膜ユニットにより酸素が富化された酸素富化空気を室内に供給するようにしてはいるが、酸素と共に富化された炭酸ガス（ＣＯ_２）を酸素富化空気から除去することに対しては何等考慮が払われていない。
【０００６】
又、特許文献２の装置の場合には、酸素富化膜ユニットにより酸素が富化された酸素富化空気を閉空間に供給するようにすると共に、酸素と共に富化された炭酸ガスを、炭酸ガス除去装置により酸素富化空気から除去するようにしている。しかし、炭酸ガス除去装置により酸素富化空気から除去された炭酸ガスの量が炭酸ガス除去装置において規定値に達した場合の対策や、閉空間内の人体から発生した炭酸ガスの除去対策については、何等考慮が払われていない。
【０００７】
本発明は上述の実情に鑑み、炭酸ガス除去装置により除去された炭酸ガスが炭酸ガス除去装置において所定量になり、炭酸ガス除去装置の炭酸ガス除去性能が低下した場合も、酸素富化膜ユニットの運転を停止することなく継続し得るようにすると共に、閉空間内の人体から発生した炭酸ガスをも除去し得るようにすることを目的としてなしたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の酸素富化閉空間システムは、空気中の酸素を富化させる酸素富化膜ユニットと、該酸素富化膜ユニットで生成された酸素富化空気中の炭酸ガスを除去し得るようにした切換え可能な複数の炭酸ガス除去装置と、何れかの炭酸ガス除去装置により炭酸ガスを除去された酸素富化空気が導入される閉空間とを設けたことを最も主要な特徴とする。
【０００９】
請求項２の酸素富化閉空間システムは、酸素富化空気中に含有されている水分を除去するためのドライヤ手段と、該ドライヤ手段で水分を除去された酸素富化空気に水分を除去されていない酸素富化空気を混合させて所定量の水分を含有する酸素富化空気を生成させる手段を設けたことを主要な特徴とする。
【００１０】
請求項３の酸素富化閉空間システムは、閉空間へ導入される酸素富化空気の酸素濃度が所定の値になるよう調整する酸素濃度調整手段を設けたことを主要な特徴とし、請求項４の酸素富化閉空間システムは、閉空間内に導入される酸素富化空気を所定の温度になるよう調整する空調手段を設けたことを主要な特徴とし、請求項５の酸素富化閉空間システムは、閉空間内の酸素富化空気中の炭酸ガスを除去すると共に炭酸ガスを除去した酸素富化空気を前記閉空間へ戻し得るようにした炭酸ガス除去装置を設けたことを主要な特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、閉空間内に酸素富化空気を供給できるため、肺疾患患者であっても、酸素吸入器を顔に装着する必要がなく、従って、治療等に便利であり、又、リハビリも容易に行うことができ、更に、閉空間内の人体から発生した炭酸ガスをも除去することができるため、肺疾患患者に支障を与えることがない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１は本発明を実施する形態の一例である。
図中、１はケーシングであり、ケーシング１内には、ファン２から空気供給管３を介し導入された空気から塵埃を除去するために２段に設けられたフィルタ４ａ，４ｂ、フィルタ４ａ，４ｂで塵埃の除去された空気を処理して酸素の富化された酸素富化空気を生成させるための酸素富化膜ユニット５が収納されている。
【００１３】
酸素富化膜ユニット５は、減圧ポンプ６により、ケーシング１内の空気を吸引して無孔の分離膜５ａの両面に圧力差を与えることにより、ケーシング１内の空気中の酸素が膜表面に「溶解」して膜内を「拡散」移動し、減圧側（減圧ポンプ６側）の膜表面から「離脱」するという原理で酸素富化空気が得られるようになっている。因みに、酸素富化膜ユニット５においては、ケーシング１内（大気側）の空気中の約２１％の濃度の酸素が、減圧側では、約３１〜３２％の濃度になるよう構成されている。
【００１４】
ファン２の吸込み側には、内部にプレフィルタ７が収納された空気取込みチャンバ８が接続されている。又、ケーシング１に供給された空気のうち、酸素富化膜ユニット５で処理されない過剰の空気は、ダクト９から空気排出チャンバ１０を介し外部へ排出し得るようになっている。
【００１５】
減圧ポンプ６の吐出側には、管路１１が接続されると共に、管路１１の空気流れ方向上流側中途部には、管路１１に対し並列状態に配置されるよう、管路１２が接続されている。而して、管路１１の管路１２接続部間の部分及び管路１２には、空気流れ方向上流側から下流側へ向けて、切換え弁１３，１４、炭酸ガス除去装置１５，１６が接続されている。
【００１６】
炭酸ガス除去装置１５，１６のケーシング１５ａ，１６ａ内には、活性剤であるＮａＯＨとＫＯＨをシリカと珪藻土で固化したソーダライムが収納されており、ソーダライムにより酸素富化空気中の炭酸ガスを吸収し、除去し得るようになっている。
【００１７】
管路１１の管路１２下流側端部接続部よりも空気流れ方向下流側には、管路１１に対し並列状態に配置されるよう管路１７が接続されている。而して、管路１１の管路１７接続部間の部分には、冷凍式のドライヤ１８が接続されており、管路１７には、流量調整弁１９が接続されている。又、管路１１の管路１７下流側端部接続部よりも空気流れ方向下流側には、露点計２０が接続されており、露点計２０からは流量調整弁１９に弁開度指令Ｖ１を与え得るようになっている。
【００１８】
管路１１の空気流れ方向下流側端部は、肺疾患患者が居住する室等の閉空間２１内に設置した空調機２２のケーシング２２ａに接続されており、管路１１の露点計２０接続部よりも空気流れ方向下流側には、流量調整弁２３が接続されている。而して、空調機２２のケーシング２２ａ内には、循環する媒体により管路１１から供給された酸素富化空気を加熱し或は冷却するための熱交換器２２ｂと、加熱又は冷却により温度調整された酸素富化空気を空気吹込み口２２ｃから閉空間２１内に供給するための、インバータ制御器２２ｄを備えたファン２２ｅが設置されている。２２ｆはケーシング２２ａに形成されて閉空間２１内の酸素富化空気を取込み得るようにした空気取込み口である。
【００１９】
閉空間２１内には酸素濃度指示調節計２４、炭酸ガス濃度指示調節計２５、温度指示調節計２６が配置されている。而して、酸素濃度指示調節計２４からは、流量調整弁２３へ弁開度指令Ｖ２を与え得るようになっており、炭酸ガス濃度指示調節計２５からは、炭酸ガス濃度上限信号Ｖ３を選択器２７に与え得るようになっており、選択器２７からは、炭酸ガス濃度上限信号Ｖ３に対応して切換え弁１３，１４へ弁切換え指令Ｖ４，Ｖ５を与え得るようになっている。
【００２０】
又、温度指示調節計２６からは空調機２２の媒体循環系に設けた凝縮器２８のファン２８ａの制御器及びファン２２ｅのインバータ制御器２２ｄに温度に対応した回転数指令Ｖ６を与え得るようになっている。
【００２１】
なお、図中、２９は閉空間２１内に設置したベッド、３０は閉空間２１の内圧調整用のバランサダンパである。
【００２２】
次に、上記した図示例の作動を説明する。
空気取込みチャンバ８に取込まれた外気は、プレフィルタ７により塵埃を除去され、ファン２によりケーシング１に送給され、フィルタ４ａ，４ｂで塵埃を除去される。又、減圧ポンプ６の駆動により、ケーシング１内の空気は酸素富化膜ユニット５の分離膜５ａ表面に「溶解」して膜内を「拡散」移動し、減圧側（減圧ポンプ６側）の膜表面から「離脱」するという原理で酸素の富化した酸素富化空気が生成される。酸素富化膜ユニット５において生成された酸素富化空気中の酸素濃度は、約３１〜３２％になる。酸素富化膜ユニット５で処理されなかった空気はダクト９、空気排出チャンバ１０を経て外部へ排出される。
【００２３】
分離膜５ａを通って生成された酸素富化空気は、減圧ポンプ６から管路１１へ送給され、例えば、切換え弁１３が開き、切換え弁１４が閉止している場合には、切換え弁１３を通って炭酸ガス除去装置１５へ送給され、酸素富化空気中の炭酸ガスは、ソーダライムにより吸収され、除去される。酸素富化空気中の炭酸ガスを炭酸ガス除去装置１５で除去するのは以下の理由による。すなわち、酸素富化膜ユニット５で生成された酸素富化空気中には、分離膜５ａにおけるガスの種類の違いによる選択性の相違により、約７００〜１０００ｐｐｍ程度の炭酸ガスが含有されており、この炭酸ガスが閉空間２１へ導入されるのは、人体の保健上好ましくないためである。
【００２４】
炭酸ガスが除去された酸素富化空気の一部は、管路１７へ送給され、露点計２０からの弁開度指令Ｖ１に対応した開度の流量調整弁１９を通り、下流の管路１１へ送給される。又、残りの酸素富化空気は、ドライヤ１８へ送給されて水分を除去され、下流の管路１１へ送給される。酸素富化空気中の水分をドライヤ１８で除去するのは以下の理由による。すなわち、酸素富化膜ユニット５で生成された酸素富化空気中には、分離膜５ａにおける水分子の透過性の高さにより、多量の水蒸気（水分）が含有されており、黴発生の原因や人体の不快感となるためである。
【００２５】
而して、水分を除去された酸素富化空気と流量調整弁１９により流量を調整された、水分を除去されていない酸素富化空気は、管路１１の管路１７下流側端部接続部で合流し、所定の水分を含有した酸素富化空気として管路１１中を送給され、露点計２０の部分及び流量調整弁２３を通り、空調機２２のケーシング２２ａ内に導入される。
【００２６】
管路１１の管路１７下流側端部接続部で合流した酸素富化空気は、露点計２０の部分を通る際に露点が測定され、そのデータに対応して露点計２０からは弁開度指令Ｖ１が流量調整弁１９に与えられ、流量調整弁１９は、閉空間２１へ導入される酸素富化空気の水分が所定の量となるよう、所定の開度に調整される。
【００２７】
又、閉空間２１内の酸素濃度指示調節計２４で検出された、閉空間２１内の酸素濃度に対応した弁開度指令Ｖ２は、流量調整弁２３へ与えられて流量調整弁２３は所定の開度に調整され、その結果、閉空間２１内の酸素濃度は所定の状態（約３１〜３２％）に保持される。
【００２８】
空調機２２のケーシング２２ａに導入された酸素富化空気は循環する媒体により熱交換器２２ｂで加熱若しくは冷却されて温度調整され、ファン２２ｅにより空気吹込み口２２ｃから閉空間２１内に吹込まれる。
【００２９】
閉空間２１内の温度指示調節計２６で検出された室温に対応した回転数指令Ｖ６はインバータ制御器２２ｄ及び図示してない制御器に与えられてファン２２ｅ及び凝縮器２８のファン２８ａの回転数や圧縮機の運転停止動作が調整され、所定流量の空気が空気取込み口２２ｆからケーシング２２ａ内に導入され、上述のごとく温度制御されて閉空間２１内に吹込まれる。このため、閉空間２１内の温度は所定の温度に保持される。
【００３０】
所定時間の間運転を継続すると、炭酸ガス除去装置１５に吸収、除去された炭酸ガスの量が増え、炭酸ガス除去装置１５における炭酸ガス分離性能が低下する。このため、閉空間２１内に導入される酸素富化空気中の炭酸ガスの濃度が増加する。
【００３１】
そうすると、炭酸ガス濃度指示調節計２５で検出された炭酸ガス濃度が所定の値に達し、温度指示調節計２６からは、炭酸ガス濃度上限信号Ｖ３が選択器２７に与えられ、選択器２７からは、切換え弁１３に弁切換え指令Ｖ４が与えられて切換え弁１３が閉止すると共に、切換え弁１４に弁切換え指令Ｖ５が与えられて切換え弁１４が開く。このため、以降の酸素富化空気中の炭酸ガスの除去は、再び切換えが行われるまでは、炭酸ガス除去装置１６において行われる。
【００３２】
切換えられて運転の停止された炭酸ガス除去装置１５においては、ソーダライムの交換が行われる。なお、弁切換え指令Ｖ４，Ｖ５を用いて炭酸ガス除去装置１５，１６におけるソーダライムの要交換の表示を出すこともできる。
【００３３】
本図示例によれば、閉空間２１内に酸素富化空気を供給できるため、肺疾患患者であっても、酸素吸入器を顔に装着する必要がなく、従って治療等に便利であり、又、リハビリも容易に行うことができる。更に、空気吹込み口２２ｃから吹込まれる酸素富化空気により、閉空間２１内は大気に対し約＋２ｍｍＡｑ程度の圧力に保持できるため、外気が閉空間２１内に流入することがなく、安心して治療やリハビリを行うことができる。
【００３４】
図２は本発明を実施する形態の他の例で、図中、図１と同一の部分には同一の符号が付してある。而して、本図示例の特長は、閉空間２１内に炭酸ガス除去装置３１を設置した点である。炭酸ガス除去装置３１のケーシング３１ａ内には、炭酸ガス除去装置１５，１６と同様、ソーダライムが収納されており、ファン３１ｂによりケーシング３１ａ内に取込まれた酸素富化空気中の炭酸ガスは、ソーダライムに吸収、除去され、炭酸ガスの除去された酸素富化空気は閉空間２１内に戻し得るようになっている。
【００３５】
本図示例の場合は前記図示例と同様な作用効果を奏し得る他、例えば、閉空間２１内の人体から発生した炭酸ガスは、閉空間２１内の酸素富化空気と共に炭酸ガス除去装置３１へ導入される。従って、人体から発生した炭酸ガスは、炭酸ガス除去装置３１で除去され、炭酸ガスの除去された酸素富化空気は閉空間２１内に戻されるため、肺疾患患者に支障を与えることがない。
【００３６】
なお、本発明の酸素富化閉空間システムに適用される閉空間としては、室、テント等が挙げられる。又、本発明は、上述の実施の形態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内において種々変更を加え得ることができる。例えば、露点計２０の代わりに測定点の温度をある一定の範囲にして相対湿度計としても実施可能であり、温度指示調節計２６を空調機２２の吸込み口に内蔵させるようにしても良い。
【００３７】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の請求項１〜請求項５の酸素富化閉空間システムによれば、閉空間内に酸素富化空気を供給できるため、肺疾患患者であっても、酸素吸入器を顔に装着する必要がなく、従って、治療等に便利であり、又、リハビリも容易に行うことができ、更に、閉空間内の人体から発生した炭酸ガスをも除去することができるため、肺疾患患者に支障を与えることがない、等種々の優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の酸素富化閉空間システムの実施の形態の一例の概要を表わすフロー図である。
【図２】本発明の酸素富化閉空間システムの実施の形態の他の例の概要を表わすフロー図である。
【符号の説明】
５酸素富化膜ユニット
１５炭酸ガス除去装置
１６炭酸ガス除去装置
１８ドライヤ（ドライヤ手段）
１９流量調整弁（所定量の水分を含有する酸素富化空気を生成させる手段）
２０露点計（所定量の水分を含有する酸素富化空気を生成させる手段）
２１閉空間
２２空調機（空調手段）
２２ｂ熱交換器（空調手段）
２２ｅファン（空調手段）
２３流量調整弁（酸素濃度調整手段）
２４酸素濃度指示調節計（酸素濃度調整手段）
２６温度指示調節計（空調手段）
２８ａファン（空調手段）
３１炭酸ガス除去装置

Claims

空気中の酸素を富化させる酸素富化膜ユニットと、該酸素富化膜ユニットで生成された酸素富化空気中の炭酸ガスを除去し得るようにした切換え可能な複数の炭酸ガス除去装置と、何れかの炭酸ガス除去装置により炭酸ガスを除去された酸素富化空気が導入される閉空間とを設けたことを特徴とする酸素富化閉空間システム。
酸素富化空気中に含有されている水分を除去するためのドライヤ手段と、該ドライヤ手段で水分を除去された酸素富化空気に水分を除去されていない酸素富化空気を混合させて所定量の水分を含有する酸素富化空気を生成させる手段を設けた請求項１に記載の酸素富化閉空間システム。
閉空間へ導入される酸素富化空気の酸素濃度が所定の値になるよう調整する酸素濃度調整手段を設けた請求項１又は２に記載の酸素富化閉空間システム。
閉空間内に導入される酸素富化空気を所定の温度になるよう調整する空調手段を設けた請求項１、２又は３に記載の酸素富化閉空間システム。
閉空間内の酸素富化空気中の炭酸ガスを除去すると共に炭酸ガスを除去した酸素富化空気を前記閉空間へ戻し得るようにした炭酸ガス除去装置を設けた請求項１、２、３又は４に記載の酸素富化閉空間システム。