JP2009219990A - Oxygen concentrator - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oxygen generator capable of prolonging the life of its adsorbent. <P>SOLUTION: In the step 100, a power switch 47 is set to OFF and it is determined whether or not the operation time of the oxygen concentrator is not longer than 1 hour. In the step 110, it is determined whether or not it is timing to switch three-way valves 7, 9. In the step 120, a solenoid open/close valve 37 is set to ON to shut off a flow path 35. In the step 130, it is determined whether or not the oxygen generator has been in operation for not shorter than 1 hour since the issuance of the latest instruction to stop its operation. In the step 140, a compressor 5 is stopped because the oxygen concentrator has been in operation for 1 hour or longer. In the step 150, an equalizing valve 19 is kept in an open state longer than usual. In the step 160, it is determined whether or not it is timing to stop the device, and the timing to stop the device is awaited. In the step 170, the solenoid open/close valve 37 is set to OFF to open the flow path 35, and the entire operation is stopped. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、酸素より窒素を優先的に吸着する吸着剤を用い、圧力変動吸着法により高濃度の酸素を患者等に供給する酸素濃縮器に関するものである。   The present invention relates to an oxygen concentrator that uses an adsorbent that preferentially adsorbs nitrogen over oxygen and supplies a high concentration of oxygen to a patient or the like by a pressure fluctuation adsorption method.

従来より、高濃度の酸素を患者等に供給することができる装置として、医療用の酸素濃縮器が在宅酸素療法などに使用されている。
この種の酸素濃縮器として、例えば酸素より窒素を優先的に吸着する吸着剤を、複数(例えば2個)の吸着筒に充填した吸着型酸素濃縮器が知られており、なかでも酸素供給手段としてコンプレッサを用いた圧力変動吸着型の酸素濃縮器が、在宅酸素療法の装置として用いられている。
Conventionally, a medical oxygen concentrator has been used for home oxygen therapy and the like as a device capable of supplying high concentration oxygen to a patient or the like.
As this type of oxygen concentrator, for example, an adsorption type oxygen concentrator in which an adsorbent that preferentially adsorbs nitrogen over oxygen is filled in a plurality of (for example, two) adsorption cylinders is known. As a home oxygen therapy device, a pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator using a compressor is used.

前記圧力変動吸着型酸素濃縮器においては、一般には、空気供給手段によって吸着筒に空気を供給して筒内を加圧状態にすることにより、空気中の窒素を吸着剤に吸着させ、酸素を濃縮して取り出す吸着行程と、吸着筒を大気開放して減圧することにより、吸着剤から吸着窒素を脱離させて吸着剤を再生する再生行程(排気行程)とを、交互又は順次繰り返し、連続的に酸素濃縮ガスを生成している。   In the pressure fluctuation adsorption oxygen concentrator, in general, air is supplied to the adsorption cylinder by an air supply means to make the inside of the cylinder pressurized, thereby adsorbing nitrogen in the air to the adsorbent and oxygen. The adsorption process, which is concentrated and taken out, and the regeneration process (exhaust process) in which the adsorption cylinder is desorbed by releasing the adsorption cylinder to the atmosphere and reducing the pressure, are repeated alternately or sequentially. Oxygen-enriched gas is generated.

更に、近年では、より高濃度の酸素を効率良く得るために、吸着筒を大気開放して減圧することにより、吸着窒素を脱離させるとともに、サージタンクに溜められた製品ガス(酸素濃縮ガス)の一部を用いて、吸着筒内をパージして吸着剤を再生したり(特許文献1参照)、空気圧縮手段を逆に用いて、吸着筒内が負圧になるまで排気を行うことにより、吸着窒素を脱離させて吸着剤を再生させる方法が提案されている(特許文献2参照)。   Further, in recent years, in order to efficiently obtain higher concentration of oxygen, the adsorption cylinder is opened to the atmosphere and depressurized to desorb the adsorbed nitrogen, and the product gas stored in the surge tank (oxygen enriched gas) By purging the inside of the adsorption cylinder to regenerate the adsorbent (see Patent Document 1), or by using the air compression means and exhausting until the inside of the adsorption cylinder becomes negative pressure A method for regenerating an adsorbent by desorbing adsorbed nitrogen has been proposed (see Patent Document 2).

ところが、医療用酸素濃縮器は、患者の治療に用いられることから、長期的な安全性や安定性が要求されるので、一層の改善が求められている。
つまり、酸素濃縮器には、吸着剤として親水性の吸着剤が用いられることが多いが、これらは、長期的な使用により大気中の水分を吸着し窒素の吸着性能が徐々に衰え、酸素濃度が低下するが、上述した対策は、装置の複雑化や吸湿剤の寿命等の問題があり、吸着剤の延命効果は認められるものの、必ずしも十分なものではない。
However, since the medical oxygen concentrator is used for treatment of patients, long-term safety and stability are required, and therefore further improvement is required.
In other words, hydrophilic concentrators are often used as adsorbents in oxygen concentrators, but these adsorb moisture in the atmosphere with long-term use, and the nitrogen adsorption performance gradually declines. However, the measures described above have problems such as the complexity of the apparatus and the life of the hygroscopic agent, and the life extension effect of the adsorbent is recognized, but it is not always sufficient.

この対策として、本願出願人は、酸素濃縮器の運転停止が指示された場合に、酸素濃縮ガスをパージガスとして吸着剤の水分を除去する方法を提案している(特許文献3参照)。
特開2003−180837号公報 特開平7−155526号公報 特開2005−312766号公報
As a countermeasure against this, the applicant of the present application has proposed a method of removing moisture from the adsorbent using an oxygen-enriched gas as a purge gas when an instruction to stop the operation of the oxygen concentrator is given (see Patent Document 3).
JP 2003-180837 A JP-A-7-155526 JP 2005-31766 A

上述した特許文献3の方法でも、吸着剤の劣化の抑制には大きな効果が得られるが、特により高い性能が求められる医療用の分野では、吸着剤の劣化を抑制する一層の改善が求められていた。   The method of Patent Document 3 described above can also provide a great effect in suppressing the deterioration of the adsorbent, but further improvement in suppressing the deterioration of the adsorbent is required particularly in the medical field where higher performance is required. It was.

本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、例えば長期間在宅で使用する酸素濃縮器の吸着剤の寿命を一層向上し、特に患者の長期的な安定した治療等を可能にする酸素濃縮器を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to further improve the life of the adsorbent of an oxygen concentrator used at home for a long period of time, for example, long-term stable treatment of patients. It is to provide an oxygen concentrator that enables the like.

(1)請求項1の発明は、酸素より窒素を優先的に吸着する吸着剤を充填した少なくとも2個の吸着筒と、前記吸着筒に空気を供給して加圧する空気供給手段(例えばコンプレサ)と、前記吸着筒内の圧力の加減圧を制御する加減圧切換手段(例えば切換弁)と、を備え、前記空気から酸素濃縮ガスを生成する圧力変動吸着型の酸素濃縮器において、前記酸素濃縮器の運転停止が指示されたときに、前記酸素濃縮器の運転時間が1時間未満であった場合には、酸素供給遮断手段(例えば電磁弁)によって前記酸素濃縮ガスの外部への供給を遮断するとともに、該酸素濃縮ガスの外部への供給を遮断した状態で、前記酸素濃縮器を作動させて少なくとも1個の前記吸着筒で酸素濃縮ガスを生成し、該生成した酸素濃縮ガスを他の吸着筒にパージガスとして供給して、前記吸着剤の水分を除去する吸気及び排気の工程を、前記運転停止の指示があった後少なくとも1時間以上5時間未満の範囲で繰り返すことを特徴とする。   (1) The invention of claim 1 is characterized in that at least two adsorption cylinders filled with an adsorbent that preferentially adsorbs nitrogen over oxygen, and an air supply means (for example, a compressor) that supplies air to the adsorption cylinder and pressurizes it. And a pressure change switching means (for example, a switching valve) for controlling pressure increase / decrease in the adsorption cylinder, and in the pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator for generating oxygen concentrated gas from the air, the oxygen concentration If the operation time of the oxygen concentrator is less than 1 hour when the operation of the oxygen generator is instructed, the supply of the oxygen concentrated gas to the outside is cut off by an oxygen supply cut-off means (for example, a solenoid valve). In addition, in a state where the supply of the oxygen-enriched gas to the outside is shut off, the oxygen concentrator is operated to generate oxygen-enriched gas with at least one of the adsorption cylinders. Purge to adsorption cylinder Supplied as scan, the steps of intake and exhaust to remove moisture of the adsorbent, and repeating at least 1 hour or more than 5 hours range after an instruction of the shutdown.

本発明では、例えば運転停止のスイッチが操作されたことにより、酸素濃縮器の運転停止が指示されたときに、酸素濃縮器の運転時間が1時間未満であった場合には、酸素供給遮断手段によって酸素濃縮ガスの外部への供給を遮断し、その状態で酸素濃縮器を作動させて吸着筒で酸素濃縮ガスを生成し、この生成した酸素濃縮ガスを他の吸着筒にパージガスとして供給して吸着剤の水分を除去する吸気及び排気の工程(パージ工程)を、運転停止の指示があった後少なくとも1時間以上5時間未満の範囲で繰り返す。   In the present invention, for example, when the operation of the oxygen concentrator is instructed to be stopped by operating the operation stop switch, and the operation time of the oxygen concentrator is less than one hour, the oxygen supply cutoff means In this state, the oxygen concentrator gas is shut off, and the oxygen concentrator is operated to generate oxygen concentrated gas in the adsorption cylinder, and the generated oxygen concentrated gas is supplied as purge gas to the other adsorption cylinder. The intake and exhaust process (purge process) for removing moisture from the adsorbent is repeated for at least 1 hour and less than 5 hours after an instruction to stop operation is given.

上述した様に、吸着剤には窒素だけでなく水も吸着されるので、そのままでは、吸着剤の寿命が低下してしまう。また、本発明者らの研究によって、後の実験例で示す様に、酸素濃縮器を1時間未満の短時間運転する動作を繰り返した場合には、吸着剤の性能が低下することが明らかになった。   As described above, since not only nitrogen but also water is adsorbed by the adsorbent, the life of the adsorbent is reduced as it is. In addition, as shown in later experimental examples, the inventors' study clearly shows that the performance of the adsorbent decreases when the oxygen concentrator is operated for a short time of less than 1 hour. became.

そこで、本発明では、酸素濃縮器の運転停止が指示されたときに、酸素濃縮器の運転時間が1時間未満であった場合には、酸素濃縮ガスの外部への供給を遮断して、そのまま酸素濃縮ガスを生成する。この酸素濃縮ガスは、高濃度の酸素(例えば95質量%酸素)を含むとともに、吸着剤により水分が除去された乾燥したガスである。従って、この酸素濃縮ガスを他の吸着筒にパージガスとして供給することにより、吸着筒内の吸着剤から水分を離脱させて、吸着筒外に排出することができる。これにより、吸着剤に含まれる水分を低減できるので、効率良く吸着剤の寿命を延ばすことができる。   Therefore, in the present invention, when the operation of the oxygen concentrator is instructed to be stopped and the operation time of the oxygen concentrator is less than one hour, the supply of the oxygen concentrated gas to the outside is shut off and the operation is continued. Oxygen enriched gas is produced. This oxygen-enriched gas is a dried gas that contains high-concentration oxygen (for example, 95 mass% oxygen) and from which moisture has been removed by an adsorbent. Accordingly, by supplying this oxygen-enriched gas as a purge gas to the other adsorption cylinder, moisture can be released from the adsorbent in the adsorption cylinder and discharged out of the adsorption cylinder. Thereby, since the water | moisture content contained in adsorption agent can be reduced, the lifetime of adsorption agent can be extended efficiently.

ここで、パージガスとは、吸着剤から水分を除去するためのガス(即ち酸素濃縮ガス)のことである。
尚、以下では、前記酸素濃縮器の運転停止が指示されたときに、酸素濃縮器の運転時間が1時間未満であった場合に行われるパージ処理を、後パージ処理と称する。
Here, the purge gas is a gas for removing moisture from the adsorbent (ie, oxygen-enriched gas).
Hereinafter, the purge process performed when the operation time of the oxygen concentrator is less than one hour when the operation stop of the oxygen concentrator is instructed is referred to as a post-purge process.

(2)請求項2の発明では、酸素より窒素を優先的に吸着する吸着剤を充填した少なくとも2個の吸着筒と、前記吸着筒に空気を供給して加圧する空気供給手段と、前記吸着筒内の圧力の加減圧を制御する加減圧切換手段と、を備え、前記空気から酸素濃縮ガスを生成する圧力変動吸着型の酸素濃縮器において、前記吸着筒の下流側に前記酸素濃縮ガスを貯蔵するガス貯蔵手段(例えば製品タンク)を備え、前記酸素濃縮器の運転停止が指示されたときに、前記酸素濃縮器の運転時間が1時間未満であった場合には、酸素供給遮断手段によって前記酸素濃縮ガスの外部への供給を遮断するとともに、該酸素濃縮ガスの外部への供給を遮断した状態で、前記酸素濃縮器を作動させて少なくとも1個の前記吸着筒で酸素濃縮ガスを生成し、該生成した酸素濃縮ガスと前記ガス貯蔵手段に貯蔵された酸素濃縮ガスとを他の吸着筒にパージガスとして供給して、前記吸着剤の水分を除去する吸気及び排気の工程を、前記運転停止の指示があった後少なくとも1時間以上5時間未満の範囲で繰り返すことを特徴とする。   (2) In the invention of claim 2, at least two adsorption cylinders filled with an adsorbent that preferentially adsorbs nitrogen over oxygen, air supply means for supplying air to the adsorption cylinder and pressurizing, and the adsorption A pressure change adsorption type oxygen concentrator for generating oxygen enriched gas from the air, wherein the oxygen enriched gas is disposed downstream of the adsorption cylinder. Gas storage means (for example, a product tank) for storing, and when the operation stop of the oxygen concentrator is instructed, if the operation time of the oxygen concentrator is less than one hour, the oxygen supply shut-off means While the supply of the oxygen-enriched gas to the outside is shut off and the supply of the oxygen-enriched gas to the outside is shut off, the oxygen concentrator is operated to generate oxygen-enriched gas with at least one adsorption cylinder And the generation The instruction to stop the operation of the intake and exhaust processes for removing the moisture of the adsorbent by supplying the oxygen enriched gas and the oxygen enriched gas stored in the gas storage means as purge gas to another adsorption cylinder. It repeats in the range for at least 1 hour and less than 5 hours after it exists.

本発明は、基本的には前記請求項1の発明とほぼ同様であるが、特に吸着筒の下流側に酸素濃縮ガスを貯蔵するガス貯蔵手段を備えているので、酸素濃縮器の運転停止が指示されたときに、酸素濃縮器の運転時間が1時間未満であった場合には、生成した酸素濃縮ガスとガス貯蔵手段に貯蔵された酸素濃縮ガスとを他の吸着筒にパージガスとして供給して、吸着剤の水分を除去する。   The present invention is basically the same as that of the first aspect of the present invention. However, since the gas storage means for storing the oxygen-concentrated gas is provided on the downstream side of the adsorption cylinder, the operation of the oxygen concentrator can be stopped. If the operation time of the oxygen concentrator is less than 1 hour when instructed, the generated oxygen-enriched gas and the oxygen-enriched gas stored in the gas storage means are supplied as purge gas to other adsorption cylinders. To remove moisture from the adsorbent.

これにより、前記請求項1の発明と同様な効果を奏するとともに、ガス貯蔵手段に貯蔵された酸素濃縮ガスも利用できるので、一層効率的に吸着剤の水分を除去できる。
なお、以下では、ガス貯蔵手段に貯蔵された酸素濃縮ガスを利用して吸着剤の水分を除去する処理も、前記と同様に後パージ処理と称する。
As a result, the same effects as those of the first aspect of the invention can be obtained, and the oxygen-enriched gas stored in the gas storage means can be used, so that the moisture in the adsorbent can be more efficiently removed.
In the following, the process of removing moisture from the adsorbent using the oxygen-enriched gas stored in the gas storage means is also referred to as a post-purge process as described above.

(3)請求項3の発明は、前記酸素濃縮器の運転時間が1時間未満のときに、前記酸素濃縮器の運転停止が指示された場合には、前記吸着筒における吸気(吸着筒に空気を供給)又は排気(吸着筒から内部のガスを排出)の切換タイミングに到るまで待機してから、前記酸素供給遮断手段による遮断からパージガスの供給に到るパージ処理を実施することを特徴とする。   (3) According to a third aspect of the present invention, when the operation stop of the oxygen concentrator is instructed when the operation time of the oxygen concentrator is less than 1 hour, ) Or exhaust (exhaust gas from the adsorption cylinder) is waited until a switching timing is reached, and then a purge process from shut-off by the oxygen supply shut-off means to supply of purge gas is performed. To do.

酸素濃縮器の運転時間が1時間未満のときに、酸素濃縮器の運転停止が指示された場合に、即座にパージ処理行程に移行すると、一方の吸着筒の圧力が過度に増加する場合があり、吸着筒間の圧力が不均衡になる。   When the operation time of the oxygen concentrator is less than 1 hour and the operation stop of the oxygen concentrator is instructed, the pressure in one adsorption cylinder may increase excessively if the process immediately proceeds to the purge process. The pressure between the adsorption cylinders becomes imbalanced.

従って、本発明では、吸気又は排気の切換タイミングに到るまで待機してから、パージ処理に移行するので、適度に設定された圧力(例えば通常よりやや高い圧力)のパージガス(酸素濃縮ガス)を、水分を除去する吸着筒に供給することができる。   Therefore, in the present invention, the process waits until the intake or exhaust gas switching timing is reached, and then the purge process is performed. Therefore, a purge gas (oxygen-enriched gas) having a moderately set pressure (for example, slightly higher than normal pressure) is used. , Can be supplied to the adsorption cylinder to remove moisture.

本発明の動作によって圧力の過度の上昇を防止できるのは、下記の理由による。
装置の運転停止が指示されたのと同時にパージ処理行程に移行した場合、運転停止の指示がなされた瞬間の吸着筒間の圧力が均等でない可能性がある。一般的に、吸気及び排気の切換タイミングは時間によって制御されているため、一方の筒内圧が高い状態で切り換わったときには、その分だけ圧力が上昇し、吸着筒間の圧力が不均衡になってしまう。
The reason why an excessive increase in pressure can be prevented by the operation of the present invention is as follows.
When the operation stoppage is instructed and the process proceeds to the purge process step, the pressure between the adsorption cylinders at the moment when the operation stop instruction is issued may not be uniform. Generally, since the switching timing of intake and exhaust is controlled by time, when one of the in-cylinder pressures is switched, the pressure increases correspondingly and the pressure between the adsorption cylinders becomes unbalanced. End up.

これに対して本発明では、吸気又は排気の切換タイミングに到るまで待機してから、パージ処理行程に移行するため、吸着筒間の圧力が絶えず均等な状態から始まることになって、圧力の不均衡が生ぜず、よって圧力の過度の上昇を防止できる。   On the other hand, in the present invention, the process waits until the intake or exhaust gas switching timing is reached, and then proceeds to the purge process, so that the pressure between the adsorption cylinders always starts from a uniform state. An imbalance does not occur and therefore an excessive increase in pressure can be prevented.

(4)請求項4の発明は、前記パージガスを供給した後に前記酸素濃縮器の運転を停止する場合には、前記空気供給手段の動作の停止後、前記加減圧切換手段によって前記空気供給手段から前記吸着筒に到る加圧のための流路を遮断することを特徴とする。   (4) According to the invention of claim 4, when the operation of the oxygen concentrator is stopped after supplying the purge gas, the operation of the air supply means is stopped from the air supply means by the pressure increase / decrease switching means after the operation of the air supply means is stopped. The flow path for pressurization reaching the adsorption cylinder is blocked.

本発明では、酸素濃縮器の運転を停止する場合には、空気供給手段の動作を停止してから、加減圧切換手段によって空気供給手段から吸着筒に到る加圧のための流路を遮断するので、結露が生じにくいという利点がある。   In the present invention, when the operation of the oxygen concentrator is stopped, the operation of the air supply means is stopped, and then the flow path for pressurization from the air supply means to the adsorption cylinder is shut off by the pressure increase / decrease switching means. Therefore, there is an advantage that condensation does not easily occur.

本発明の動作によって結露が生じ難い理由は、下記の理由による。
通常、電源を停止したとき、空気供給手段及び加減圧切換手段の動作(即ち前記加圧の流路が遮断)が同時に停止してしまうと、空気供給手段から加減圧切換手段に向かう管路内に圧縮された空気が閉じこめられてしまう。空気は、圧力に反比例して飽和水蒸気量が減少するため、圧縮された空気は相対湿度が高い状態となる。ただ、この時の圧縮空気は圧縮熱と空気圧縮手段の発熱により暖められることで飽和水蒸気量が増加するため、結露しにくい状態にあるだけで、装置停止後は自然冷却され、飽和水蒸気量が減少すれば結露し易くなる。
The reason why condensation does not easily occur due to the operation of the present invention is as follows.
Normally, when the operation of the air supply means and the pressure increase / decrease switching means is stopped simultaneously when the power supply is stopped, the inside of the pipeline from the air supply means to the pressure increase / decrease switch means The compressed air will be trapped. Since the amount of saturated water vapor decreases in inverse proportion to the pressure of the air, the compressed air has a high relative humidity. However, since the compressed air at this time is heated by the compression heat and the heat generated by the air compression means, the amount of saturated water vapor increases, so it is in a state where condensation is difficult to occur. If it decreases, it will become easy to dew condensation.

これに対して本発明では、酸素濃縮器の運転を停止する場合、空気供給手段の動作を停止してから、加減圧切換手段によって空気供給手段から吸着筒への流路を遮断することにより、管路内の圧力が開放されるため、結露が生じにくくなる。   On the other hand, in the present invention, when stopping the operation of the oxygen concentrator, after stopping the operation of the air supply means, by blocking the flow path from the air supply means to the adsorption cylinder by the pressure increase / decrease switching means, Since the pressure in the pipeline is released, condensation is less likely to occur.

尚、前記加減圧切換手段とは、例えば、空気供給手段から吸着筒に到る流路を開閉したり、吸着筒から外界に到る流路を開閉することにより、吸着筒内の圧力の加減圧を制御するものであり、例えば(空気供給手段及び吸着筒の連通状態(外界とは遮断)と、吸着筒及び外界の連通状態(空気供給手段とは遮断)とを切り換える)三方向切換弁や、複数の2位置開閉弁の組み合わせ等により実現できる。   The pressure increase / decrease switching means refers to the application of pressure in the adsorption cylinder by, for example, opening and closing the flow path from the air supply means to the adsorption cylinder or opening and closing the flow path from the adsorption cylinder to the outside. For example, a three-way selector valve that switches between a communication state of the air supply means and the suction cylinder (blocked from the outside) and a communication state of the suction cylinder and the outside (blocked from the air supply means). Or a combination of a plurality of two-position on-off valves.

(5)請求項5の発明は、前記パージガスを供給した後に前記酸素濃縮器の運転を停止する場合には、該運転を停止するまで、前記酸素濃縮ガスを生成した吸着筒と前記パージ
ガスを供給した吸着筒とを連通する均圧弁の開弁状態を維持することを特徴とする。
(5) In the fifth aspect of the present invention, when the operation of the oxygen concentrator is stopped after supplying the purge gas, the adsorption cylinder that has generated the oxygen concentrated gas and the purge gas are supplied until the operation is stopped. The pressure equalizing valve that communicates with the suction cylinder is maintained in an open state.

本発明では、酸素濃縮器の運転停止時には、酸素濃縮ガスを生成した吸着筒とパージガスを供給した吸着筒とを連通する均圧弁の開弁状態を維持するので、吸着筒間の状態(従って内部の吸着剤に含まれる水分等の状態)が均一化される。   In the present invention, when the operation of the oxygen concentrator is stopped, the open state of the pressure equalizing valve that connects the adsorption cylinder that generates the oxygen-enriched gas and the adsorption cylinder that supplies the purge gas is maintained. The state of moisture and the like contained in the adsorbent is uniformized.

(6)請求項6の発明は、通常運転時に前記吸着筒から供給される酸素濃縮ガスの供給量より、前記パージガスの供給量を大きくしたことを特徴とする。
本発明では、通常の酸素濃縮ガスの供給量より多い供給量で水分のパージを行うので、吸着剤から十分に水分を除去することができる。
(6) The invention of claim 6 is characterized in that the supply amount of the purge gas is larger than the supply amount of the oxygen-enriched gas supplied from the adsorption cylinder during normal operation.
In the present invention, since the moisture is purged with a supply amount larger than the supply amount of the normal oxygen-enriched gas, the moisture can be sufficiently removed from the adsorbent.

(7)請求項7の発明は、前記酸素供給遮断手段が、電磁開閉弁又は流量比例制御弁であることを特徴としている。
本発明は、酸素供給遮断手段を例示したものである。ここで、流量比例制御弁としては、ソレノイドタイプの流量比例制御弁やアクチュエータ(ブラシレスDCモータやステッピングモータ等により駆動される)タイプの流量比例制御弁を採用できる。この流量比例制御弁を用いる場合には、流量の調整が可能であるので、マニュアルでの流量設定器を省略可能である。
(7) The invention of claim 7 is characterized in that the oxygen supply cutoff means is an electromagnetic on-off valve or a flow rate proportional control valve.
The present invention exemplifies oxygen supply blocking means. Here, as the flow proportional control valve, a solenoid type flow proportional control valve or an actuator (driven by a brushless DC motor, a stepping motor or the like) type flow proportional control valve can be adopted. When this flow rate proportional control valve is used, the flow rate can be adjusted, so that a manual flow rate setting device can be omitted.

次に、本発明の最良の形態の例(実施例)について説明する。   Next, an example (example) of the best mode of the present invention will be described.

本実施例では、空気中から窒素吸着剤(以下吸着剤と記す)を用いて窒素を吸着して除去することにより酸素を濃縮し、この高濃度の酸素を含む酸素濃縮ガスを患者に対して供給する圧力変動吸着型の医療用酸素濃縮器(以下酸素濃縮器と記す)を例に挙げる。   In this embodiment, oxygen is concentrated by adsorbing and removing nitrogen from the air using a nitrogen adsorbent (hereinafter referred to as an adsorbent), and this oxygen-enriched gas containing high-concentration oxygen is supplied to the patient. An example is a pressure fluctuation adsorption type medical oxygen concentrator to be supplied (hereinafter referred to as an oxygen concentrator).

a)まず、本実施例の酸素濃縮器の機能を実現するための各構成について説明する。
図1に示す様に、酸素濃縮器1は、その空気の導入路3に、上流側より、コンプレッサ5と、一対の三方向切換弁(第1切換弁7、第2切換弁9)と、吸着剤を充填した一対の吸着筒(第1吸着筒11、第2吸着筒13)とが設けられている。また、一対の吸着筒11、13には、三方向切換弁7、9を介して窒素を排気する排気路15が設けられている。
a) First, each configuration for realizing the function of the oxygen concentrator of the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 1, the oxygen concentrator 1 has a compressor 5, a pair of three-way switching valves (a first switching valve 7 and a second switching valve 9) on the air introduction path 3 from the upstream side, A pair of adsorption cylinders (first adsorption cylinder 11 and second adsorption cylinder 13) filled with an adsorbent are provided. The pair of adsorption cylinders 11 and 13 are provided with exhaust passages 15 for exhausting nitrogen through the three-way switching valves 7 and 9.

更に、一対の吸着筒11、13の下流側には、両吸着筒11、13間を連通する第1連通路17と、第1連通路17に設けられて両吸着筒11、13間の圧力を調節する二方弁(均圧弁)19と、両吸着筒11、13間を連通する第2連通路21、第2連通路21に設けられたオリフィス23と、酸素濃縮ガスの逆流を防止する一対の逆止弁25、27と、酸素濃縮ガスを溜める製品タンク29と、酸素濃縮ガスの圧力を調節する圧力調整器(レギュレータ)31と、酸素濃縮ガスの流量を設定するロータリスイッチである流量設定器33と、酸素濃縮ガスを外部に供給する流路35を遮断する電磁開閉弁(即ち開閉2位置に作動する電磁弁)37とが設けられている。   Furthermore, on the downstream side of the pair of adsorption cylinders 11, 13, a first communication path 17 that communicates between the adsorption cylinders 11, 13 and a pressure between the adsorption cylinders 11, 13 provided in the first communication path 17. Prevents the backflow of the oxygen-enriched gas, the two-way valve (pressure equalizing valve) 19 for adjusting the pressure, the second communication path 21 communicating between the adsorption cylinders 11 and 13, the orifice 23 provided in the second communication path 21 A pair of check valves 25, 27, a product tank 29 for storing oxygen-enriched gas, a pressure regulator (regulator) 31 that adjusts the pressure of the oxygen-enriched gas, and a flow rate that is a rotary switch that sets the flow rate of the oxygen-enriched gas A setter 33 and an electromagnetic open / close valve 37 (that is, an electromagnetic valve that operates at the open / close 2 position) 37 that shuts off the flow path 35 that supplies oxygen-enriched gas to the outside are provided.

尚、本実施例の酸素濃縮器1は、連続ベース流量が毎分5Lの装置である。
また、本実施例では、図2に示す様に、酸素濃縮器1には、酸素濃縮器1の動作を制御する電子制御装置41が搭載されている。
The oxygen concentrator 1 of this embodiment is a device having a continuous base flow rate of 5 L / min.
In this embodiment, as shown in FIG. 2, the oxygen concentrator 1 is equipped with an electronic control device 41 that controls the operation of the oxygen concentrator 1.

前記電子制御装置41は、周知のマイクロコンピュータ(マイコン)43を備え、その入力部45には、電源スイッチ47、流量設定器33などが接続され、その出力部49には、コンプレッサ5、三方向切換弁7、9、均圧弁19、電磁開閉弁37等が接続されている。   The electronic control device 41 includes a well-known microcomputer 43. A power switch 47, a flow rate setting device 33 and the like are connected to an input portion 45 of the electronic control device 41, and a compressor 5 and three directions are connected to an output portion 49 of the electronic control device 41. The switching valves 7 and 9, the pressure equalizing valve 19, the electromagnetic on-off valve 37, and the like are connected.

従って、電子制御装置41には、電源スイッチ47の操作を示す信号や、流量設定器33により設定された設定流量を示す信号が入力する。また、電子制御装置41からは、コンプレッサ5、三方向切換弁7、9、均圧弁19、電磁開閉弁37などの動作を制御する制御信号が出力される。   Therefore, a signal indicating the operation of the power switch 47 and a signal indicating the set flow rate set by the flow rate setting unit 33 are input to the electronic control device 41. The electronic control device 41 outputs control signals for controlling the operations of the compressor 5, the three-way switching valves 7 and 9, the pressure equalizing valve 19, the electromagnetic open / close valve 37, and the like.

b)次に、上述した構成を備えた本実施例の酸素濃縮器1の主要な動作について説明する。
本実施例の酸素濃縮器1では、第1吸着筒11及び第2吸着筒13における加圧・減圧を交互に繰り返すことにより、酸素の濃縮及び吸着剤の再生を行う。
b) Next, main operations of the oxygen concentrator 1 of the present embodiment having the above-described configuration will be described.
In the oxygen concentrator 1 of the present embodiment, oxygen concentration and adsorbent regeneration are performed by alternately repeating pressurization and pressure reduction in the first adsorption cylinder 11 and the second adsorption cylinder 13.

例えばコンプレッサ5により、第1切換弁7を介して第1吸着筒11に圧縮空気を送りこみ、吸着剤に窒素を吸着させて酸素を濃縮する。そして、所定時間が経過したら、両切換弁7、9により、加圧方向をもう一方の第2吸着筒13に切り換えるとともに、第1吸着筒11を大気側に接続し、吸着した窒素が減圧とともに排出されるようにする。   For example, the compressor 5 sends compressed air to the first adsorption cylinder 11 via the first switching valve 7, and adsorbs nitrogen to the adsorbent to concentrate oxygen. When a predetermined time has elapsed, the switching direction is switched to the other second adsorption cylinder 13 by the switching valves 7 and 9, the first adsorption cylinder 11 is connected to the atmosphere side, and the adsorbed nitrogen is reduced in pressure. To be discharged.

この様にして、両吸着筒11、13により、加圧時には酸素だけを抽出し、その酸素濃縮ガスを、下流の製品タンク29、圧力調整器31、流量設定器33、電磁開閉弁37を介して、外部(従って患者)に供給する。   In this way, only the oxygen is extracted at the time of pressurization by the adsorption cylinders 11 and 13, and the oxygen-enriched gas is passed through the downstream product tank 29, the pressure regulator 31, the flow rate setting device 33, and the electromagnetic on-off valve 37. To the outside (and thus the patient).

これを、両吸着筒11,13に対して交互に繰り返すことにより、90%以上の濃縮酸素を連続的に得ることができ、更に、製品タンク29に溜めることにより変動を低減して連続性を確保している。尚、吸着剤には、窒素だけでなく水分も吸着されるので、加圧された吸着筒11、13から供給される酸素濃縮ガスは乾燥したものとなる。   By repeating this operation alternately for both adsorption cylinders 11 and 13, 90% or more of concentrated oxygen can be obtained continuously, and further, by accumulating in the product tank 29, fluctuations are reduced and continuity is improved. Secured. Since the adsorbent adsorbs not only nitrogen but also moisture, the oxygen-enriched gas supplied from the pressurized adsorption cylinders 11 and 13 is dried.

特に本実施例では、酸素濃縮器1の電源スイッチ47がOFF(オフ)されたときに、稼働時間が1時間未満の場合には、電磁開閉弁37をON(オン)してその流路35を遮断し、その状態で、酸素濃縮器1の動作を1時間以上実施する。   In particular, in this embodiment, when the power switch 47 of the oxygen concentrator 1 is turned off, if the operation time is less than one hour, the electromagnetic on-off valve 37 is turned on to turn on the flow path 35. In this state, the oxygen concentrator 1 is operated for 1 hour or longer.

即ち、各吸着筒11、13において、それぞれ吸着工程(吸着筒11、13に空気を加圧供給し、吸着剤に窒素を吸着させて酸素濃縮を行う行程)と、排気行程(吸着筒11、13から内部のガス(空気等)を減圧排出し、吸着剤に吸着した窒素を離脱させて排出する行程)とを繰り返して行う。つまり、吸着筒11、13の吸脱着行程を、少なくとも1サイクル以上繰り返して、後パージ処理を行う。   That is, in each of the adsorption cylinders 11 and 13, an adsorption process (a process in which air is pressurized and supplied to the adsorption cylinders 11 and 13 and nitrogen is adsorbed by the adsorbent to perform oxygen concentration) and an exhaust process (an adsorption cylinder 11 and 13). The internal gas (air etc.) is discharged under reduced pressure from 13 and the process of releasing the nitrogen adsorbed on the adsorbent and discharging it is repeated. That is, the post-purge process is performed by repeating the adsorption / desorption process of the adsorption cylinders 11 and 13 for at least one cycle.

これにより、例えば第1吸着筒11で生成された酸素濃縮ガス(即ち吸着剤により水分及び窒素が除去された乾燥した高濃度の酸素濃縮ガス)を、パージガスとしてオリフィス23を介して第2吸着筒13に供給し、第2吸着筒13に充填された吸着剤から水分を除去して外部に排出する。同様に、第2吸着筒13で生成された酸素濃縮ガスを第1吸着筒11に供給して吸着剤から水分を除去して外部に排出する。そして、これらの動作が繰り返されて十分にパージが行われる。   Thus, for example, the oxygen-enriched gas generated in the first adsorption cylinder 11 (that is, a dry high-concentration oxygen-concentrated gas from which moisture and nitrogen have been removed by the adsorbent) is used as the purge gas via the orifice 23 via the second adsorption cylinder. 13, the moisture is removed from the adsorbent filled in the second adsorption cylinder 13 and discharged to the outside. Similarly, the oxygen-enriched gas generated in the second adsorption cylinder 13 is supplied to the first adsorption cylinder 11 to remove moisture from the adsorbent and discharge it to the outside. These operations are repeated to sufficiently purge.

c)次に、前記電子制御装置41による行われる制御処理について説明する。
図3のフローチャート及び図4のタイミングチャートに示す様に、酸素濃縮器1が作動している状態において、ステップ100にて、電源スイッチ47がOFFに設定され、且つ、運転時間が1時間未満が否かを判定する。なお、運転時間が1時間未満か否かは、前回電源スイッチ47がONされてから今回OFFされるまでの時間で判定する。ここで肯定判断されるとステップ110に進み、一方否定判断されと一旦本処理を終了する。
c) Next, the control process performed by the electronic control unit 41 will be described.
As shown in the flowchart of FIG. 3 and the timing chart of FIG. 4, in a state where the oxygen concentrator 1 is operating, in step 100, the power switch 47 is set to OFF and the operation time is less than 1 hour. Determine whether or not. Whether or not the operation time is less than 1 hour is determined by the time from when the power switch 47 is turned on to when it is turned off this time. If an affirmative determination is made here, the process proceeds to step 110, whereas if a negative determination is made, the present process is temporarily terminated.

ステップ110では、電源スイッチ47がOFFとなってからの前行程(図4参照)が継続しているので、三方向切換弁7、9の切換タイミング(即ち吸気行程と排気行程の切換タイミング)であるか否かを判定する。ここで肯定判断されるとステップ120に進み、一方否定判断されると切換タイミングまで待機する。   In step 110, since the previous stroke (see FIG. 4) after the power switch 47 is turned off is continued, the switching timing of the three-way switching valves 7 and 9 (that is, the switching timing of the intake stroke and the exhaust stroke). It is determined whether or not there is. If an affirmative determination is made here, the process proceeds to step 120, whereas if a negative determination is made, the process waits until the switching timing.

ステップ120では、電磁開閉弁37をONしてその流路35を遮断する。
続くステップ130では、今回運転停止の指示があってから(即ち今回電源スイッチ47がOFFされてから)、1時間以上稼働しているか否かを判定する。ここで肯定判断されるとステップ140に進む。
In step 120, the electromagnetic on-off valve 37 is turned on to block the flow path 35.
In the following step 130, it is determined whether or not it has been operating for one hour or more after an instruction to stop the operation this time (that is, after the power switch 47 is turned off this time). If a positive determination is made here, the routine proceeds to step 140.

なお、1時間以上稼働していれば、通常は1サイクル分以上作動しているが、仮に1サイクル分以上作動していない場合は、1サイクル作動するまで待機する。この1サイクルとは、例えば第1吸着筒11で吸気行程及び排気行程が完了したこと、即ち第2吸着筒13で排気行程及び吸気行程が完了したことを意味する。   If it has been operating for one hour or more, it normally operates for one cycle or more, but if it has not operated for one cycle or more, it waits until one cycle is operated. This one cycle means that, for example, the intake stroke and the exhaust stroke are completed in the first adsorption cylinder 11, that is, the exhaust stroke and the intake stroke are completed in the second adsorption cylinder 13.

尚、均圧弁19は、半サイクル毎に所定期間(均圧行程)だけONされて第1連通路17が開となり、両吸着筒11、13の圧力の均一化が図られる。
ステップ140では、1時間以上作動したので、コンプレッサ5を停止する。
Note that the pressure equalizing valve 19 is turned ON for a predetermined period (equal pressure equalizing stroke) every half cycle, and the first communication passage 17 is opened, so that the pressures of the adsorption cylinders 11 and 13 are made uniform.
In step 140, since the compressor has been operated for one hour or more, the compressor 5 is stopped.

続くステップ150では、均圧弁19の開放状態を通常より長く維持する。
続くステップ160では、装置停止タイミングか否かを判定し、そのタイミングになるまで待機する。
In the subsequent step 150, the open state of the pressure equalizing valve 19 is maintained longer than usual.
In the subsequent step 160, it is determined whether or not it is the device stop timing, and the system waits until that timing is reached.

ステップ170では、電磁開閉弁37をOFFして流路35を開き、全ての動作を停止して本処理を終了する。
d)次に、上述した構成による本実施例の効果について説明する。
In step 170, the electromagnetic on-off valve 37 is turned off to open the flow path 35, all operations are stopped, and this process is terminated.
d) Next, effects of the present embodiment having the above-described configuration will be described.

本実施例では、電源スイッチ47がOFFとされたときに、運転時間が1時間未満であった場合には、電磁開閉弁37をONして流路35を閉じ、酸素濃縮器1を1サイクル以上作動させる。そして、第1吸着筒11で生成された酸素濃縮ガスをパージガスとしてオリフィス23を介して第2吸着筒13に供給し、更に、第2吸着筒13で生成された酸素濃縮ガスをパージガスとしてオリフィス23を介して第1吸着筒11に供給することにより、各吸着筒11、13における吸着剤の水分を除去し、そのパージ動作(後パージ処理)を1時間以上行った後に、酸素濃縮器1の運転を停止する。   In this embodiment, when the operation time is less than 1 hour when the power switch 47 is turned off, the electromagnetic on-off valve 37 is turned on to close the flow path 35 and the oxygen concentrator 1 is turned on for one cycle. Operate above. Then, the oxygen enriched gas generated in the first adsorption cylinder 11 is supplied as a purge gas to the second adsorption cylinder 13 through the orifice 23, and further, the oxygen enriched gas generated in the second adsorption cylinder 13 is used as the purge gas in the orifice 23. The moisture in the adsorbent in each of the adsorption cylinders 11 and 13 is removed by supplying the first adsorption cylinder 11 via the first adsorption cylinder 11 and the purge operation (post-purge process) is performed for 1 hour or more. Stop operation.

これによって、仮に使用者が短時間で電源スイッチ47をOFFしても、常に酸素濃縮器1の稼働時間が1時間以上となるので、短時間稼働による吸着剤の劣化を防止できる。
しかも、この動作により、通常運転時に吸着筒11、13から供給される酸素濃縮ガスの供給量よりパージガスの供給量を大きくでき、しかも高い圧力の酸素濃縮ガスを供給できるので、吸着剤から効果的に水分を除去することができる。
As a result, even if the user turns off the power switch 47 in a short time, the operation time of the oxygen concentrator 1 is always 1 hour or longer, so that the adsorbent can be prevented from deteriorating due to the short time operation.
In addition, this operation makes it possible to increase the supply amount of the purge gas from the supply amount of the oxygen-enriched gas supplied from the adsorption cylinders 11 and 13 during the normal operation, and to supply the oxygen-enriched gas at a high pressure. Moisture can be removed.

また、本実施例では、運転時間が1時間未満のときに、酸素濃縮器1の運転停止が指示された場合には、吸着筒11、13における吸気又は排気の切換タイミングに到るまで待機してから、電磁開閉弁37により流路35を遮断している。これにより、一定時間毎に吸気行程と排気行程とを切り換える構成であっても、酸素濃縮ガスの圧力が過大になることがなく、適度な圧力のパージガスを、水分を除去する吸着筒11、13に供給することができる。   Further, in this embodiment, when the operation time is less than 1 hour and the operation stop of the oxygen concentrator 1 is instructed, the operation waits until the intake or exhaust gas switching timing in the adsorption cylinders 11 and 13 is reached. After that, the flow path 35 is blocked by the electromagnetic opening / closing valve 37. Thereby, even if it is the structure which switches an intake stroke and an exhaust stroke for every fixed time, the pressure of oxygen concentration gas does not become excessive, and adsorption cylinders 11 and 13 which remove moisture from moderate pressure purge gas Can be supplied.

更に、本実施例では、酸素濃縮器1の運転を停止する場合には、コンプレッサ5を停止させてから、電磁開閉弁37により流路35を開放している。よって、結露が生じにくいという利点がある。   Further, in this embodiment, when the operation of the oxygen concentrator 1 is stopped, the flow path 35 is opened by the electromagnetic on-off valve 37 after the compressor 5 is stopped. Therefore, there is an advantage that condensation does not easily occur.

その上、本実施例では、パージガスを供給した後に酸素濃縮器1の運転を停止する場合には、その運転を停止するまで、均圧弁19を開くので、吸着筒11、13間の圧力(従って水分の状態)が均一化される。   In addition, in this embodiment, when the operation of the oxygen concentrator 1 is stopped after supplying the purge gas, the pressure equalizing valve 19 is opened until the operation is stopped. The state of moisture) is made uniform.

e)次に、上述した効果を確認するために行った実験例について説明する。
<実験例1>
本実験例では、前記実施例1の酸素濃縮器を、周囲温度35℃、周囲湿度90%(相対湿度)の環境下において、1回の運転時間を30分、その後の停止時間を3時間(この内パージガス供給時間は1時間)として、その動作を2000回繰り返し(1000時間稼働)、運転を開始した際の酸素濃縮ガスの濃度を検査器(例えば限界電流式ジルコニア酸素センサを使用した酸素濃度計)を用いて測定した。
e) Next, an experimental example performed to confirm the above-described effect will be described.
<Experimental example 1>
In this experimental example, the oxygen concentrator of Example 1 was operated in an environment of an ambient temperature of 35 ° C. and an ambient humidity of 90% (relative humidity) for one operation time of 30 minutes and a subsequent stop time of 3 hours ( The purge gas supply time is 1 hour), and the operation is repeated 2000 times (1000 hours operation), and the concentration of the oxygen-enriched gas at the start of operation is determined by an inspection device (for example, oxygen concentration using a limit current type zirconia oxygen sensor). ).

その結果を図5に記す。なお、図5の横軸は、各回の運転時間を積算したものである。
また、比較例として、電源スイッチOFF後のパージガスの供給を行わないで、同様な実験を行った。その結果も図5に記す。
The results are shown in FIG. In addition, the horizontal axis of FIG. 5 integrates the operation time of each time.
As a comparative example, a similar experiment was performed without supplying purge gas after the power switch was turned off. The results are also shown in FIG.

この図5から明らかな様に、本実施例の様に1時間以上パージ(後パージ処理)を行うものは、酸素濃縮器を長期間使用した場合でも、酸素濃縮ガスの酸素濃度の低下が少なく、吸着剤の寿命が長いので好適である。   As is apparent from FIG. 5, in the case of purging for 1 hour or more (post-purge process) as in this embodiment, the oxygen concentration of the oxygen-enriched gas is less decreased even when the oxygen concentrator is used for a long period of time. It is preferable because the life of the adsorbent is long.

それに対して、後パージ処理を行わない比較例1や、後パージ処理を短時間(例えば30分)だけ行った比較例2では、長期間使用すると、酸素濃縮ガスの酸素濃度が早く低下し(例えば1000時間稼働した場合に酸素濃度が93%以下に低下し)、吸着剤の寿命が短いので好ましくない。   On the other hand, in Comparative Example 1 in which the post-purging process is not performed and in Comparative Example 2 in which the post-purging process is performed for a short time (for example, 30 minutes), the oxygen concentration of the oxygen-enriched gas decreases quickly when used for a long time ( For example, when operated for 1000 hours, the oxygen concentration drops to 93% or less), and the life of the adsorbent is short, which is not preferable.

<実験例2>
本実験例では、1回分の稼働時間を変えた場合に、長期間使用した後では、酸素濃度がどの程度低下するかを調べたものである。
<Experimental example 2>
In this experimental example, when the operation time for one time is changed, it is examined how much the oxygen concentration decreases after long-term use.

具体的には、比較例3では、前記実施例1の酸素濃縮器を、周囲温度35℃、周囲湿度90%(相対湿度)の環境下において、1回の運転時間を30分、停止時間を3時間(但しパージガス供給時間は無し)として、その動作を2000回繰り返し(1000時間稼働)、運転を開始した際の酸素濃縮ガスの濃度を検査器を用いて測定した。その結果を図6に記す。   Specifically, in Comparative Example 3, the oxygen concentrator of Example 1 was operated in an environment of 35 ° C. and an ambient humidity of 90% (relative humidity) for one operation time of 30 minutes and a stop time. The operation was repeated 2000 times (with no purge gas supply time) for 3 hours (1000 hours operation), and the concentration of the oxygen-enriched gas when the operation was started was measured using an inspection device. The result is shown in FIG.

また、比較例4として、1回の運転時間を1時間とし、他の条件は比較例3と同様にて、酸素濃度ガスの濃度を測定した。更に、比較例5として、1回の運転時間を2時間とし、他の条件は比較例3と同様にて、酸素濃度ガスの濃度を測定した。その結果も図6に記す。   Further, as Comparative Example 4, one operation time was set to 1 hour, and the other conditions were the same as in Comparative Example 3, and the concentration of the oxygen concentration gas was measured. Furthermore, as Comparative Example 5, one operation time was set to 2 hours, and the other conditions were the same as in Comparative Example 3, and the concentration of the oxygen concentration gas was measured. The results are also shown in FIG.

この図6から明らかな様に、1回の運転時間が長い(例えば1時間又は2時間)動作を繰り返す場合には、長期間が経過しても、酸素濃縮ガスの酸素濃度がそれほど低下しないが、1回の運転時間が短い(例えば30分)動作を繰り返すと、長期間が経過した場合には、酸素濃縮ガスの酸素濃度が低下することが分かる。   As is clear from FIG. 6, when the operation is repeated for a long time (for example, 1 hour or 2 hours), the oxygen concentration of the oxygen-enriched gas does not decrease so much even if a long period of time elapses. It can be seen that if the operation of one operation time is short (for example, 30 minutes), the oxygen concentration of the oxygen-enriched gas decreases when a long period of time has elapsed.

従って、本発明の動作を行うことにより、1回の運転時間が短い動作を繰り返す場合でも、吸着剤の寿命を長くできるので好適である。   Therefore, by performing the operation of the present invention, it is preferable because the life of the adsorbent can be extended even when an operation with a short operation time is repeated.

次に実施例2について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は省略する。
図7に示す様に、本実施例の酸素濃縮器51は、前記実施例1と同様に、コンプレッサ53、一対の三方向切換弁(第1切換弁55、第2切換弁57)、一対の吸着筒(第1吸着筒59、第2吸着筒61)、均圧弁63、オリフィス65、一対の逆止弁67、69、製品タンク71、圧力調整器(レギュレータ)73等を備えている。
Next, the second embodiment will be described, but the description of the same contents as the first embodiment will be omitted.
As shown in FIG. 7, the oxygen concentrator 51 of the present embodiment includes a compressor 53, a pair of three-way switching valves (a first switching valve 55, a second switching valve 57), and a pair of like the first embodiment. An adsorption cylinder (first adsorption cylinder 59, second adsorption cylinder 61), a pressure equalizing valve 63, an orifice 65, a pair of check valves 67 and 69, a product tank 71, a pressure regulator (regulator) 73, and the like are provided.

また、本実施例では、前記実施例1の流量設定器及び電磁開閉弁に代えて流量比例制御弁75を用いている。この流量比例制御弁75は、図示しないステッピングモータによりその開度を調節できるものであり、これによって、外部に供給する酸素濃縮ガスの流量の調節や流路79の遮断を行うことができる。   In this embodiment, a flow rate proportional control valve 75 is used in place of the flow rate setting device and the electromagnetic on-off valve of the first embodiment. The flow rate proportional control valve 75 can be adjusted in its opening degree by a stepping motor (not shown), whereby the flow rate of the oxygen-enriched gas supplied to the outside can be adjusted and the flow path 79 can be shut off.

更に、本実施例では、一対の逆止弁67、69を迂回するバイパス81、83を備えるとともに、このバイパス81、83にパージ制御弁85、87を備えている。
本実施例では、前記実施例1の様に、後パージ処理を行う場合には、パージ制御弁85、87を開くように制御するので、製品タンク71内の酸素濃縮ガスを後パージ処理に用いることができる。
Furthermore, in this embodiment, bypasses 81 and 83 that bypass the pair of check valves 67 and 69 are provided, and purge controls 85 and 87 are provided in the bypasses 81 and 83.
In the present embodiment, as in the first embodiment, when the post-purge process is performed, the purge control valves 85 and 87 are controlled to open, so the oxygen-enriched gas in the product tank 71 is used for the post-purge process. be able to.

尚、本発明は前記実施例になんら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の態様で実施しうることはいうまでもない。   In addition, this invention is not limited to the said Example at all, and it cannot be overemphasized that it can implement with a various aspect in the range which does not deviate from the summary of this invention.

実施例1の酸素濃縮器の基本構成を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a basic configuration of an oxygen concentrator of Example 1. 実施例1の酸素濃縮器の電子制御装置の電気的構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the electrical structure of the electronic controller of the oxygen concentrator of Example 1. FIG. 実施例1の電子制御装置にて行われる処理を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating processing performed by the electronic control device according to the first embodiment. 実施例1の電子制御装置にて行われる処理を示すタイミングチャートである。3 is a timing chart illustrating processing performed by the electronic control device according to the first embodiment. 実験例1の実験結果を示すグラフである。6 is a graph showing the experimental results of Experimental Example 1. 実験例2の実験結果を示すグラフである。10 is a graph showing an experimental result of Experimental Example 2. 実施例2の酸素濃縮器の基本構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the basic composition of the oxygen concentrator of Example 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1、51…酸素濃縮器
5、53…コンプレッサ(空気供給手段)
7、9、55、57…三方向切換弁(加減圧切換手段)
11、13、59、61…吸着筒
19、63…均圧弁
37…電磁開閉弁(酸素供給遮断手段)
33…流量設定器
23、65…オリフィス
29、71…製品タンク
75…流量比例制御弁 (酸素供給遮断手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 51 ... Oxygen concentrator 5, 53 ... Compressor (air supply means)
7, 9, 55, 57 ... three-way switching valve (pressure-intensifying switching means)
11, 13, 59, 61 ... Adsorption cylinder 19, 63 ... Pressure equalizing valve 37 ... Electromagnetic on-off valve (oxygen supply cutoff means)
33 ... Flow rate setting device 23,65 ... Orifice 29,71 ... Product tank 75 ... Flow rate proportional control valve (Oxygen supply cutoff means)

Claims (7)

酸素より窒素を優先的に吸着する吸着剤を充填した少なくとも2個の吸着筒と、
前記吸着筒に空気を供給して加圧する空気供給手段と、
前記吸着筒内の圧力の加減圧を制御する加減圧切換手段と、
を備え、
前記空気から酸素濃縮ガスを生成する圧力変動吸着型の酸素濃縮器において、
前記酸素濃縮器の運転停止が指示されたときに、前記酸素濃縮器の運転時間が1時間未満であった場合には、
酸素供給遮断手段によって前記酸素濃縮ガスの外部への供給を遮断するとともに、
該酸素濃縮ガスの外部への供給を遮断した状態で、前記酸素濃縮器を作動させて少なくとも1個の前記吸着筒で酸素濃縮ガスを生成し、該生成した酸素濃縮ガスを他の吸着筒にパージガスとして供給して、前記吸着剤の水分を除去する吸気及び排気の工程を、前記運転停止の指示があった後少なくとも1時間以上5時間未満の範囲で繰り返すことを特徴とする酸素濃縮器。
At least two adsorption cylinders filled with an adsorbent that preferentially adsorbs nitrogen over oxygen;
Air supply means for supplying and pressurizing air to the adsorption cylinder;
Pressure increase / decrease switching means for controlling pressure increase / decrease in the adsorption cylinder;
With
In the pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator for generating oxygen enriched gas from the air,
When the operation time of the oxygen concentrator was less than 1 hour when the operation stop of the oxygen concentrator was instructed,
Shutting off the supply of the oxygen-enriched gas to the outside by an oxygen supply shut-off means;
In a state where the supply of the oxygen-enriched gas to the outside is shut off, the oxygen concentrator is operated to generate oxygen-enriched gas with at least one adsorption cylinder, and the generated oxygen-enriched gas is transferred to another adsorption cylinder An oxygen concentrator characterized in that an intake and exhaust process for removing moisture from the adsorbent, which is supplied as a purge gas, is repeated for at least 1 hour and less than 5 hours after the instruction to stop the operation.
酸素より窒素を優先的に吸着する吸着剤を充填した少なくとも2個の吸着筒と、
前記吸着筒に空気を供給して加圧する空気供給手段と、
前記吸着筒内の圧力の加減圧を制御する加減圧切換手段と、
を備え、
前記空気から酸素濃縮ガスを生成する圧力変動吸着型の酸素濃縮器において、
前記吸着筒の下流側に前記酸素濃縮ガスを貯蔵するガス貯蔵手段を備え、
前記酸素濃縮器の運転停止が指示されたときに、前記酸素濃縮器の運転時間が1時間未満であった場合には、
酸素供給遮断手段によって前記酸素濃縮ガスの外部への供給を遮断するとともに、
該酸素濃縮ガスの外部への供給を遮断した状態で、前記酸素濃縮器を作動させて少なくとも1個の前記吸着筒で酸素濃縮ガスを生成し、該生成した酸素濃縮ガスと前記ガス貯蔵手段に貯蔵された酸素濃縮ガスとを他の吸着筒にパージガスとして供給して、前記吸着剤の水分を除去する吸気及び排気の工程を、前記運転停止の指示があった後少なくとも1時間以上5時間未満の範囲で繰り返すことを特徴とする酸素濃縮器。
At least two adsorption cylinders filled with an adsorbent that preferentially adsorbs nitrogen over oxygen;
Air supply means for supplying and pressurizing air to the adsorption cylinder;
Pressure increase / decrease switching means for controlling pressure increase / decrease in the adsorption cylinder;
With
In the pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator for generating oxygen enriched gas from the air,
Gas storage means for storing the oxygen-enriched gas downstream of the adsorption cylinder;
When the operation time of the oxygen concentrator was less than 1 hour when the operation stop of the oxygen concentrator was instructed,
Shutting off the supply of the oxygen-enriched gas to the outside by an oxygen supply shut-off means;
With the supply of the oxygen-enriched gas to the outside cut off, the oxygen concentrator is operated to generate oxygen-enriched gas with at least one adsorption cylinder, and the generated oxygen-enriched gas and the gas storage means The stored oxygen-enriched gas is supplied as a purge gas to another adsorption cylinder, and the intake and exhaust processes for removing moisture from the adsorbent are performed at least 1 hour and less than 5 hours after the instruction to stop the operation. Oxygen concentrator characterized by repeating in the range of.
前記酸素濃縮器の運転時間が1時間未満のときに、前記酸素濃縮器の運転停止が指示された場合には、前記吸着筒における吸気又は排気の切換タイミングに到るまで待機してから、前記酸素供給遮断手段による遮断からパージガスの供給に到るパージ処理を実施することを特徴とする前記請求項1又は2に記載の酸素濃縮器。   When the operation time of the oxygen concentrator is less than 1 hour and when the operation stop of the oxygen concentrator is instructed, after waiting until the switching timing of intake or exhaust in the adsorption cylinder is reached, The oxygen concentrator according to claim 1 or 2, wherein a purge process from shut-off by the oxygen feed shut-off means to supply of purge gas is performed. 前記パージガスを供給した後に前記酸素濃縮器の運転を停止する場合には、前記空気供給手段の動作の停止後、前記加減圧切換手段によって前記空気供給手段から前記吸着筒に到る加圧のための流路を遮断することを特徴とする前記請求項1〜3のいずれかに記載の酸素濃縮器。   When stopping the operation of the oxygen concentrator after supplying the purge gas, after the operation of the air supply means is stopped, the pressurization switching means for pressurization from the air supply means to the adsorption cylinder The oxygen concentrator according to any one of claims 1 to 3, wherein the flow path is blocked. 前記パージガスを供給した後に前記酸素濃縮器の運転を停止する場合には、該運転を停止するまで、前記酸素濃縮ガスを生成した吸着筒と前記パージガスを供給した吸着筒とを連通する均圧弁の開弁状態を維持することを特徴とする前記請求項1〜4のいずれかに記載の酸素濃縮器。   When the operation of the oxygen concentrator is stopped after supplying the purge gas, a pressure equalizing valve that communicates the adsorption cylinder that has generated the oxygen concentrated gas and the adsorption cylinder to which the purge gas has been supplied until the operation is stopped. The oxygen concentrator according to any one of claims 1 to 4, wherein the valve open state is maintained. 通常運転時に前記吸着筒から供給される酸素濃縮ガスの供給量より、前記パージガスの供給量を大きくしたことを特徴とする前記請求項1〜5のいずれかに記載の酸素濃縮器。   The oxygen concentrator according to any one of claims 1 to 5, wherein a supply amount of the purge gas is larger than a supply amount of the oxygen concentrated gas supplied from the adsorption cylinder during normal operation. 前記酸素供給遮断手段が、電磁開閉弁又は流量比例制御弁であることを特徴とする前記請求項1〜6のいずれかに記載の酸素濃縮器。   The oxygen concentrator according to any one of claims 1 to 6, wherein the oxygen supply cutoff means is an electromagnetic on-off valve or a flow rate proportional control valve.
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