JP2004504927A

JP2004504927A - 小型化した装着可能な酸素濃縮器

Info

Publication number: JP2004504927A
Application number: JP2002515395A
Authority: JP
Inventors: ジョン・リー・ワーレン
Original assignee: ウェアエア　オキシゲン　インク
Priority date: 2000-08-02
Filing date: 2001-08-02
Publication date: 2004-02-19
Also published as: WO2002009848A3; DE60115458D1; US6547851B2; ES2254458T3; EP1307277B1; EP1307277A2; IL154244A0; CN1460032A; AU2001279527A1; CA2354795A1; ATE311239T1; HK1060860A1; WO2002009848A2; JP2013236941A; US20020033095A1; CA2354795C; EP1307277B9; CN1221303C; IL154244A; DE60115458T2

Abstract

本発明の成分ガス濃縮器は、エアーコンプレッサーと、第１ガス管を介して前記エアーコンプレッサーに流体連通しかつモレキュラーシーブを含む気密性の第１容器と、第２ガス管を介して前記第１容器に流体連通する気密性の第２容器とを備える。ＰＬＣのようなガス流量計は、前記ガス管に取付けたバルブの作動を制御する。

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、ガス濃縮器、特に小型化したポータブル型ガス濃縮器およびガス濃度を最小化する方法に関する。
【０００２】
（背景技術）
加圧スイング吸着サイクルは、既知の方法である〔ＳｈａｒｌｅｓＳｋａｒｓｔｒｏｍによって開発〕。図Ａおよび図Ｂは、非加熱乾燥器（Ｓｋａｒｓｔｒｏｍ）による操作の概要を示す。具体的には、周囲環境で湿潤させた空気を、吸入口からコンプレッサーによって装置中に吸引する。加圧空気流は、コンプレッサーから、管９を介し、切り替えバルブ４に流動する。図Ａに示したバルブ配置では、加圧空気は、管５ａを通って、圧力容器６ａまで達する。圧力容器に入った加圧空気は、流れ抵抗オリフィス１ａに供給される。流れ抵抗オリフィスの作用は、圧力容器から漏れ出すガスの流動に対して抵抗性を示すことである。圧力容器において圧力が上昇するにつれて、水蒸気がシーブ材料８上に濃縮される。湿度が低下した空気は、オリフィスを通って、管１２に達する。管接合地点１１において、少量の空気を、ガス抽出口２から抽出して使用する一方、残部の空気は、管１３を通って流れ抵抗オリフィス１ｂに達する。オリフィス１ｂを通過した低湿潤度の空気を用いて、湿潤空気を、非加圧容器６ｂの外部に押出して、管５ｂ、次いでバルブ４を経て、排出口７まで送る。図Ｂに示した配置にバルブ４を切り替えると、反対のサイクルが起こる。
【０００３】
すなわち、バルブ４は、図Ａの配置から図Ｂの配置に循環させているため、各サイクルごとに、抽出口２で採取した空気の湿度低下は、段階的である。同様に、選択的モレキュラーシーブにガス成分を吸着させることによって、ガスを分離することができる。
【０００４】
実験室的観察によれば、前記Ｓｋａｒｓｔｒｏｍサイクルを、酸素分離器または濃縮器の操作過程で用い、窒素をモレキュラーシーブ床に吸収させて、酸素富化空気を徐々に製造し、そして、図１の濃縮器１０に対し、プリカーサーを用いても、最小化したモレキュラーシーブ床１２，１４（この場合、ＮＴＰパイプ：公称３／４ｉｎ×６ｉｎ長さ）は、最大でも３０％に濃縮または富化した酸素（ガス抽出口１１で検出）に達するに過ぎないことが、観察された。この理由は、全ての窒素をモレキュラーシーブ床および消耗ラインの外部に排出する前に、実験室装置の制御バルブを、切り替えたためであると、考えられる。しかしながら、これらの場所の測定値によれば、酸素濃度は、通常よりもより高いことがわかった。したがって、これは、問題とはならない。
【０００５】
また、モレキュラーシーブ床は、その完全な加圧がなされる前に、かかるモレキュラーシーブ床から多量の空気流が排出されることが、観察された。モレキュラーシーブ床は、その加圧が終了する前に、窒素で飽和されてしまうようである。図２は、このようなモレキュラーシーブ床１６を模式的に示す。圧縮空気は、入口通路１６ａを介し、方向Ａに沿ってモレキュラーシーブ床に入る。空気Ｂの体積は、床のキャビティ内に含まれる。モレキュラーシーブ加圧の間、所定体積割合の空気Ｃは、流出ニードルバルブから外部に放出される。放出される所定体積割合の空気Ｃは、床１６内部の空気Ｂの体積よりも多量にすることができるようである。ここで、他の全てのものが同じままであるが、最小化の間に、モレキュラーシーブの体積を減少させた場合に何が起こるのか、という疑問がある。
【０００６】
初期床体積Ｂと、最小化床体積とを比較する際に、ポイズオーイル（Ｐｏｉｓｅａｕｉｌｌｅ）の法則を用いて、小孔、例えばニードルバルブ１８を通過する流体の流速を、差圧下に算出する。
【０００７】
（１）Ｑ＝ｒ４（Ｐ内側床−Ｐ外側床）／８ηＬ
上記式中、Ｑは流速（ｍ３／秒）であり、ｒは小孔の半径である。（Ｐ床内部−Ｐ床外部）は、モレキュラーシーブ床内部とモレキュラーシーブ床外部との差圧に等しい。ηは、流体粘度で、Ｌは、小孔の深さを意味する。
速度Ｑ（ｍ３／秒）×時間（秒）は、流量（ｍ３）に相当する。
【０００８】
（２）Ｖ＝Ｑｔ
前記式（１）の変数Ｑは、この式では一定である。
【０００９】
（３）Ｖ＝Ｋｔ
上記式中、Ｋは、一定の数値である。
【００１０】
この情報を用い、流量および体積に関し、初期酸素濃縮器床体積と、新規酸素濃縮器床体積との比較は、次のようにして得ることができる。
（４）Ｒ＝（Ｖ新規流量／Ｖ新規床体積）／（Ｖ初期流量／Ｖ初期床体積）
【００１１】
モレキュラーシーブに対する加圧時間は、プログラマブル・ロジック・コントローラー（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｌｏｇｉｃｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）（ＰＬＣ）タイマーを用い、正確に計測でき、次のように示される。
（５）Ｒ＝（Ｋｔ新規／Ｖ新規床体積）／（Ｋｔ初期／Ｖ初期床体積）
または
（６）Ｒ＝Ｋｔ新規×Ｖ初期床体積／Ｋｔ初期×Ｖ新規床体積＝ｔ新規×Ｖ初期床体積／ｔ初期×Ｖ新規床体積
【００１２】
比率は、先行技術のモレキュラーシーブ床および最小化モレキュラーシーブ床（この場合、ＮＴＰパイプ：３／４ｉｎ×６ｉｎ長さ）に関する代表値を代入することによって算出することができる。したがって、例えば、比率は、次のようして得られる。
（７）Ｒ＝（１）（０．００１８８５７４１）／（７）（０．００００４３４３７５）＝６．２
【００１３】
以上の結果から、モレキュラーシーブ床（ＮＴＰパイプ：公称３／４ｉｎ×６ｉｎ長さ）のモレキュラーシーブ材料は、加圧サイクルの間、先行技術の酸素濃縮器のモレキュラーシーブ材料よりも、約６．２倍量の空気がモレキュラーシーブ内を通過できると、結論することができる。
【００１４】
この分析結果に基づき、先行技術の圧力スイング吸着（ＰＳＡ）技術とは異なった方法でモレキュラーシーブ床を加圧および排気処理することが有利であることが、判明した。本発明の方法によれば、モレキュラーシーブ床は、完全に加圧されるまで排気処理がなされない。以下、この方法を、空気パケットシステムまたは空気パケット法と呼ぶ。
【００１５】
（発明の概要）
要約すれば、ガス流中、標的成分のガス濃度、例えば酸素ガス濃度を富化し、廃棄成分のガス濃度、例えば窒素ガス濃度を最小化する、本発明のガス濃縮器、例えば酸素濃縮器は、エアーコンプレッサー、第１ガス管を介してエアーコンプレッサーに流体連通する気密性第１容器であって廃棄成分ガス吸着用の気密性第１容器、および第２ガス管を介して第１容器に流体連通する気密性第２容器を備える。ガス流量計、例えばＰＬＣは、ガス管に取付けたバルブの作動を制御することができる。かかるバルブは、以下の反復サイクルにおける工程を連続的に実施しうるようにガス管通過の流量を調節することができる。
【００１６】
（ａ）第１ガス加圧段階の間に、前記第１容器と前記第２容器との間のガス流動を防止して、前記エアーコンプレッサーからの圧縮ガスを前記第１容器内に移動させ、これにより、前記第１容器を、付加的に富化した標的成分ガス濃度を有するガスパケットを形成しうるような閾値圧力レベルに、加圧して、前記ガスパケットを形成し、
（ｂ）ガスパケット移動段階の間に、前記エアーコンプレッサーから前記第１容器へのガス流動を防止して、前記第１容器から前記第２容器へのガス流動を可能にさせ、これにより、前記ガスパケットを、前記第２容器に移動させ、
（ｃ）前記第１容器から前記第２容器へのガス流動を防止して、前記第１容器のベントバルブを介し、前記第１容器から大気中へのガス排気を可能にさせ、
（ｄ）空気パケットの向流段階の間に、前記第２容器から前記第１容器へのこれら容器間のガス流動を可能にさせ、これにより、前記ガスパケットを、前記第２容器から、前記第１容器に流動させ、
（ｅ）前記第１容器の前記ベントバルブを介する、前記第１容器からガス流の排気を防止する。
【００１７】
ガス流スプリッターは、前記第２ガス管に取付けられ、前記ガスパケットの一部を、標的成分ガス富化空気（例えば、酸素富化空気）デリバリー用のガスラインに分離して、前記ガスラインに沿って下流において、例えば最終ユーザーが最終使用する。
【００１８】
本発明の一具体例によれば、前記第１容器および前記第２容器の両者は、廃棄ガス成分ガス吸着用のモレキュラーシーブ床を含み、この場合、前記第２容器は、前記エアーコンプレッサーに、例えば第３ガス管を介して流体連通している。また、この場合、前記空気パケット移動段階の後であって前記第１容器から前記第２容器へのガス流動を防止した後で、第２ガス加圧段階の間に、前記ガス流量計によって、前記エアーコンプレッサーから前記第２容器への圧縮ガスの流動を可能にさせ、これにより、前記第２容器を、前記閾値圧力レベルに加圧する。前記第１容器の前記ベントバルブを介する、前記第１容器からのガス流の排気を防止した後であって前記第１容器と前記第２容器との間のガス流動を防止した後で、前記第１ガス加圧段階の間に、前記ガス流量計によって、前記第２容器のベントバルブを介する前記第２容器から大気中へのガス排気を可能にさせ、前記エアーコンプレッサーから前記第２容器へのガス流動を防止することができる。
【００１９】
前記エアーコンプレッサーから、前記第１容器および前記第２容器の両者へのガス流動を防止する場合、前記ガス流量計は、前記エアーコンプレッサーと共働して前記エアーコンプレッサーを遮断するようなプロセッサであってよい。前記プロセッサおよび前記エアーコンプレッサーは、バッテリーによってバッテリー動力供給することができる。前記第１容器、前記第２容器、前記ガス管、前記ベントバルブ、前記プロセッサ、前記エアーコンプレッサーおよび前記バッテリーは、ハウジングに取付けることができる。
【００２０】
前記第１容器および第２容器は、長尺中空の管であってよい。廃棄成分ガスが窒素である場合、前記モレキュラーシーブ床は、モレキュラーシーブ材料としてゼオライトを含むことができる。前記第１容器および前記第２容器は、ほぼ平行であって、平行配列で前記ハウジングに取付けることができる。前記第１容器および前記第２容器は、それらの間に溝を形成するように、前記容器の長さに対し横方向に間隔をおいて存在することができる。前記プロセッサおよび前記容器は、前記溝に取付けることができる。バルブ／マニホールドハウジングは、前記溝に取付けることができ、バルブは、前記バルブ／マニホールドハウジングに取付けることができる。前記バルブ／マニホールドハウジングは、前記バルブを前記第１容器、前記第２容器および前記エアーコンプレッサーに、前記ガス管を介して相互連結させるための相互連結マニホールドを有することができる。
【００２１】
前記ガス流スプリッターに流体連通するガス溜めであって、バルブ／マニホールドハウジングの一部として形成されるガス溜めを設けることができる。ガス溜めは、備蓄、例えば前記最終使用へのデリバリー用の前記酸素富化空気の備蓄を含むための手段である。前記バルブの１つは、前記ガスラインと、前記ガス溜めとの間で共働する需要バルブであって、前記需要バルブのトリガー作動事象のトリガーによって前記備蓄を前記ガスラインに放出する需要バルブである。本発明の好適な一具体例によれば、感圧センサーは、前記ガスラインと共働し、前記トリガー事象は、前記感圧センサーによって検出されるガスラインにおける圧力降下である。前記感圧センサーは、前記圧力降下（例えば、前記感圧センサーが前記トリガー信号を発信する圧力よりも低い、設定下限閾値圧力）の検出による前記需要バルブの前記作動をトリガーするトリガー信号を発信する。
【００２２】
本発明の好適な一具体例によれば、前記エアーコンプレッサーは、前記加圧段階を含め、必要な場合のみ作動するように、前記プロセッサからの作動信号によって、間欠的に作動する。
【００２３】
患者のような最終ユーザーに対して酸素などのガスを供給して最終使用する、具体例によれば、前記第１容器および前記第２容器は、前記最終ユーザーが当該酸素濃縮器を使い切った際に、前記最終ユーザーの体型に適応するように、前記容器の長さに沿って湾曲し、かつ長尺であってよい。いずれにせよ、前記最終使用は、最終ユーザーへの酸素供給である場合、当該酸素濃縮器は、前記最終ユーザーが使い切れるような構造を有することができる。
【００２４】
本発明の方法は、
（ａ）第１ガス加圧段階の間に、前記第１容器と前記第２容器との間のガス流動を防止して、前記エアーコンプレッサーからの圧縮ガスを前記第１容器内に移動させ、これにより、前記第１容器を、付加的に富化した標的成分のガス濃度を有するガスパケットを形成しうるような閾値圧力レベルに、加圧し、
（ｂ）ガスパケット移動段階の間に、前記エアーコンプレッサーから前記第１容器へのガス流動を防止して、前記第１容器から前記第２容器へのガス流動を可能にさせ、これにより、前記ガスパケットを、前記第２容器に移動させ、
（ｃ）前記第１容器から前記第２容器へのガス流動を防止して、前記第１容器のベントバルブを介し、前記第１容器から大気中へのガス排気を可能にさせ、
（ｄ）空気パケットの向流段階の間に、前記第２容器から前記第１容器へのこれら容器間のガス流動を可能にさせ、これにより、前記ガスパケットを、前記第２容器から、前記第１容器に流動させ、
（ｅ）前記第１容器の前記ベントバルブを介する、前記第１容器からガス流の排気を防止する、反復サイクルにおいて前記連続工程を含んでなる。
【００２５】
前記ガス濃縮器が、さらに、前記第２容器において、廃棄成分ガス吸着用
モレキュラーシーブ床を含み、前記第２容器は、前記エアーコンプレッサーに、第３ガス管を介して流体連通しており、
当該方法は、さらに、
（ａ）ガスパケット移動段階の後であって前記第１容器から前記第２容器へのガス流動を防止した後で、第２ガス加圧段階の間に、前記ガス流量計によって、前記エアーコンプレッサーから前記第２容器への圧縮ガスの流動を可能にさせ、これにより、前記第２容器を、前記閾値圧力レベルに加圧し、
（ｂ）前記第１容器の前記ベントバルブを介する、前記第１容器からのガス流の排気を防止した後であって前記第１容器と前記第２容器との間のガス流動を防止した後で、前記第１ガス加圧段階の間に、前記ガス流量計によって、前記第２容器のベントバルブを介する前記第２容器から大気中へのガス排気を可能にさせ、前記エアーコンプレッサーから前記第２容器へのガス流動を防止することを含んでなる。
【００２６】
（図面の説明）
図Ａおよび図Ｂは、Ｓｋａｒｓｔｒｏｍ非加熱型空気乾燥器を示す模式図、
図１は、本発明の濃縮器の試作品を示す斜視図、
図１ａは、図１のモレキュラーシーブ床の一端を部分的に切欠した拡大図、
図２は、従来技術の圧力スイング吸着法において見られるような非制御出口オリフィスを有する単一モレキュラーシーブ床を示す模式図、
図３は、本発明の酸素濃縮器の一具体例を示すブロック線図、
図４は、初期加圧工程における第１モレキュラーシーブ加圧段階の本発明の酸素濃縮器の更なる具体例を示すブロック線図、
図５は、空気パケットの移動段階における図４の酸素濃縮器を示すブロック線図、
図６は、第２モレキュラーシーブ加圧段階における図５の酸素濃縮器を示すブロック線図、
図６ａは、本発明の酸素濃縮器の一具体例を示すブロック線図、
図７は、本発明の酸素濃縮器の一具体例を示す分解斜視図、
図８は、本発明の酸素濃縮器の別の具体例を示す斜視図、
図８ａは、図８の線８ａ−８ａに沿って切欠した断面図、
図９は、本発明の酸素濃縮器の一具体例のハウジングをその端部から見た斜視図、
図１０は、最終ユーザーが装着した本発明の酸素濃縮器の一具体例を示す斜視図、
図１１は、本発明の酸素濃縮器を別の具体例を示すブロック線図、
図１２は、本発明の酸素濃縮器の一具体例におけるバルブ／マニホールドハウジングを示す斜視図、
図１３は、図１２のバルブ／マニホールドハウジングの側面図、
図１４は、図１３のバルブ／マニホールドハウジングの平面図、
図１５は、図１２の線１５−１５に沿って切欠した断面図、
図１６は、本発明の酸素濃縮器におけるモレキュラーシーブの別の具体例を示す、一部切欠斜視図、および
図１６ａは、図１６のモレキュラーシーブの一端を示す、一部切欠拡大図である。
【００２７】
（発明の詳説）
次に、添付の図面を参照しながら、本発明の濃縮方法および装置を更に詳しく説明する。各図面において、同様な部材には同じ符号を付した。なお、最終使用のガス（例えば、酸素）と、モレキュラーシーブ床によって吸着しうる廃棄ガス（例えば、窒素）とを含んでなるペアレントガス（例えば、周囲環境空気）を、本発明に従い分離または濃縮処理する限り、任意の最終使用に有利に使用しうる他の最終使用ガスも、請求の範囲も含む本明細書に記載の酸素および酸素富化に関する開示は、全て、包含する意図である。
【００２８】
図３は、本発明の酸素濃縮器を操作する際の配置を示すブロック線図を示し、この図３に示すように、空気は、吸収フィルター２０を介してろ過し、コンプレッサー２２によって圧縮する。空気流は、圧縮床１２に、床１２用供給バルブ２４の開口および床１２用窒素ベントバルブ２６の閉鎖によって、供給する。制御バルブ２８は、閉鎖して、床１２を、空気を排気せずに加圧する。バルブ２４，２６および２８は、電磁バルブであってよい。床１２を、加圧し（例えば、１０ｐｓｉ）、次いで供給バルブ２４を閉じると、これ以上、空気は、床１２内に流入しない。同時に、制御バルブ２８を、所定の時間開口して、酸素富化空気を、空気管３０および空気流スプリッター３２を介し、流動させ、これにより、所定割合の空気流を、ガス抽出口および空気流管３４を介し、分離し、これにより、酸素富化空気を、管３４端部の最終ユーザー、例えば酸素富化空気流を吸入する患者に供給する。管３４は、方向Ｄに沿って空気流を最終使用対象（例えば、酸素富化空気を必要とする機械または使用する機械）または最終ユーザー（例えば、図１０参照）に、ニードルバルブ３６を介して供給する。空気流の残部は、管３８を介し、次いで開口制御バルブ４０を介し、床１４内に入り、そこに吸収される。酸素富化空気は、床１４中に流入して床１４の窒素をパージし、これは、窒素ベントバルブ４２を介し、排気される。バッテリー寿命保持のため、コンプレッサースイッチのオンオフを行わない一具体例によれば、床１２によって、酸素富化空気の生成の間、需要に応じたコンプレッサーの間欠的な操作（これは、以下に記載のように好適である。）を行わずに、圧力リリーフバルブ４４によって、コンプレッサー２２からの空気を排気させることができる。圧力は、ＰＬＣ時間制御電磁バルブまたは圧力リリーフバルブの使用によって解放させることができる。１０Åのゼオライト、例えばＯｘｉ−ｓｉｖｅ５（１３ｘ）（登録商標）ゼオライト〔ＯＵＰ，Ｃａｌｇａｒｙ，Ａｌｂｅｒｔａ，Ｃａｎａｄａ〕の使用が有利であることが判明した。ただし、他の形態のゼオライトも使用することができる。
【００２９】
酸素濃縮工程は、図４〜図６に図示した。第１工程は、周囲環境空気を床１２（即ち、ゼオライトを満たしたチャンバー）の内部に導入し、次いで床１２を加圧することである。
【００３０】
図４は、床１２の第１加圧段階を示す。この場合、太字で示した空気供給ライン５０および黒色で塗りつぶした床１２は、加圧した流れまたは加圧した固定ガスを示す。制御バルブ２８、窒素ベント床２６および床１４の供給バルブ４６を閉じる一方、供給バルブ２４を開口する。この時点で、コンプレッサー２２によって、周囲環境空気を床１２内に導入し、床１２を加圧する。これは、例えば、１０ｐｓｉ（圧力ゲージ５２によって表示される圧力）に達するまで継続する。次に、供給バルブ２４を閉じ、床１２に含まれる加圧空気を、酸素と窒素に、粒状ゼオライトモレキュラーシーブ材料４８（図１ａ、参照）によって分離する。分子レベルで、窒素は、ゼオライトにより吸着され、加圧下に床が保持されている限り、保持される。これは、加圧チャンバーまたは床キャビティ内の酸素富化ガスを放出する。この工程は、ほぼ瞬時に起こることが観察された。床１２の圧力は、周囲環境の圧力（圧力ゲージ５４によって表示される圧力）のままである。
【００３１】
次に、図５に示すように、制御バルブ２８を開口する。床１２のチャンバー内で分離された酸素は、第１ガスであり、これは、圧力が制御バルブ２８を介し、開口されるにつれて、床１２から放出される。この酸素富化空気は、床１２から床１４内に、管３０および３８を介し、供給される。この移動段階の間、少量の酸素富化空気は、またスプリッター３２を介し、管３４を経て、最終使用または最終ユーザーまで、方向Ｄに沿った空気流として、調節自在なニードルバルブ３６によって調節されながら、放出される。スプリッター３２およびバルブ３６は、分離した流れ速度制御用のニードルバルブを有するＴ型ジャンクションとすることができる。以下に詳述するように、これは、また、分離した流れ速度制御用の目盛付きオリフィスによっても達成することができる。酸素富化空気は、床１４内に入るにつれて、床１４内の周囲環境空気を、窒素ベントバルブ４２の外部に排出置換させることができる。向流操作の停止の後、窒素の当該システムへの流入によって、酸素濃度の低下を防止することができる。例えば、床をまず、２０ｐｓｉに加圧し、圧力が約７ｐｓｉに低下した際に向流を停止する。なぜなら、この時点で、窒素は、空気流に到達しはじめるからである。本発明のパケットシステムを大型床の用途に用いるような、工業的大規模生産による本発明の実施形態によれば、酸素または窒素センサーを用いて、最適な酸素濃度に達した時点（即ち、ピーク濃度に達した時点）を検出することができるか、または向流期間の制御するような窒素レベルの上昇開始時点を検出することができる。このようなセンサーは、例えば、隣接した制御バルブ、例えば制御バルブ２８，４０に設置することができる。
【００３２】
次いで、以上の処理を、逆の順序で反復する。図６は、床１４の加圧段階を示しこの図６に示すように、床１４内に導入した酸素富化空気は、制御バルブ４０および窒素ベントバルブ４２の閉鎖によって、床１４内に含まれた状態にする。次に、供給バルブ４６を開口し、コンプレッサー２２による酸素富化空気の圧縮を開始して、再度、例えば１０ｐｓｉに圧縮し、空気管５６を介し、床１４に送る。また、この時点で、制御バルブ２８および窒素ベントバルブ２６を開口して残留窒素を床１２から排気する。供給バルブ２４を閉鎖する。
【００３３】
床１４内のモレキュラーシーブ材料４８およびガスを加圧した後、制御バルブ４０、制御バルブ２８および窒素バルブ２６を開口する。酸素富化空気を、次いで床１４から床１２に戻す。この空気を床１２に導入するにつれて、残留窒素の床１２からの窒素ベントバルブ２６外部への置換が促進される。最適時間の経過の後、窒素ベントバルブ２６を、制御バルブ２８と共に閉鎖し、供給バルブ２４を開口して、前記サイクルを開始時点から再度開始する。
【００３４】
酸素富化空気の一方の床から他方の床への移動または分流は、向流法として知られている。各モレキュラーシーブ床の入口上流側に取付けたガス溜め５８を用いて向流容量を（容量／最終ユーザーガス流）の比率にて増加させることができる。
【００３５】
別法として、図６ａに示すように、向流は、１つのみのモレキュラーシーブ床１２’および１つのみのガス溜め１４’の使用によって達成することができる。コンプレッサー２２によって、空気流を、バルブ２４’を介し、床１２’内において加圧する。酸素富化空気は、バルブ２８’を介し、床１２’から、第２床に代えてガス溜め１４’内に、分岐し、次いで、本発明のパケット空気流システムを用い、ガス溜めから床内に向流状態で流動させて戻すことができる。これは、また、床への供給分岐および床からの返却分岐される空気パケットの酸素濃度について、１サイクル当たりの付加的な増加を達成でき、これにより、最終ユーザーに酸素富化空気を、オリフィス１２８’およびバルブ１３４’を介し、分岐または流出供給させることができる。床１２’の窒素は、バルブ２６’を介し、パージまたは排気される。別法として、本発明の酸素濃度は、複数のモレキュラーシーブ床の使用によって達成することができる。
【００３６】
向流工程は、所望により、時間調節して１サイクル当たりの酸素濃度の付加的な増加を達成することができる。この１つの方法によれば、酸素濃度センサーを最終ユーザー空気流管３４に設置し、次いで、例えば調節自在または他の方法により制御自在なスプリッター３２を用いて、最終ユーザーに方向Ｄに沿って分岐される空気流を変化させ、管３４の酸素濃度割合をモニターすることによって、達成することができる。本発明者らによれば、この方式は、管３４内を通過する最大酸素濃度割合を確保でき、これに対応して、スプリッター３２の設定できることが、判明した。特定の配置に関し、最適な流速またはバルブ設定条件を確定できれば、スプリッター３２は、予備設定または予備寸法化した最終ユーザーガス流ラインにおいて流動レストリクターを有する非調節型の流れスプリッターによって置換することができる。出願人は、過剰量の向流を用いて出発し、次いで向流の量（向流の時間）を減少させること、例えば、床を１０ｐｓｉに加圧するのに要する時間の７５％に等しい向流時間を用いて出発することによって向流を最適化すれば、有利であることが判明した。しかしながら、これは、加圧が、時間をベースとした方法を用いてのみ実施しうることを意味するのではない。なぜなら、本発明の技術的範囲は、時間よりも、むしろ圧力を基準とした空気パケット方法を用いることを意図しているからである。即ち、予備設定した時間、床を加圧または減圧するよりもむしろ、圧力をモニターし、空気パケットを、予備設定圧力閾値への適合によって分岐させる。また、出願人は、本発明の方法を用いることによって、モレキュラーシーブ床の寸法を、従来技術において現存する寸法よりも減少、例えば既知の寸法の７５％に減少できることが判明した。また、出願人は、本発明の方法および装置を用いれば、最終ユーザーガス流動ラインの酸素レベルが、実用化されている酸素レベルの９０％過剰、９５％過剰に達しうることが判明した。
【００３７】
図７の具体例からわかるように、モレキュラーシーブ１２および１４は、ハウジング６０内に、間隔をあけて平行状態で、配置させて、床を、ハウジングキャビティ内において横方向に配置させ、これにより、ハウジングの長さ方向に形成される、床の間に空間をあける。この床間空間は、一具体例において、ハウジング６０から面板６２をはずし、この面板６２を、ハウジング６０に対し、例えばスクリューファスナー６４によって着脱自在に取付けることによって、形成することができる。
【００３８】
ハウジングの床１２と、床１４との間に、コンプレッサー６６、バルブ／マニホールドハウジング６８、スプリッターバルブ７０（スプリッター３２の機能を奏するもの）および種々のフレキシブルパイプまたは管（空気管として役立つもの、以下の記載、参照）を取付ける。バルブの作動時期およびコンプレッサーの作動時期は、ＰＬＣまたは他のプロセッサからの信号によって制御することができる。図７の具体例によれば、プロセッサは、ハウジング６０から遠くに存在して、インターフェースプラグ７４を介し、連通する。図８の具体例は、基本的に、図７と実質的に同じである。ただし、遠位ＰＬＣまたはプロセッサに代えて、回路ボード７８に取付けたオンボードＰＬＣまたはプロセッサ７６を用いている。この回路ボード７８は、コンプレッサー６６と、バルブハウジング６８との間に取付けられる。また、図８の具体例では、面板６２に代えて、半割体型のカバー（図示せず）を用いている。即ち、ハウジングは、半割体カバー装置（図９、参照）として形成され、符号６０’が付される。端部付設制御パネルは、オン／オフ電源スイッチ６３、空気抽出口３４’、穿孔付き空気吸入口または格子６５および１２ＶのＤＣコネクター６７を備えることができる。
【００３９】
ハウジング６０’は、ハンドル８０を備えることができ、このハンドル８０は、本発明の酸素濃縮器担持用の１つの横面に沿って取付けられる。ただし、本発明は、携帯担持型に制限することを意図しない。本発明は、また、別の具体例において、ユーザーが装着することを意図し、例えば、バックバッグまたは尻ポケットまたはいわゆるファニーバッグ（図１０、参照）を用いて装着する。管３４は、最終ユーザーにハウジングから延在し、最終ユーザーは、酸素富化空気の供給を必要とする患者であり、管３４は、先行技術において汎用されている経鼻管３５とすることができる。
【００４０】
図７および図８の具体例において、床１２および床１４は、内径２ｉｎのパイプであってよく、これは、約１２ｉｎの長さを有し、その内部に、モレキュラーシーブ材料を担持し、このモレキュラーシーブ材料は、一具体例では少なくとも９および０．５ｉｎの長さを有し、これにより、９０％を越える酸素濃度を得ることができる。床は、その端部で、端部キャップ８２により密封され、キャップ８２は、好ましくは、穿孔または他の手段による孔を有し、これにより、空気回路（図７では明確には図示せず）を形成する空気管と共働し、そして、端部キャップを、床パイプの端部に、例えば長尺ボルト８４の使用によって締結させることができる（図７、参照）。ゼオライトモレキュラーシーブ材料４８は、長手方向に沿って、各床の円筒状パイプ内に、一組の多孔質膜８６の間にサンドイッチされ、これらは、それ自体、一組の多孔質のバッキングプレート８８の間にサンドイッチされる。
多孔質バッキングプレート８８のサンドイッチおよびモレキュラーシーブ材料４８は、弾性的バイアス手段、例えば螺旋状スプリング９０によって床の一端に対し弾性的に押圧することができる。多孔質膜８６は、フェルト多孔質バッキング材料または他の材料であってよく、これは、多孔質バッキングプレート８８の開口部を通過するモレキュラーシーブ床の材料を含み、円筒状床内の開口部全体をカバーするような寸法を有する。多孔質バッキングプレート８８は、ドリル貫通孔を有する硬質プレートとすることができる。端部キャップ８２は、Ｏリング９２によって、床ハウジング形成管の端部上にシールすることができる。
【００４１】
コンプレッサー６６は、Ｔｈｏｍａｓ（登録商標）８００９ＤＣコンプレッサー（これは、ヘッドポートを９０度回転しうるような間隔および構造を有する取付板を有する。）またはＴｈｏｍａｓ（登録商標）７００６系コンプレッサー（図８、参照）とすることができ、これらは、ハウジング６０に、弾性取付板９４によって取付けることができ、板９４は、連続気泡高密度ホームまたはＳｏｒｂｏｔｈａｎｅ（登録商標）または他の制振材料とすることができる。付加的な弾性取付板９６は、連続気泡高密度ホームであってよく、この板９６を用いて、バルブハウジング６８をハウジング６０に取付けることができる。図７の具体例によれば、バルブ／マニホールドハウジング６８は、長尺ボルト９８によって隣接配列にボルト絞めした、一連の７つのＨｕｍｐｈｅｒｙ（登録商標）３１０系２４ボルトスタンドアロンバルブを含む。図８に示すように、バルブは、Ｈｕｍｐｈｅｒｙ（登録商標）ＨＫ５バルブとすることができる。
【００４２】
バルブ／マニホールドハウジング６８は、ブロック６８ａとして隣接して取付けたバルブ配列であり、このブロックの裏面に沿って、ガス溜めおよびマフラーマニホールド６８ｂは、適切に配置される。空気管は、マフラーキャビティにつながり、これは、マニホールド６８ｂとして形成した孔であってよく、また消音材料（例えば、セルロース繊維）によって充填処理されていてもよい。そして、管は、マフラーからコンプレッサーにつながり、これにより、空気をコンプレッサーに供給することができる。さらなる管は、次いでコンプレッサーからバルブブロック６８ａにつながり、これにより、圧縮空気を供給バルブに供給することができる。したがって、図８に示すように、カプラー１００およびその対応する空気管は、ハウジングの外側から空気を引き込んで、マフラー１０２に供給することができる（点線による輪郭、参照）。マフラー１０２は、端部キャップ１０４を介して利用でき、これは、マフラー孔の端部に、ネジ手段により取付けることができる。空気吸入カプラーからの空気は、方向Ｆに沿ってマフラー１０２を通過し、これにより、マフラー送出カプラー１０６およびその対応する空気管（これは、コンプレッサー６６、特にコンプレッサーシリンダーヘッド６６ａに空気を供給する）から、送出する。モーター６６ｂの操作によりコンプレッサーシリンダーヘッドハウジング６６ａ内に収納したコンプレッサーシリンダーの操作によって、空気を圧縮することにより、空気を圧縮し、コンプレッサー排出カプラー１０８およびその対応する空気管から送出する。
【００４３】
図８ａは、バルブブロック６８ａの前面を示し、この図からわかるように、７つの空気管カプラーを設ける。図示した配置に制限されないが、床１２送込みカプラー１１０（供給バルブ２４と、床１２との間に存在）、共通窒素ベントカプラー１１２（これは、窒素ベント２６および窒素ベント４２の両者から同時に排気する）と、床１４送込みカプラー１１６（床１４と、供給バルブ４６との間に存在）、床１２送出カプラー１１８（床１２と、制御バルブ２８との間に存在）、送出カプラー１２０（床１４と、制御バルブ４０との間に存在）、および患者空気流カプラー１２２を備えている。これらカプラーは、図１１の図面に示し、これは、また窒素ベント２６および４２の、ベントライン１２４を介する同時排気並びにコンプレッサー２２のオンオフ切替えにより不要な図３の圧力リリーフバルブの省略を示す。図１１は、またバルブ／マニホールドハウジング６８の別の具体例の特徴、特に図１２〜図１６に示したバルブ／マニホールドハウジング１２６を示す。
【００４４】
図１１は、また本発明の酸素濃縮器のさらなる具体例を示す。調節自在な流れスプリッター３２または調節自在なニードルバルブ３６の使用に代えて、管３４を介して方向Ｄに沿って流動する酸素富化空気の割合は、ガス溜め１３２内にチェックバルブ１３０を介して流入する予備設定最適化オリフィス１２８によって調節することができる。ガス溜め１３２からの流出物は、要求バルブ１３４によって制御することができる。次いで、空気流は、管１３６に沿った患者への空気流と、管１３８に沿った圧力センサー（図示せず）への空気流とに分割することができる。管１３８のセンサーは、ガス溜め１３２からの酸素富化空気の急激な放出を要求した場合を感知するのに使用することができる。すなわち、管１３６に適用した吸引作用により引起されるような、管１３６の圧力降下が患者によって形成された場合、センサーは、予備設定した閾値よりも低い圧力降下を感知し、プロセッサーによって、ガス溜め１３２内に収納した酸素富化空気の備蓄の放出を開始させることができる。別の具体例によれば、ガス溜めは、要求バルブ１３４を介する患者の要求による１回の吸引よりも多い酸素富化空気の充分な供給量を含むのに充分な寸法を有することができる。
【００４５】
この具体例は、図１２〜図１６に反映されており、これらは、マフラー１０２に平行なマニホールドブロック１２６ｂ内に穿孔した孔付きガス溜め１３２を示す。マフラーの場合と同様に、ガス溜めは、穿孔でき、またネジ付端部キャップ１０４を用いてシールすることができる。
【００４６】
図１６および図１６ａに示すように、モレキュラーシーブ床１２’’および１４’’は、直線状よりも曲線状とでき、これも、本発明の技術的範囲の一部を構成することができる。例えば、床１２’’および１４’’は、その長さに沿って湾曲して、それらをユーザーが腰の周囲に適合させ、より心地よく装着することができる（図１０、参照）。端部板６９は、ボルト孔７１を介してフレームまたは床の各端部を各々シールするハウジング若しくは床のケースにボルト締めすることができる。床は、湾曲し隣接し平行である一組の床（図１６、参照）として形成でき、また、前記した具体例と適合させて、ハウジング内で横方向に間隔をあけて平行状態にさせ、これは、また対応して湾曲した表面を有して、本発明の酸素濃縮器の装着を容易かつ心地よくさせることができる。このような装着に関する具体例において、制御スイッチ、例えばオンオフスイッチ、空気吸入口、最終ユーザー用空気流出口などを、担持媒体、例えばバックバック、ファニーバックなどに取付けて、担持媒体の一側面またはハウジングの一端から露出させることができる。すなわち、図１０に示すように、ユーザーは、制御機能および空気流管が使用のため延在する空気流出口の利用が容易である。
【００４７】
以上の開示から、当業者ならば、多数の変形例および改良例を、本発明の精神および技術的範囲を逸脱することなく、本発明の実施に適用することができる。したがって、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲に記載した実態に従い、構成されたものと、理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図Ａ】従来技術の非加熱型空気乾燥器を示す模式図。
【図Ｂ】従来技術の非加熱型空気乾燥器を示す模式図。
【図１】図１は、本発明の濃縮器の試作品を示す斜視図であり、図１ａは、図１のモレキュラーシーブ床の一端を部分的に切欠した拡大図。
【図２】従来技術の圧力スイング吸着法において見られるような非制御出口オリフィスを有する単一モレキュラーシーブ床を示す模式図。
【図３】本発明の酸素濃縮器の一具体例を示すブロック線図。
【図４】初期加圧工程における第１モレキュラーシーブ加圧段階の本発明の酸素濃縮器の更なる具体例を示すブロック線図。
【図５】空気パケットの移動段階における図４の酸素濃縮器を示すブロック線図。
【図６】第２モレキュラーシーブ加圧段階における図５の酸素濃縮器を示すブロック線図。
【図６ａ】本発明の酸素濃縮器の一具体例を示すブロック線図。
【図７】本発明の酸素濃縮器の一具体例を示す分解斜視図。
【図８】本発明の酸素濃縮器の別の具体例を示す斜視図。
【図８ａ】図８の線８ａ−８ａに沿って切欠した断面図。
【図９】本発明の酸素濃縮器の一具体例のハウジングをその端部から見た斜視図。
【図１０】最終ユーザーが装着した本発明の酸素濃縮器の一具体例を示す斜視図。
【図１１】本発明の酸素濃縮器を別の具体例を示すブロック線図。
【図１２】本発明の酸素濃縮器の一具体例におけるバルブ／マニホールドハウジングを示す斜視図。
【図１３】図１２のバルブ／マニホールドハウジングの側面図。
【図１４】図１３のバルブ／マニホールドハウジングの平面図。
【図１５】図１２の線１５−１５に沿って切欠した断面図。
【図１６】図１６は、本発明の酸素濃縮器におけるモレキュラーシーブの別の具体例を示す一部切欠斜視図であり、図１６ａは、図１６のモレキュラーシーブの一端を示す一部切欠拡大図。

Claims

ガス流中の、酸素ガス濃度を富化し、窒素ガス濃度を最小化するための酸素濃縮器であって、
上記酸素濃縮器は、
エアーコンプレッサーと、
第１ガス管を介して前記エアーコンプレッサーに流体連通し、かつ窒素吸着用のモレキュラーシーブを含む気密性の第１容器と、
第２ガス管を介して前記第１容器に流体連通する気密性の第２容器と、
前記ガス管に取付けたバルブの作動を制御するガス流量計と、
前記第２ガス管に取付けたガス流スプリッターであって、付加的酸素富化空気パケットの一部を、酸素富化空気デリバリー用のガスラインに分離して前記ガスラインに沿って下流において最終使用するためのガス流スプリッターと
を備えること、並びに
上記バルブは、
（ａ）第１ガス加圧段階の間に、前記第１容器と前記第２容器との間のガス流動を防止して、前記エアーコンプレッサーからの圧縮ガスを前記第１容器内に移動させ、これにより、前記第１容器を、前記付加的酸素富化空気パケットを形成しうるような閾値圧力レベルに、加圧し、
（ｂ）空気パケット移動段階の間に、前記エアーコンプレッサーから前記第１容器へのガス流動を防止して、前記第１容器から前記第２容器へのガス流動を可能にさせ、これにより、前記付加的酸素富化空気パケットを、前記第２容器に移動させ、
（ｃ）前記第１容器から前記第２容器へのガス流動を防止して、前記第１容器のベントバルブを介し、前記第１容器から大気中へのガス排気を可能にさせ、
（ｄ）空気パケットの向流段階の間に、前記第２容器から前記第１容器へのこれら容器間のガス流動を可能にさせ、これにより、前記付加的酸素富化空気パケットを、前記第２容器から、前記第１容器に流動させ、
（ｅ）前記第１容器の前記ベントバルブを介する、前記第１容器からガス流の排気を防止する、反復サイクルにおいて連続的に実施しうるように前記ガス管内を通過する空気流を調節しうることを特徴とする濃縮器。
前記第１容器および前記第２容器の両者は、窒素吸着用のモレキュラーシーブ床を含み、前記第２容器は、前記エアーコンプレッサーに、第３ガス管を介して流体連通し、
前記空気パケット移動段階の後であって前記第１容器から前記第２容器へのガス流動を防止した後で、第２ガス加圧段階の間に、前記ガス流量計によって、前記エアーコンプレッサーから前記第２容器への圧縮ガスの流動を可能にさせ、これにより、前記第２容器を、前記閾値圧力レベルに加圧し、
前記第１容器の前記ベントバルブを介する、前記第１容器からのガス流の排気を防止した後であって前記第１容器と前記第２容器との間のガス流動を防止した後で、前記第１ガス加圧段階の間に、前記ガス流量計によって、前記第２容器のベントバルブを介する前記第２容器から大気中へのガス排気を可能にさせ、前記エアーコンプレッサーから前記第２容器へのガス流動を防止する請求項１に記載の濃縮器。
前記エアーコンプレッサーから、前記第１容器および前記第２容器の両者へのガス流動を防止する場合、前記ガス流量計は、前記エアーコンプレッサーと共働して前記エアーコンプレッサーを遮断するようなプロセッサであり、
前記プロセッサおよび前記エアーコンプレッサーの両者は、バッテリーによってバッテリー動力供給され、前記第１容器、前記第２容器、前記ガス管、前記ベントバルブ、前記プロセッサ、前記エアーコンプレッサーおよび前記バッテリーは、ハウジングに取付けられている請求項２に記載の濃縮器。
前記第１容器は、長尺中空の管であり、前記モレキュラーシーブ床は、ゼオライトである請求項１に記載の濃縮器。
前記第１容器および前記第２容器は、長尺中空の管であり、前記モレキュラーシーブ床は、ゼオライトである請求項２に記載の濃縮器。
前記第１容器および前記第２容器は、長尺中空の管であり、前記モレキュラーシーブ床は、ゼオライトであり、前記第１容器および前記第２容器は、ほぼ平行であって、平行配列で前記ハウジングに取付けられている請求項３に記載の濃縮器。
前記平行配列は、前記第１容器と前記第２容器との間に溝を形成するように、前記容器の長さに対し横方向に間隔をおいて存在する請求項６に記載の濃縮器。
前記プロセッサおよび前記容器は、前記溝に取付けられる請求項７に記載の濃縮器。
さらに、前記溝に取付けたバルブ／マニホールドハウジングと、前記バルブ／マニホールドハウジングに取付けたバルブとを備え、
前記バルブ／マニホールドハウジングは、前記バルブを前記第１容器、前記第２容器および前記エアーコンプレッサーに、前記ガス管を介して相互連結させるための相互連結マニホールドを有する請求項８に記載の濃縮器。
さらに、前記ガス流スプリッターに流体連通するガス溜めであって、前記最終使用へのデリバリー用の前記酸素富化空気の備蓄を含むためのガス溜めを備え、
前記バルブの１つは、前記ガスラインと、前記ガス溜めとの間で共働する需要バルブであって、前記需要バルブのトリガー作動事象のトリガーによって前記備蓄を前記ガスラインに放出する需要バルブである請求項９に記載の濃縮器。
さらに、前記ガスラインと共働する感圧センサーを備え、　前記トリガー事象は、前記感圧センサーによって検出されるガスラインにおける圧力降下であり、
前記感圧センサーは、前記圧力降下の検出によって前記需要バルブの前記作動をトリガーするトリガー信号を発信する請求項１０に記載の濃縮器。
前記圧力降下は、前記感圧センサーが前記トリガー信号を発信する圧力よりも低い、設定下限閾値圧力に相当する請求項１１に記載の濃縮器。
前記エアーコンプレッサーは、必要な場合のみ作動するように、前記プロセッサからの作動信号によって、間欠的に作動する請求項１２に記載の濃縮器。
前記最終使用は、最終ユーザーへの酸素供給であり、
前記第１容器および前記第２容器は、前記最終ユーザーが当該酸素濃縮器を使い切った際に、前記最終ユーザーの体型に適応するように、前記容器の長さに沿って湾曲し、かつ長尺である請求項１に記載の濃縮器。
前記最終使用は、最終ユーザーへの酸素供給であり、
当該酸素濃縮器は、前記最終ユーザーが使い切れるような構造を有する請求項１に記載の濃縮器。
前記最終使用は、最終ユーザーへの酸素供給であり、
前記第１容器および前記第２容器は、前記最終ユーザーが当該酸素濃縮器を使い切った際に、前記最終ユーザーの体型に適応するように、前記容器の長さに沿って湾曲し、かつ長尺である請求項３に記載の濃縮器。
前記最終使用は、最終ユーザーへの酸素供給であり、
当該酸素濃縮器は、前記最終ユーザーが使い切れるような構造を有する請求項３に記載の濃縮器。
エアーコンプレッサーと、
第１ガス管を介して前記エアーコンプレッサーに流体連通し、かつモレキュラーシーブ床を含む気密性の第１容器と、
第２ガス管を介して前記第１容器に流体連通する気密性の第２容器と、
前記ガス管に取付けたバルブの作動を制御するガス流量計と、
前記第２ガス管に取付けたガス流スプリッターであって、付加的酸素富化空気パケットの一部を、酸素富化空気デリバリー用のガスラインに分離して前記ガスラインに沿って下流において最終使用するためのガス流スプリッターと
を備える酸素濃縮器によって、酸素を富化する方法であって、
（ａ）第１ガス加圧段階の間に、前記第１容器と前記第２容器との間のガス流動を防止して、前記エアーコンプレッサーからの圧縮ガスを前記第１容器内に移動させ、これにより、前記第１容器を、前記付加的酸素富化空気パケットを形成しうるような閾値圧力レベルに、加圧し、
（ｂ）空気パケット移動段階の間に、前記エアーコンプレッサーから前記第１容器へのガス流動を防止して、前記第１容器から前記第２容器へのガス流動を可能にさせ、これにより、前記付加的酸素富化空気パケットを、前記第２容器に移動させ、
（ｃ）前記第１容器から前記第２容器へのガス流動を防止して、前記第１容器のベントバルブを介し、前記第１容器から大気中へのガス排気を可能にさせ、
（ｄ）空気パケットの向流段階の間に、前記第２容器から前記第１容器へのこれら容器間のガス流動を可能にさせ、これにより、前記付加的酸素富化空気パケットを、前記第２容器から、前記第１容器に流動させ、
（ｅ）前記第１容器の前記ベントバルブを介する、前記第１容器からガス流の排気を防止する、反復サイクルにおいて前記連続工程を含んでなることを特徴とする方法。
前記酸素濃縮器は、さらに、前記第２容器において、モレキュラーシーブ床を含み、前記第２容器は、前記エアーコンプレッサーに、第３ガス管を介して流体連通しており、
当該方法は、さらに、
前記空気パケット移動段階の後であって前記第１容器から前記第２容器へのガス流動を防止した後で、第２ガス加圧段階の間に、前記ガス流量計によって、前記エアーコンプレッサーから前記第２容器への圧縮ガスの流動を可能にさせ、これにより、前記第２容器を、前記閾値圧力レベルに加圧し、
前記第１容器の前記ベントバルブを介する、前記第１容器からのガス流の排気を防止した後であって前記第１容器と前記第２容器との間のガス流動を防止した後で、前記第１ガス加圧段階の間に、前記ガス流量計によって、前記第２容器のベントバルブを介する前記第２容器から大気中へのガス排気を可能にさせ、前記エアーコンプレッサーから前記第２容器へのガス流動を防止することを含んでなる請求項１８に記載の方法。
前記ガス流量計は、前記エアーコンプレッサーと共働するプロセッサであり、
当該方法は、さらに、前記エアーコンプレッサーから前記第１容器および前記第２容器の両者にガス流動させる間に、前記エアーコンプレッサーを遮断する工程を含んでなる請求項１９に記載の方法。
ガス流中、標的成分のガス濃度を富化し、廃棄成分のガス濃度を最小化するためのガス濃縮器であって、
上記ガス濃縮器は、
エアーコンプレッサーと、
第１ガス管を介して前記エアーコンプレッサーに流体連通し、かつ廃棄成分吸着用のモレキュラーシーブを含む気密性の第１容器と、
第２ガス管を介して前記第１容器に流体連通する気密性の第２容器と、
前記ガス管に取付けたバルブの作動を制御するガス流量計と、
前記第２ガス管に取付けたガス流スプリッターであって、付加的に富化した標的成分のガス濃度を有するガスパケットの一部を、標的成分ガス富化空気デリバリー用のガスラインに分離して前記ガスラインに沿って下流において最終使用するためのガス流スプリッターと
を備えること、並びに
上記バルブは、
（ａ）第１ガス加圧段階の間に、前記第１容器と前記第２容器との間のガス流動を防止して、前記エアーコンプレッサーからの圧縮ガスを前記第１容器内に移動させ、これにより、前記第１容器を、前記ガスパケットを形成しうるような閾値圧力レベルに、加圧して、前記ガスパケットを形成し、
（ｂ）空気パケット移動段階の間に、前記エアーコンプレッサーから前記第１容器へのガス流動を防止して、前記第１容器から前記第２容器へのガス流動を可能にさせ、これにより、前記ガスパケットを、前記第２容器に移動させ、
（ｃ）前記第１容器から前記第２容器へのガス流動を防止して、前記第１容器のベントバルブを介し、前記第１容器から大気中へのガス排気を可能にさせ、
（ｄ）空気パケットの向流段階の間に、前記第２容器から前記第１容器へのこれら容器間のガス流動を可能にさせ、これにより、前記ガスパケットを、前記第２容器から、前記第１容器に流動させ、
（ｅ）前記第１容器の前記ベントバルブを介する、前記第１容器からガス流の排気を防止する、反復サイクルにおいて連続的に実施しうるように前記ガス管内を通過する空気流を調節しうることを特徴とする濃縮器。
前記第１容器および前記第２容器の両者は、モレキュラーシーブ床を含み、前記第２容器は、前記エアーコンプレッサーに、第３ガス管を介して流体連通し、
前記空気パケット移動段階の後であって前記第１容器から前記第２容器へのガス流動を防止した後で、第２ガス加圧段階の間に、前記ガス流量計によって、前記エアーコンプレッサーから前記第２容器への圧縮ガスの流動を可能にさせ、これにより、前記第２容器を、前記閾値圧力レベルに加圧し、
前記第１容器の前記ベントバルブを介する、前記第１容器からのガス流の排気を防止した後であって前記第１容器と前記第２容器との間のガス流動を防止した後で、前記第１ガス加圧段階の間に、前記ガス流量計によって、前記第２容器のベントバルブを介する前記第２容器から大気中へのガス排気を可能にさせ、前記エアーコンプレッサーから前記第２容器へのガス流動を防止する請求項２１に記載の濃縮器。
前記エアーコンプレッサーから、前記第１容器および前記第２容器の両者へのガス流動を防止する場合、前記ガス流量計は、前記エアーコンプレッサーと共働して前記エアーコンプレッサーを遮断するようなプロセッサであり、
前記プロセッサおよび前記エアーコンプレッサーの両者は、バッテリーによってバッテリー動力供給され、前記第１容器、前記第２容器、前記ガス管、前記ベントバルブ、前記プロセッサ、前記エアーコンプレッサーおよび前記バッテリーは、ハウジングに取付けられている請求項２２に記載の濃縮器。
前記第１容器は、長尺中空の管である請求項２１に記載の濃縮器。
前記第１容器および前記第２容器は、長尺中空の管である請求項２２に記載の濃縮器。
前記第１容器および前記第２容器は、長尺中空の管であり、前記第１容器および前記第２容器は、ほぼ平行であって、平行配列で前記ハウジングに取付けられている請求項２３に記載の濃縮器。
前記平行配列は、前記第１容器と前記第２容器との間に溝を形成するように、前記容器の長さに対し横方向に間隔をおいて存在する請求項２６に記載の濃縮器。
前記プロセッサおよび前記容器は、前記溝に取付けられる請求項２７に記載の濃縮器。
さらに、前記溝に取付けたバルブ／マニホールドハウジングと、前記バルブ／マニホールドハウジングに取付けたバルブとを備え、
前記バルブ／マニホールドハウジングは、前記バルブを前記第１容器、前記第２容器および前記エアーコンプレッサーに、前記ガス管を介して相互連結させるための相互連結マニホールドを有する請求項２８に記載の濃縮器。
さらに、前記ガス流スプリッターに流体連通するガス溜めであって、前記最終使用へのデリバリー用の前記標的成分富化空気の備蓄を含むためのガス溜めを備え、
前記バルブの１つは、前記ガスラインと、前記ガス溜めとの間で共働する需要バルブであって、前記需要バルブのトリガー作動事象のトリガーによって前記備蓄を前記ガスラインに放出する需要バルブである請求項２９に記載の濃縮器。
さらに、前記ガスラインと共働する感圧センサーを備え、　前記トリガー事象は、前記感圧センサーによって検出されるガスラインにおける圧力降下であり、
前記感圧センサーは、前記圧力降下の検出によって前記需要バルブの前記作動をトリガーするトリガー信号を発信する請求項３０に記載の濃縮器。
前記圧力降下は、前記感圧センサーが前記トリガー信号を発信する圧力よりも低い、設定下限閾値圧力に相当する請求項３１に記載の濃縮器。
前記エアーコンプレッサーは、必要な場合のみ作動するように、前記プロセッサからの作動信号によって、間欠的に作動する請求項３２に記載の濃縮器。
前記最終使用は、最終ユーザーへの酸素供給であり、
前記第１容器および前記第２容器は、前記最終ユーザーが当該ガス濃縮器を使い切った際に、前記最終ユーザーの体型に適応するように、前記容器の長さに沿って湾曲し、かつ長尺である請求項２１に記載の濃縮器。
前記最終使用は、最終ユーザーへの酸素供給であり、
当該ガス濃縮器は、前記最終ユーザーが使い切れるような構造を有する請求項２１に記載の濃縮器。
前記最終使用は、最終ユーザーへの酸素供給であり、
前記第１容器および前記第２容器は、前記最終ユーザーが当該酸素濃縮器を使い切った際に、前記最終ユーザーの体型に適応するように、前記容器の長さに沿って湾曲し、かつ長尺である請求項２３に記載の濃縮器。
前記最終使用は、最終ユーザーへの酸素供給であり、
当該酸素濃縮器は、前記最終ユーザーが使い切れるような構造を有する請求項２３に記載の濃縮器。
エアーコンプレッサーと、
第１ガス管を介して前記エアーコンプレッサーに流体連通し、かつ廃棄成分ガス吸着用のモレキュラーシーブ床を含む気密性の第１容器と、
第２ガス管を介して前記第１容器に流体連通する気密性の第２容器と、
前記ガス管に取付けたバルブであって前記ガス管を介して空気流量を制御するバルブの作動を制御するガス流量計と、
前記第２ガス管に取付けたガス流スプリッターであって、付加的に富化した標的成分ガス濃度を有するガスパケットの一部を、標的成分ガス富化空気デリバリー用のガスラインに分離して前記ガスラインに沿って下流において最終使用するためのガス流スプリッターと
を備える、ガス流中、標的成分のガス濃度を富化し、廃棄成分のガス濃度を最小化するためのガス濃縮器によって、酸素を富化する方法であって、
（ａ）第１ガス加圧段階の間に、前記第１容器と前記第２容器との間のガス流動を防止して、前記エアーコンプレッサーからの圧縮ガスを前記第１容器内に移動させ、これにより、前記第１容器を、前記ガスパケットを形成しうるような閾値圧力レベルに、加圧し、
（ｂ）空気パケット移動段階の間に、前記エアーコンプレッサーから前記第１容器へのガス流動を防止して、前記第１容器から前記第２容器へのガス流動を可能にさせ、これにより、前記ガスパケットを、前記第２容器に移動させ、
（ｃ）前記第１容器から前記第２容器へのガス流動を防止して、前記第１容器のベントバルブを介し、前記第１容器から大気中へのガス排気を可能にさせ、
（ｄ）空気パケットの向流段階の間に、前記第２容器から前記第１容器へのこれら容器間のガス流動を可能にさせ、これにより、前記ガスパケットを、前記第２容器から、前記第１容器に流動させ、
（ｅ）前記第１容器の前記ベントバルブを介する、前記第１容器からガス流の排気を防止する、反復サイクルにおいて前記連続工程を含んでなることを特徴とする方法。
前記ガス濃縮器は、さらに、前記第２容器において、モレキュラーシーブ床を含み、前記第２容器は、前記エアーコンプレッサーに、第３ガス管を介して流体連通しており、
当該方法は、さらに、
（ａ）前記空気パケット移動段階の後であって前記第１容器から前記第２容器へのガス流動を防止した後で、第２ガス加圧段階の間に、前記ガス流量計によって、前記エアーコンプレッサーから前記第２容器への圧縮ガスの流動を可能にさせ、これにより、前記第２容器を、前記閾値圧力レベルに加圧し、
（ｂ）前記第１容器の前記ベントバルブを介する、前記第１容器からのガス流の排気を防止した後であって前記第１容器と前記第２容器との間のガス流動を防止した後で、前記第１ガス加圧段階の間に、前記ガス流量計によって、前記第２容器のベントバルブを介する前記第２容器から大気中へのガス排気を可能にさせ、前記エアーコンプレッサーから前記第２容器へのガス流動を防止することを含んでなる請求項３８に記載の方法。
前記ガス流量計は、前記エアーコンプレッサーと共働するプロセッサであり、
当該方法は、さらに、前記エアーコンプレッサーから前記第１容器および前記第２容器の両者にガス流動させる間に、前記エアーコンプレッサーを遮断する工程を含んでなる請求項３９に記載の方法。