JP2012183159A - Oxygen concentrator - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oxygen concentrator with high safety and a respiration syntonic type capable of detecting whether a high concentration oxygen is normally supplied in accordance with the respiration of a user.SOLUTION: In the oxygen concentrator with the respiration syntonic type, a syntonic valve of an oxygen supplying part includes: a first port connected with an oxygen storing part side; a second port connected with an oxygen outlet side; and a third port connected with a pressure sensor. Under a condition that either one of a first flow path connecting the first port and the second port, or a second flow path connecting the second port and the third port can be opened, and when the inspired gas of the user is detected by the pressure sensor under the condition that the second flow path is opened, the first flow path is closed, and the second flow path is opened. In addition, when the pressure sensor for detecting the respiration is connected with the flow path toward an oxygen outlet from the second port through a flow quantity restricting orifice, and a pressure change can be detected when the first flow path is opened and the high concentration oxygen is supplied to the user.

Description

本発明は、空気を導入して高濃度の酸素を放出する酸素濃縮器に関する。   The present invention relates to an oxygen concentrator that introduces air and releases a high concentration of oxygen.

酸素濃縮器は主として、呼吸器疾患の患者が在宅で酸素を吸入する在宅酸素療法(HOT:home oxygen therapy)において使用されるもので、PSA式と酸素富化膜式が知られている。
図1は、一般的なPSA式の酸素濃縮器の概略構成を示す図である。図1に示すように、PSA式の酸素濃縮器1は、空気取入部10、空気圧縮部20、PSA部30、酸素貯留部40、及び酸素供給部50を備えている。
The oxygen concentrator is mainly used in home oxygen therapy (HOT) in which a patient with respiratory disease inhales oxygen at home, and a PSA method and an oxygen-enriched membrane method are known.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a general PSA type oxygen concentrator. As shown in FIG. 1, the PSA type oxygen concentrator 1 includes an air intake unit 10, an air compression unit 20, a PSA unit 30, an oxygen storage unit 40, and an oxygen supply unit 50.

酸素濃縮器1において、空気取入部10から導入された原料空気は、空気圧縮部20で圧縮されて圧縮空気となり、この圧縮空気がPSA部30に送出される。
PSA部30は、酸素より窒素を早く吸着する性質を有するゼオライト等の吸着剤が充填された2本のシーブベッド(吸着塔)33A、33Bを有している。シーブベッド33A、33Bに圧縮空気が送り込まれて加圧状態になると、窒素及び水分が吸着されて酸素だけが通過し、高濃度酸素が生成される。一方、窒素を吸着したシーブベッド33A、33Bが減圧状態(例えば大気圧)に戻されると、吸着していた窒素が脱離して放出され、シーブベッド33A、33Bの吸着能力が再生される。つまり、PSA部30において、2本のシーブベッド33A、33Bで交互に加圧減圧を繰り返すことにより、連続して高濃度酸素を生成することができる。
In the oxygen concentrator 1, the raw air introduced from the air intake unit 10 is compressed by the air compression unit 20 to become compressed air, and this compressed air is sent to the PSA unit 30.
The PSA section 30 has two sheave beds (adsorption towers) 33A and 33B filled with an adsorbent such as zeolite having the property of adsorbing nitrogen faster than oxygen. When compressed air is sent to the sieve beds 33A and 33B and is in a pressurized state, nitrogen and moisture are adsorbed and only oxygen passes, and high-concentration oxygen is generated. On the other hand, when the sieve beds 33A and 33B having adsorbed nitrogen are returned to a reduced pressure state (for example, atmospheric pressure), the adsorbed nitrogen is desorbed and released, and the adsorption capability of the sieve beds 33A and 33B is regenerated. That is, in the PSA unit 30, high-concentration oxygen can be continuously generated by alternately repeating the pressurization and depressurization with the two sheave beds 33A and 33B.

PSA部30で生成された高濃度酸素は、一旦酸素貯留部40の製品タンク41に貯留された後、圧力調整部(圧力レギュレータ)42により一定圧力に調整される。そして、高濃度酸素は酸素供給部50から一定流量で放出され、当該酸素濃縮器1に接続された鼻カニューラや酸素マスク等を介して使用者(患者)の体内に供給される。   The high-concentration oxygen generated by the PSA unit 30 is once stored in the product tank 41 of the oxygen storage unit 40 and then adjusted to a constant pressure by a pressure adjustment unit (pressure regulator) 42. Then, high-concentration oxygen is released from the oxygen supply unit 50 at a constant flow rate, and is supplied to the body of the user (patient) via a nasal cannula, an oxygen mask, or the like connected to the oxygen concentrator 1.

ところで、携帯型の酸素濃縮器においては、省電力化を実現して長時間にわたって連続運転できるように、使用者の呼吸に同調して高濃度酸素を供給する呼吸同調式の酸素濃縮器が提案されている(例えば特許文献1)。この呼吸同調式の酸素濃縮器では、酸素供給部50に設けられた圧力センサにより使用者の呼吸に伴う圧力変動(吸気開始時の陰圧)を検出し、同調弁を“開”状態とすることにより、吸気検出後、瞬時(約0.1秒後)に一定量の高濃度酸素を供給する。   By the way, in the portable oxygen concentrator, a breath-synchronized oxygen concentrator that supplies high-concentration oxygen in synchronization with the user's breathing is proposed so that power saving can be realized and continuous operation can be performed for a long time. (For example, Patent Document 1). In this breath-synchronized oxygen concentrator, a pressure sensor provided in the oxygen supply unit 50 detects a pressure fluctuation (negative pressure at the start of inspiration) accompanying a user's breathing, and the tuning valve is in an “open” state. Thus, a certain amount of high-concentration oxygen is supplied instantaneously (after about 0.1 second) after the inspiration is detected.

従来の酸素濃縮器における酸素供給部の一例を図2、3に示す。
図2では、同調弁52として二方弁を用いた酸素供給部の構成を示している。図2に示す例では、同調弁52のポートP2と酸素出口の間に圧力センサ53が接続される。この場合、同調弁52を開いたとき、ポートP1とポートP2を結ぶ流路が開通され、高濃度酸素が酸素出口から放出される。一方、同調弁52を閉じたとき、ポートP1とポートP2を結ぶ流路が遮断され、使用者の呼吸に伴う圧力変動を圧力センサ53によって検出可能となる。
An example of the oxygen supply part in the conventional oxygen concentrator is shown in FIGS.
FIG. 2 shows a configuration of an oxygen supply unit using a two-way valve as the tuning valve 52. In the example shown in FIG. 2, the pressure sensor 53 is connected between the port P2 of the tuning valve 52 and the oxygen outlet. In this case, when the tuning valve 52 is opened, the flow path connecting the port P1 and the port P2 is opened, and high-concentration oxygen is released from the oxygen outlet. On the other hand, when the tuning valve 52 is closed, the flow path connecting the port P1 and the port P2 is blocked, and the pressure sensor 53 can detect the pressure fluctuation accompanying the breathing of the user.

図3では、同調弁52として三方弁を用いた酸素供給部の構成を示している。図3に示す例では、同調弁52のポートP3に圧力センサ53が接続される。この場合、例えば、同調弁52のバルブを開いたとき、ポートP1とポートP2を結ぶ流路が開通され、高濃度酸素が酸素出口から放出される。一方、同調弁52のバルブを閉じたとき、ポートP2とポートP3を結ぶ流路が開通され、使用者の呼吸に伴う圧力変動を圧力センサ53によって検出可能となる。   FIG. 3 shows a configuration of an oxygen supply unit using a three-way valve as the tuning valve 52. In the example shown in FIG. 3, the pressure sensor 53 is connected to the port P <b> 3 of the tuning valve 52. In this case, for example, when the valve of the tuning valve 52 is opened, the flow path connecting the port P1 and the port P2 is opened, and high concentration oxygen is released from the oxygen outlet. On the other hand, when the valve of the tuning valve 52 is closed, the flow path connecting the port P2 and the port P3 is opened, and the pressure fluctuation caused by the user's breathing can be detected by the pressure sensor 53.

特開2011−537号公報JP 2011-537 A

しかしながら、図2に示すように同調弁52として二方弁を使用した場合、高濃度酸素の供給時(吸気時)に、高濃度酸素の高圧(例えば200kPa程度)が圧力センサ53に直接印加されることとなる。したがって、圧力センサ53には、耐圧の高い(測定レンジの広い)センサを使用しなければならない。つまり、使用者の呼吸を検出するには測定レンジが±3kPa程度であれば十分であるにも関わらず、測定レンジの広い圧力センサを使用せざるを得ないため、呼吸検出の感度が低下してしまう。   However, when a two-way valve is used as the tuning valve 52 as shown in FIG. 2, a high pressure of high concentration oxygen (for example, about 200 kPa) is directly applied to the pressure sensor 53 when high concentration oxygen is supplied (at the time of intake). The Rukoto. Therefore, a sensor with a high breakdown voltage (a wide measurement range) must be used as the pressure sensor 53. In other words, although a measurement range of about ± 3 kPa is sufficient to detect a user's respiration, a pressure sensor with a wide measurement range must be used, which reduces the sensitivity of breath detection. End up.

一方、図3に示すように同調弁52として三方弁を使用した場合、高濃度酸素の供給時に、高濃度酸素の供給流路から圧力センサ53が遮断されるため、測定レンジの狭い高感度の圧力センサを使用することができる。しかしながら、圧力センサ53では、図4に示すように吸気初期の陰圧を検出できるだけであり、その後の酸素供給時の圧力変動を検出することはできない。つまり、圧力センサ53では、使用者の呼吸に応じて高濃度酸素が正常に供給されているか(同調弁52から放出されているか)を検出することができないため、安全性の面で問題がある。   On the other hand, when a three-way valve is used as the tuning valve 52 as shown in FIG. 3, the pressure sensor 53 is cut off from the high concentration oxygen supply flow path when supplying high concentration oxygen, so that the high sensitivity of the measurement range is narrow. A pressure sensor can be used. However, the pressure sensor 53 can only detect the negative pressure at the initial stage of intake as shown in FIG. 4 and cannot detect the pressure fluctuation during the subsequent oxygen supply. That is, since the pressure sensor 53 cannot detect whether high-concentration oxygen is normally supplied according to the breathing of the user (whether it is released from the tuning valve 52), there is a problem in terms of safety. .

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、使用者の呼吸に応じて高濃度酸素が正常に供給されているかを検出できる安全性の高い呼吸同調式の酸素濃縮器を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a highly safe respiratory-synchronized oxygen concentrator that can detect whether high-concentration oxygen is normally supplied according to the breathing of the user. For the purpose.

本発明に係る酸素濃縮器は、高濃度酸素を貯留する酸素貯留部と、
前記酸素貯留部から送出された高濃度酸素を、使用者の呼吸に同調して酸素出口から放出する酸素供給部と、を備えた呼吸同調式の酸素濃縮器であって、
前記酸素供給部が、使用者の呼吸に伴う圧力変動を検出する圧力センサと、
前記圧力センサによる検出結果に基づいて、高濃度酸素の供給流路を開閉する同調弁と、を備え、
前記同調弁が、前記酸素貯留部側に接続される第1ポート、前記酸素出口側に接続される第2ポート、前記圧力センサに接続される第3ポートを有し、前記第1ポートと前記第2ポートを結ぶ第1流路と、前記第2ポートと前記第3ポートを結ぶ第2流路のいずれか一方を開通可能で、前記第2流路を開通させている状態で前記圧力センサによって使用者の吸気が検出された場合に、前記第1流路を閉鎖して前記第2流路を開通させるように構成され、
前記圧力センサが、前記第2ポートから前記酸素出口に向かう流路に対して流量制限オリフィスを介して接続され、前記第1流路が開通されて使用者に高濃度酸素が供給されるときの圧力変動を検出可能となっていることを特徴とする。
An oxygen concentrator according to the present invention includes an oxygen storage unit that stores high-concentration oxygen;
A respiration-synchronized oxygen concentrator comprising a high-concentration oxygen delivered from the oxygen storage unit and an oxygen supply unit that releases the oxygen concentration in synchronism with a user's breathing from an oxygen outlet;
The oxygen supply unit detects a pressure fluctuation associated with a user's breathing; and
A tuning valve that opens and closes a supply channel for high-concentration oxygen based on the detection result by the pressure sensor,
The tuning valve has a first port connected to the oxygen reservoir side, a second port connected to the oxygen outlet side, and a third port connected to the pressure sensor, and the first port and the One of the first flow path connecting the second ports and the second flow path connecting the second port and the third port can be opened, and the pressure sensor can be opened while the second flow path is open. Is configured to close the first flow path and open the second flow path when the user's inspiration is detected by
The pressure sensor is connected to a flow path from the second port toward the oxygen outlet via a flow restriction orifice, and when the first flow path is opened and high concentration oxygen is supplied to the user It is possible to detect pressure fluctuation.

本発明によれば、呼吸検出用の圧力センサによって酸素供給時の圧力変動を検出することができるので、この圧力変動に基づいて高濃度酸素が同調弁から正常に放出されているか否かを判定することができる。また、高感度の圧力センサを使用することができるので、吸気時の圧力変動(圧力波形)に基づいて酸素濃縮器に接続されている鼻カニューラの閉塞程度を判定することもできる。したがって、安全に優れた酸素濃縮器が提供される。   According to the present invention, the pressure fluctuation at the time of oxygen supply can be detected by the pressure sensor for detecting respiration. Based on this pressure fluctuation, it is determined whether or not high concentration oxygen is normally released from the tuning valve. can do. In addition, since a highly sensitive pressure sensor can be used, the degree of obstruction of the nasal cannula connected to the oxygen concentrator can be determined based on the pressure fluctuation (pressure waveform) during inspiration. Therefore, an oxygen concentrator excellent in safety is provided.

一般的なPSA式の酸素濃縮器の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of a general PSA type oxygen concentrator. 従来の酸素濃縮器における酸素供給部の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the oxygen supply part in the conventional oxygen concentrator. 従来の酸素濃縮器における酸素供給部の他の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the oxygen supply part in the conventional oxygen concentrator. 従来の酸素濃縮器における呼吸検出用の圧力センサによって取得される圧力波形を示す図である。It is a figure which shows the pressure waveform acquired by the pressure sensor for respiration detection in the conventional oxygen concentrator. 本発明の一実施の形態に係る酸素濃縮器の配管系統の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the piping system of the oxygen concentrator which concerns on one embodiment of this invention. 実施の形態に係る酸素濃縮器の制御系統の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the control system of the oxygen concentrator which concerns on embodiment. 実施の形態に係る酸素濃縮器における呼吸検出用の圧力センサによって取得される圧力波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the pressure waveform acquired by the pressure sensor for respiration detection in the oxygen concentrator which concerns on embodiment.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図5は、本発明の一実施の形態に係る酸素濃縮器の配管系統の概略構成を示す図である。図5に示す酸素濃縮器1は、空気取入部10、空気圧縮部20、PSA部30、酸素貯留部40、酸素供給部50を備えたPSA式の酸素濃縮器である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a piping system of the oxygen concentrator according to the embodiment of the present invention. The oxygen concentrator 1 shown in FIG. 5 is a PSA type oxygen concentrator including an air intake unit 10, an air compression unit 20, a PSA unit 30, an oxygen storage unit 40, and an oxygen supply unit 50.

空気取入部10は、原料空気となる外気を筐体内に取り入れる部分で、吸気フィルタ11、ヘパフィルタ12等を備えている。吸気フィルタ11は、筐体に設けられた空気取入口13を介して導入された原料空気からゴミや埃等の空中浮遊粒子を除去する。ヘパフィルタ12は、吸気フィルタ11により除去されなかった微細粒子を除去する。空気取入口13から導入された原料空気は、吸気フィルタ11、ヘパフィルタ12によって濾過され、空気圧縮部20に送出される。   The air intake unit 10 is a part that takes outside air that is raw material air into the housing, and includes an intake filter 11, a hepa filter 12, and the like. The intake filter 11 removes airborne particles such as dust and dust from the raw air introduced through the air intake port 13 provided in the housing. The hepa filter 12 removes fine particles that have not been removed by the intake filter 11. The raw material air introduced from the air intake 13 is filtered by the intake filter 11 and the hepa filter 12 and sent to the air compressor 20.

空気圧縮部20は、導入された原料空気を圧縮して圧縮空気を生成する、いわゆるコンプレッサである。空気圧縮部20の下流には、温度上昇した圧縮空気を冷却するために放熱効果に優れた冷却パイプ21が配管される。原料空気は空気圧縮部20で圧縮されることにより温度上昇しており、そのままではPSA部30における窒素の吸着効率が低下するため、冷却パイプ21を通過させることにより原料空気を冷却するようになっている。
空気圧縮部20で生成された圧縮空気は、冷却パイプ21において冷却され、PSA部30に送出される。
なお、空気圧縮部20の上流(ヘパフィルタ12の下流)には、空気圧縮部20の動作音に対して消音効果を発揮する膨張型消音器(サイレンサ)を配設するのが望ましい。
The air compression unit 20 is a so-called compressor that compresses the introduced raw material air to generate compressed air. Downstream of the air compression unit 20, a cooling pipe 21 having an excellent heat dissipation effect is provided to cool the compressed air whose temperature has risen. The temperature of the raw material air is increased by being compressed by the air compression unit 20, and the nitrogen adsorption efficiency in the PSA unit 30 is lowered as it is, so that the raw material air is cooled by passing through the cooling pipe 21. ing.
The compressed air generated by the air compression unit 20 is cooled by the cooling pipe 21 and sent to the PSA unit 30.
It is desirable to dispose an expansion silencer (silencer) that exhibits a silencing effect on the operation sound of the air compression unit 20 upstream of the air compression unit 20 (downstream of the hepa filter 12).

空気圧縮部20及び冷却パイプ21の近傍には、これらを冷却するための冷却ブロワ70が配設される。冷却ブロワ70は、筐体に設けられた吸気口(図示略)から外気を吸引し、空気圧縮部20及び冷却パイプ21に向けて送風する。送風された冷却風は、筐体に設けられた排気口(図示略)から排気される。なお、冷却ブロワ70の吸気口として、前述の空気取入口13を共用してもよい。
冷却ブロワ70は、例えば筐体内部に設けられた温度センサ71(図6参照)による検出結果(測定温度)に基づいて必要風量が設定され、一定風量となるように駆動モータの回転数が制御される(例えばインバータ制御)。
In the vicinity of the air compressor 20 and the cooling pipe 21, a cooling blower 70 for cooling them is disposed. The cooling blower 70 sucks outside air from an air inlet (not shown) provided in the housing and blows air toward the air compression unit 20 and the cooling pipe 21. The blown cooling air is exhausted from an exhaust port (not shown) provided in the housing. Note that the air intake port 13 described above may be shared as an intake port for the cooling blower 70.
For the cooling blower 70, for example, a necessary air volume is set based on a detection result (measured temperature) by a temperature sensor 71 (see FIG. 6) provided inside the housing, and the rotational speed of the drive motor is controlled so that the air volume is constant. (For example, inverter control).

PSA部30は、空気圧縮部20で生成された圧縮空気から窒素を分離して高濃度酸素を生成し、酸素貯留部40に送出する部分で、流路切換部31、排気サイレンサ32、シーブベッド(吸着塔)33A、33B、パージオリフィス34、均圧弁35、逆止弁36、36等を備えている。   The PSA unit 30 is a part that separates nitrogen from the compressed air generated by the air compression unit 20 to generate high-concentration oxygen and sends it to the oxygen storage unit 40. The PSA unit 30 is a flow path switching unit 31, an exhaust silencer 32, and a sieve bed. (Adsorption tower) 33A, 33B, purge orifice 34, pressure equalizing valve 35, check valves 36, 36, and the like are provided.

流路切換部31は、4つの切替弁SV1〜SV4を備えたマニホールド(多岐管)で構成され、空気圧縮部20で生成された圧縮空気をシーブベッド33A、33Bに交互に送出するとともに、シーブベッド33A、33Bを交互に大気圧に開放して窒素富化空気を排出させる。
具体的には、流路切換部31では、切替弁SV1が“開”、切替弁SV2が“閉”とされることにより、空気圧縮部20からシーブベッド33Aに向かう流路が開通される一方で、シーブベッド33Aから排気サイレンサ32に向かう流路が閉鎖される。同時に、流路切換部31では、切替弁SV3が“閉”、切替弁SV4が“開”とされることにより、空気圧縮部20からシーブベッド33Bに向かう流路が閉鎖される一方で、シーブベッド33Bから排気サイレンサ32に向かう流路が開通される。この場合、空気圧縮部20で生成された圧縮空気がシーブベッド33Aに送出され、シーブベッド33Bからは窒素富化空気が放出されて排気サイレンサ32を介して排気されることとなる。
また、切替弁SV1〜SV4が上記と逆の状態となっている場合は、空気圧縮部20で生成された圧縮空気がシーブベッド33Bに送出され、シーブベッド33Aからは窒素富化空気が放出されて排気サイレンサ32を介して排気されることとなる。切替弁SV1〜SV4の開閉状態は、例えば10秒間隔で切り替えられる。
The flow path switching unit 31 includes a manifold (manifold) having four switching valves SV1 to SV4, and alternately sends the compressed air generated by the air compression unit 20 to the sheave beds 33A and 33B. The beds 33A and 33B are alternately opened to atmospheric pressure to discharge nitrogen-enriched air.
Specifically, in the flow path switching unit 31, the switching valve SV1 is “open” and the switching valve SV2 is “closed”, whereby the flow path from the air compression unit 20 toward the sheave bed 33A is opened. Thus, the flow path from the sheave bed 33A toward the exhaust silencer 32 is closed. At the same time, in the flow path switching unit 31, the switching valve SV 3 is “closed” and the switching valve SV 4 is “open”, so that the flow path from the air compression unit 20 toward the sheave bed 33 B is closed, A flow path from the bed 33B toward the exhaust silencer 32 is opened. In this case, the compressed air generated by the air compressor 20 is sent to the sheave bed 33A, and nitrogen-enriched air is released from the sheave bed 33B and exhausted through the exhaust silencer 32.
When the switching valves SV1 to SV4 are in the opposite state, the compressed air generated by the air compressor 20 is sent to the sheave bed 33B, and nitrogen-enriched air is released from the sheave bed 33A. Then, the air is exhausted through the exhaust silencer 32. The open / close state of the switching valves SV1 to SV4 is switched at intervals of 10 seconds, for example.

排気サイレンサ32は、酸素濃縮器1の筐体に設けられた排気口(図示略)に接続され、シーブベッド33A、33Bから放出された窒素富化空気を筐体の外部に排出する際の排気音を消音する。   The exhaust silencer 32 is connected to an exhaust port (not shown) provided in the casing of the oxygen concentrator 1, and exhausts when the nitrogen-enriched air discharged from the sheave beds 33A and 33B is discharged to the outside of the casing. Mute the sound.

シーブベッド33A、33Bは、流路切換部31を介して送られてきた圧縮空気から窒素を分離し、高濃度酸素を生成する。シーブベッド33A、33Bには、酸素より窒素を早く吸着する性質を有するゼオライト等の吸着剤が充填されている。ゼオライトとは、結晶中に微細孔をもつアルミノ珪酸塩(例えばアルカリ土類金属を含む結晶性含水アルミノ珪酸塩)からなる多孔質材料であり、市販されている各種のゼオライトを使用することができる。   The sheave beds 33A and 33B separate nitrogen from the compressed air sent via the flow path switching unit 31, and generate high-concentration oxygen. The sieve beds 33A and 33B are filled with an adsorbent such as zeolite having the property of adsorbing nitrogen faster than oxygen. Zeolite is a porous material made of aluminosilicate having fine pores in the crystal (for example, crystalline hydrous aluminosilicate containing alkaline earth metal), and various commercially available zeolites can be used. .

シーブベッド33A、33Bは、流路切換部31によって空気圧縮部20からの流路が開通されているとき、圧縮空気が送り込まれて加圧状態となる。このとき、シーブベッド33A、33Bでは、窒素及び水分が吸着され、酸素だけが通過するため、高濃度酸素が生成される(吸着工程)。
シーブベッド33A、33Bで生成される高濃度酸素の濃度は、例えば90%程度に調整される。また、ゼオライトは窒素のみならず水分をも吸着するので、シーブベッド33A、33Bで生成される高濃度酸素は極めて乾燥した状態となる(例えば湿度0.1〜0.2%)。
When the flow path from the air compression unit 20 is opened by the flow path switching unit 31, the sieve beds 33 </ b> A and 33 </ b> B are in a pressurized state by being fed with compressed air. At this time, in the sheave beds 33A and 33B, nitrogen and moisture are adsorbed and only oxygen passes, so that high-concentration oxygen is generated (adsorption process).
The concentration of the high-concentration oxygen generated in the sieve beds 33A and 33B is adjusted to, for example, about 90%. Further, since zeolite adsorbs not only nitrogen but also moisture, the high-concentration oxygen produced in the sieve beds 33A and 33B is extremely dry (for example, humidity 0.1 to 0.2%).

一方、シーブベッド33A、33Bは、流路切換部31によって排気サイレンサ32への流路が開通されているとき、大気圧に開放されて減圧状態となる。このとき、ゼオライトに吸着していた窒素及び水分が脱離され、シーブベッド33A、33Bから窒素富化空気が放出され、排気サイレンサ32を介して排気される。これにより、シーブベッド33A、33Bの吸着能力が再生される(再生工程)。   On the other hand, when the flow path to the exhaust silencer 32 is opened by the flow path switching unit 31, the sheave beds 33 </ b> A and 33 </ b> B are released to atmospheric pressure and are in a reduced pressure state. At this time, nitrogen and moisture adsorbed on the zeolite are desorbed, nitrogen-enriched air is released from the sieve beds 33A and 33B, and exhausted through the exhaust silencer 32. Thereby, the adsorption capacity of the sheave beds 33A and 33B is regenerated (regeneration step).

シーブベッド33A、33Bは、逆止弁36、36を介して酸素貯留部40の製品タンク41に接続されている。逆止弁36、36は、製品タンク41に貯留された高濃度酸素がシーブベッド33A、33Bに逆流するのを防止する。   The sheave beds 33 </ b> A and 33 </ b> B are connected to the product tank 41 of the oxygen storage unit 40 via check valves 36 and 36. The check valves 36 and 36 prevent the high-concentration oxygen stored in the product tank 41 from flowing back to the sheave beds 33A and 33B.

また、シーブベッド33A、33Bの下流側は、パージオリフィス34を有する配管で接続されている。一方のシーブベッド33A(又は33B)で生成された高濃度酸素は、逆止弁36を介して酸素貯留部40に送出されるとともに、パージオリフィス34を介して他方のシーブベッド33B(又は33A)に送出される。生成された高濃度酸素の一部が他方のシーブベッド33B(又は33A)に送り込まれることにより、当該シーブベッド33B(又は33A)の再生工程が効率よく行われる。パージオリフィス34のオリフィス径によって、それぞれの流路における高濃度酸素の流量が制御される。   Further, the downstream side of the sheave beds 33A and 33B is connected by a pipe having a purge orifice 34. The high-concentration oxygen produced in one sheave bed 33A (or 33B) is sent to the oxygen reservoir 40 via the check valve 36 and the other sheave bed 33B (or 33A) via the purge orifice 34. Is sent out. A part of the generated high-concentration oxygen is sent to the other sheave bed 33B (or 33A), whereby the regeneration process of the sheave bed 33B (or 33A) is efficiently performed. The flow rate of high-concentration oxygen in each flow path is controlled by the orifice diameter of the purge orifice 34.

また、シーブベッド33A、33Bの下流側は、均圧弁35を有する配管で接続されている。再生工程にあるシーブベッド33A、33Bを吸着工程に切り替える際、減圧(大気圧)下にそのまま圧縮空気を流入させると窒素の吸着効率が悪い。そのため、切換時に均圧弁35が“開”とされ、シーブベッド33A、33Bの圧力が平均化される。   Further, the downstream side of the sheave beds 33 </ b> A and 33 </ b> B is connected by a pipe having a pressure equalizing valve 35. When the sieve beds 33A and 33B in the regeneration process are switched to the adsorption process, if compressed air is allowed to flow in under reduced pressure (atmospheric pressure), the nitrogen adsorption efficiency is poor. Therefore, the pressure equalizing valve 35 is “opened” at the time of switching, and the pressures of the sheave beds 33A and 33B are averaged.

酸素貯留部40は、PSA部30で生成された高濃度酸素を一時的に貯留しておく部分で、製品タンク41、圧力調整部(圧力レギュレータ)42、酸素センサ43、及び圧力センサ44等を備えている。   The oxygen storage unit 40 is a part for temporarily storing high-concentration oxygen generated by the PSA unit 30, and includes a product tank 41, a pressure adjustment unit (pressure regulator) 42, an oxygen sensor 43, a pressure sensor 44, and the like. I have.

製品タンク41は、シーブベッド33A、33Bで生成された高濃度酸素を貯留するための容器である。シーブベッド33A、33Bから送出された高濃度酸素を一旦製品タンク41に貯留しておくことにより、高濃度酸素の濃度変動及び圧力変動が抑制されるので、使用者に安定した濃度および流量で高濃度酸素を供給できる。   The product tank 41 is a container for storing high-concentration oxygen produced in the sheave beds 33A and 33B. By storing the high concentration oxygen delivered from the sheave beds 33A and 33B in the product tank 41 once, the concentration fluctuation and pressure fluctuation of the high concentration oxygen are suppressed, so that the user can obtain a high concentration and flow rate at a stable level. Concentrated oxygen can be supplied.

圧力調整部42は、供給する高濃度酸素の流量を制御するために、高濃度酸素の圧力を使用に適した一定圧に調整する。製品タンク41に貯留されている高濃度酸素の圧力は、製品タンク41への流入又は製品タンク41からの流出がある限り少なからず変動する。この場合、正確な流量制御が困難となる上、酸素センサ43による正確な濃度測定が困難となる。そのため、圧力調整部42により高濃度酸素が一定圧に調整されるようになっている。   The pressure adjusting unit 42 adjusts the pressure of the high concentration oxygen to a constant pressure suitable for use in order to control the flow rate of the high concentration oxygen to be supplied. The pressure of the high-concentration oxygen stored in the product tank 41 varies not a little as long as there is an inflow to the product tank 41 or an outflow from the product tank 41. In this case, accurate flow rate control becomes difficult, and accurate concentration measurement by the oxygen sensor 43 becomes difficult. For this reason, the high-concentration oxygen is adjusted to a constant pressure by the pressure adjusting unit 42.

酸素センサ43は、圧力調整部42から送出された高濃度酸素の濃度を、所定の間隔(例えば20分)又は連続して検出する。酸素センサ43には、例えばジルコニア式や超音波式のセンサが好適である。測定対象となる高濃度酸素の圧力が変動していると正確な測定が困難となるため、一般には、酸素センサ43は圧力調整部42の下流に流量制限オリフィス45を介して接続される。   The oxygen sensor 43 detects the concentration of high-concentration oxygen delivered from the pressure adjustment unit 42 at a predetermined interval (for example, 20 minutes) or continuously. As the oxygen sensor 43, for example, a zirconia type sensor or an ultrasonic sensor is suitable. Since the accurate measurement becomes difficult if the pressure of the high-concentration oxygen to be measured fluctuates, generally, the oxygen sensor 43 is connected to the downstream of the pressure adjustment unit 42 via the flow restriction orifice 45.

圧力センサ44は、製品タンク41に貯留された高濃度酸素の圧力を検出する。圧力センサ44による検出結果に基づいて、製品タンク41に貯留された高濃度酸素の圧力が正常な範囲に保持されているかを確認できる。圧力センサ44は、200kPa程度の圧力を検出可能な測定レンジの比較的広いものであればよく、微少な圧力変動を検出できる程度の精度は要求されない。   The pressure sensor 44 detects the pressure of high-concentration oxygen stored in the product tank 41. Based on the detection result by the pressure sensor 44, it can be confirmed whether the pressure of the high concentration oxygen stored in the product tank 41 is maintained in a normal range. The pressure sensor 44 only needs to have a relatively wide measurement range capable of detecting a pressure of about 200 kPa, and is not required to have an accuracy enough to detect minute pressure fluctuations.

酸素供給部50は、酸素貯留部40から送出された高濃度酸素を、使用者の呼吸に同調して酸素出口55から放出する部分で、バクテリアフィルタ51、同調弁52、及び圧力センサ53等を備えている。   The oxygen supply unit 50 is a part that discharges high-concentration oxygen delivered from the oxygen storage unit 40 from the oxygen outlet 55 in synchronization with the user's breathing. The oxygen supply unit 50 includes a bacteria filter 51, a tuning valve 52, a pressure sensor 53, and the like. I have.

バクテリアフィルタ51は、使用者に清浄な高濃度酸素を供給するために、高濃度酸素に含まれる細菌類を捕集して除菌する。   The bacteria filter 51 collects and disinfects bacteria contained in the high concentration oxygen in order to supply clean high concentration oxygen to the user.

同調弁52は、ポートP1〜P3を有する3方弁で構成され、使用者の呼吸に応じて開通する流路を切り替えるとともに、流路の開度を調整することで使用者に供給する高濃度酸素の流量を制御する。同調弁52のポートP1にバクテリアフィルタ51が接続され、ポートP2に酸素出口55に接続され、ポートP3に圧力センサ53が接続される。
例えば、同調弁52が開いたとき、ポートP1とポートP2を結ぶ流路(第1流路)が開通され、高濃度酸素が酸素出口55から放出される。一方、同調弁52が閉じたとき、ポートP2とポートP3を結ぶ流路(第2流路)が開通され、使用者の呼吸に伴う圧力変動が圧力センサ53によって検出可能となる。
The tuning valve 52 is composed of a three-way valve having ports P1 to P3, and switches the flow path to open according to the user's breathing and adjusts the opening degree of the flow path to supply high concentration to the user. Control the flow rate of oxygen. The bacteria filter 51 is connected to the port P1 of the tuning valve 52, the oxygen outlet 55 is connected to the port P2, and the pressure sensor 53 is connected to the port P3.
For example, when the tuning valve 52 is opened, a flow path (first flow path) connecting the port P1 and the port P2 is opened, and high-concentration oxygen is released from the oxygen outlet 55. On the other hand, when the tuning valve 52 is closed, the flow path (second flow path) connecting the port P2 and the port P3 is opened, and the pressure fluctuation caused by the user's breathing can be detected by the pressure sensor 53.

圧力センサ53は、使用者の呼吸を検出するためのセンサであり、同調弁52のポートP3に接続されるとともに、同調弁52の下流側(ポートP2と酸素出口55を結ぶ流路)に流量制限オリフィス54を介して接続されている。したがって、同調弁52が“閉”となっている状態(第2流路が開通している状態)では使用者の呼吸に伴って変化する圧力を検出することができ、同調弁52が“開”となっている状態(第1流路が開通している状態)では酸素供給に伴って変化する圧力を検出することができる。   The pressure sensor 53 is a sensor for detecting a user's respiration. The pressure sensor 53 is connected to the port P3 of the tuning valve 52 and has a flow rate downstream of the tuning valve 52 (a flow path connecting the port P2 and the oxygen outlet 55). It is connected via a restriction orifice 54. Therefore, in a state where the tuning valve 52 is “closed” (a state where the second flow path is opened), it is possible to detect a pressure that changes as the user breathes, and the tuning valve 52 is “open”. In the state of "" (the state in which the first flow path is open), it is possible to detect the pressure that changes with the supply of oxygen.

ここで、流量制限オリフィス54のオリフィス径は、ポートP2と酸素出口55を結ぶ流路における圧力が1/50〜1/200に減圧される程度(例えばφ0.2mm)に設定される。
これにより、圧力が1/50〜1/200程度に減圧されて圧力センサ53に印加されるので、圧力センサ53として、測定レンジの狭い高精度なセンサを適用することができる。つまり、吸気時に同調弁52が“閉”から“開”に切り替えられると、高圧の高濃度酸素が供給されることになるが、このとき圧力センサ53に印加される圧力は流量制限オリフィス54によって減圧されるため、高感度の圧力センサを使用しても不具合は生じない。そして、圧力センサ53によって酸素供給時の圧力変動を検出できるため、同調弁52から高濃度酸素が正常に放出されているか否かを検出することができる。
なお、使用者の呼吸に伴う微少な圧力変動を確実に検出するため、圧力センサ53としては、測定レンジが±4kPaのものが好適である。
Here, the orifice diameter of the flow restriction orifice 54 is set to such an extent that the pressure in the flow path connecting the port P2 and the oxygen outlet 55 is reduced to 1/50 to 1/200 (for example, φ0.2 mm).
Thereby, since the pressure is reduced to about 1/50 to 1/200 and applied to the pressure sensor 53, a high-precision sensor with a narrow measurement range can be applied as the pressure sensor 53. In other words, when the tuning valve 52 is switched from “closed” to “open” during intake, high-pressure high-concentration oxygen is supplied. At this time, the pressure applied to the pressure sensor 53 is controlled by the flow restriction orifice 54. Since the pressure is reduced, no problem occurs even if a highly sensitive pressure sensor is used. And since the pressure fluctuation at the time of oxygen supply can be detected by the pressure sensor 53, it can be detected whether or not high concentration oxygen is normally released from the tuning valve 52.
In order to reliably detect minute pressure fluctuations accompanying the user's breathing, the pressure sensor 53 preferably has a measurement range of ± 4 kPa.

酸素濃縮器1では、圧力センサ53による検出結果に基づいて、同調弁52の開閉状態が制御される。具体的には、同調弁52が“閉”となっている状態で、圧力センサ53により陰圧が検出されると、同調弁52が瞬時に“開”とされ、高濃度酸素の供給が開始される。そして、所定時間(例えば0.08秒)経過後、同調弁52が“閉”とされることにより、所定量の高濃度酸素が放出される。酸素供給部50から放出された高濃度酸素は、酸素出口55に接続された鼻カニューラや酸素マスクを介して使用者に供給される。
なお、高濃度酸素は極めて乾燥した状態となっているので、酸素出口55の上流に、高濃度酸素を加湿するための加湿部を配設してもよい。
In the oxygen concentrator 1, the open / close state of the tuning valve 52 is controlled based on the detection result by the pressure sensor 53. Specifically, when the negative pressure is detected by the pressure sensor 53 in a state where the tuning valve 52 is “closed”, the tuning valve 52 is instantaneously opened and supply of high-concentration oxygen is started. Is done. Then, after a predetermined time (for example, 0.08 seconds) has elapsed, the tuning valve 52 is “closed”, whereby a predetermined amount of high-concentration oxygen is released. The high-concentration oxygen released from the oxygen supply unit 50 is supplied to the user via a nasal cannula or an oxygen mask connected to the oxygen outlet 55.
Since the high concentration oxygen is in an extremely dry state, a humidifying unit for humidifying the high concentration oxygen may be provided upstream of the oxygen outlet 55.

図6は、本実施の形態に係る酸素濃縮器の制御系統の概略構成を示す図である。
図6に示すように、制御部60は、CPU(Central Processing Unit)61、RAM(Random Access Memory)62、ROM(Read Only Memory)63等を備えている。CPU61は、処理内容に応じたプログラムをROM63から読み出してRAM62に展開し、展開したプログラムと協働して酸素濃縮器1の各ブロックの動作を制御する。
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a control system of the oxygen concentrator according to the present embodiment.
As shown in FIG. 6, the control unit 60 includes a CPU (Central Processing Unit) 61, a RAM (Random Access Memory) 62, a ROM (Read Only Memory) 63, and the like. The CPU 61 reads a program corresponding to the processing content from the ROM 63 and develops it in the RAM 62, and controls the operation of each block of the oxygen concentrator 1 in cooperation with the developed program.

具体的に説明すると、制御部60には、酸素貯留部40の酸素センサ43、酸素供給部50の圧力センサ53、筐体内部に設置される温度センサ71、その他の各種センサからの検出信号が入力される。また、制御部60には、操作ボタン等を有する操作部81において、例えば使用者による供給流量の設定が行われた場合に、設定流量を指示する操作信号が入力される。
これらの入力信号に基づいて、制御部60は、空気圧縮部20や冷却ブロワ70の駆動モータの回転数を制御したり、流路切換部31の切替弁SV1〜SV4や同調弁52の開閉状態や開度を制御したりする。このような制御により、酸素濃縮器1から設定流量で高濃度酸素が供給される。
Specifically, the control unit 60 receives detection signals from the oxygen sensor 43 of the oxygen storage unit 40, the pressure sensor 53 of the oxygen supply unit 50, the temperature sensor 71 installed inside the housing, and other various sensors. Entered. In addition, an operation signal for instructing a set flow rate is input to the control unit 60 when, for example, a user sets a supply flow rate in the operation unit 81 having operation buttons and the like.
Based on these input signals, the control unit 60 controls the number of rotations of the drive motors of the air compression unit 20 and the cooling blower 70, and the open / close state of the switching valves SV1 to SV4 and the tuning valve 52 of the flow path switching unit 31. And control the opening. By such control, high concentration oxygen is supplied from the oxygen concentrator 1 at a set flow rate.

また、制御部60は、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)や発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)などからなる表示部82における表示に係る制御や、スピーカ83からの音声出力に係る制御を行う。表示部82及びスピーカ83は、使用者に各種の情報を報知する際に用いられる。
図示を省略するが、酸素濃縮器1に無線LAN(Local Area Network)やBluetooth(等力商標)等の通信ネットワークに接続可能なインターフェースを設け、外部機器との間で各種データを送受信できるようにしてもよい。
In addition, the control unit 60 performs control related to display on the display unit 82 including a liquid crystal display (LCD) and a light emitting diode (LED), and control related to audio output from the speaker 83. . The display unit 82 and the speaker 83 are used when notifying the user of various types of information.
Although not shown in the drawings, the oxygen concentrator 1 is provided with an interface that can be connected to a communication network such as a wireless local area network (LAN) or Bluetooth (equal power) so that various data can be transmitted to and received from an external device. May be.

図7は、呼吸検出用の圧力センサ53によって取得される圧力波形の一例を示す図である。
使用者の呼気時は、同調弁52が“閉”(第2流路が開通)とされており、同調弁52から酸素出口55に向かう流路(酸素供給流路)における圧力変動が、圧力センサ53で直接検出される(圧力センサ53から流量制限オリフィス54を介して酸素出口55に向かう流路における圧力変動は無視できる)。このとき、図7に示すように、圧力変動はほとんどない。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a pressure waveform acquired by the pressure sensor 53 for detecting respiration.
When the user exhales, the tuning valve 52 is “closed” (the second flow path is opened), and the pressure fluctuation in the flow path (oxygen supply flow path) from the tuning valve 52 toward the oxygen outlet 55 It is directly detected by the sensor 53 (the pressure fluctuation in the flow path from the pressure sensor 53 to the oxygen outlet 55 through the flow restriction orifice 54 can be ignored). At this time, there is almost no pressure fluctuation as shown in FIG.

その後、吸気が開始されると、図7に示すように一瞬陰圧になる。圧力センサ53によって、この陰圧が検出されると、同調弁52が所定時間“開”(第1流路が開通)とされ、所定量の高濃度酸素が放出される。したがって、図7に示すように圧力は急激に上昇する。なお、このときの酸素供給流路における圧力変動は、流量制限オリフィス54を介して圧力センサ53で検出される。同調弁52が“閉”とされて高濃度酸素の放出が停止すると、圧力は急激に下降して基準圧に戻る。   Thereafter, when inhalation is started, the negative pressure is instantaneously generated as shown in FIG. When the negative pressure is detected by the pressure sensor 53, the tuning valve 52 is "opened" (the first flow path is opened) for a predetermined time, and a predetermined amount of high-concentration oxygen is released. Therefore, the pressure increases rapidly as shown in FIG. Note that the pressure fluctuation in the oxygen supply flow path at this time is detected by the pressure sensor 53 via the flow restriction orifice 54. When the tuning valve 52 is “closed” and the release of high-concentration oxygen is stopped, the pressure rapidly decreases and returns to the reference pressure.

ここで、圧力センサ53によって検出された圧力変動のピークに基づいて、同調弁52から所定量の高濃度酸素が放出されたか否かを判定できる。例えば、所定量の高濃度酸素が正常に放出されるときのピークに基づいて予め閾値(例えばピークの70%程度)を設定しておき、圧力変動のピークが閾値を連続して(例えば連続5回)下回った場合に、同調弁52から所定量の高濃度酸素が放出されていないと判定する。この場合、高濃度酸素の供給流路が詰まっている等の何らかの異常が発生していると判断できる。また、圧力変動のピークによって、高濃度酸素の供給量を推測することもできる。   Here, based on the pressure fluctuation peak detected by the pressure sensor 53, it can be determined whether or not a predetermined amount of high-concentration oxygen has been released from the tuning valve 52. For example, a threshold value (for example, about 70% of the peak) is set in advance based on a peak when a predetermined amount of high-concentration oxygen is normally released, and the peak of pressure fluctuation continues (for example, continuously 5). When the value is lower than the predetermined number of times, it is determined that a predetermined amount of high-concentration oxygen is not released from the tuning valve 52. In this case, it can be determined that some abnormality has occurred, for example, the supply channel for high-concentration oxygen is clogged. In addition, the supply amount of high-concentration oxygen can be estimated from the peak of pressure fluctuation.

また、吸気開始時の陰圧波形に基づいて、酸素濃縮器1に接続されている鼻カニューラ等の閉塞程度を判断することもできる。例えば、鼻カニューラのチューブが捻れたりしていると、呼吸に伴う圧力変動が酸素濃縮器1内に正常に反映されない。つまり、吸気開始時の陰圧波形に乱れが生じた場合に、鼻カニューラが閉塞されていると判断できる。   Further, based on the negative pressure waveform at the start of inspiration, the degree of obstruction of the nasal cannula connected to the oxygen concentrator 1 can be determined. For example, when the tube of the nasal cannula is twisted, the pressure fluctuation accompanying respiration is not normally reflected in the oxygen concentrator 1. That is, it can be determined that the nasal cannula is blocked when the negative pressure waveform at the start of inspiration is disturbed.

上述したように、酸素濃縮器1における動作異常が発生した場合や、鼻カニューラが閉塞している可能性がある場合は、表示部82による表示やスピーカ83からの音声で、何らかの異常が発生していることを使用者に報知するのが望ましい。これにより、使用者は、酸素濃縮器1に不具合が生じていることを察知できるので、早期に異常事態を解消することができる。   As described above, when an operation abnormality occurs in the oxygen concentrator 1 or when the nasal cannula may be blocked, some abnormality occurs in the display by the display unit 82 or the sound from the speaker 83. It is desirable to inform the user that this is happening. Thereby, since the user can perceive that the malfunction has arisen in the oxygen concentrator 1, it can eliminate an abnormal situation at an early stage.

このように、本実施の形態に係る酸素濃縮器1は、酸素供給部(50)が、使用者の呼吸に伴う圧力変動を検出する圧力センサ(53)と、圧力センサ(53)による検出結果に基づいて、高濃度酸素の供給流路を開閉する同調弁(52)と、を備えている。
また、同調弁(52)が、酸素貯留部(40)側に接続される第1ポート(P1)、酸素出口(55)側に接続される第2ポート(P2)、圧力センサ(53)に接続される第3ポート(P3)を有し、第1ポート(P1)と第2ポート(P2)を結ぶ第1流路と、第2ポート(P2)と第3ポート(P3)を結ぶ第2流路のいずれか一方を開通可能で、第2流路を開通させている状態で圧力センサ(53)によって使用者の吸気が検出された場合に、第1流路を閉鎖して第2流路を開通させるように構成されている。
そして、圧力センサ(53)が、第2ポート(P2)から酸素出口(55)に向かう流路に対して流量制限オリフィス(54)を介して接続され、第2流路が開通されて使用者に高濃度酸素が供給されるときの圧力変動を検出可能となっている。
As described above, in the oxygen concentrator 1 according to the present embodiment, the oxygen supply unit (50) detects the pressure fluctuation accompanying the breathing of the user, and the detection result by the pressure sensor (53). And a tuning valve (52) for opening and closing the supply channel for high-concentration oxygen.
Further, the tuning valve (52) is connected to the first port (P1) connected to the oxygen reservoir (40) side, the second port (P2) connected to the oxygen outlet (55) side, and the pressure sensor (53). A third port (P3) to be connected, a first channel connecting the first port (P1) and the second port (P2), and a second channel connecting the second port (P2) and the third port (P3). When the user's inspiration is detected by the pressure sensor (53) while either one of the two flow paths can be opened and the second flow path is opened, the first flow path is closed and the second flow path is closed. It is comprised so that a flow path may be opened.
Then, the pressure sensor (53) is connected to the flow path from the second port (P2) to the oxygen outlet (55) via the flow restriction orifice (54), and the second flow path is opened, so that the user It is possible to detect pressure fluctuations when high-concentration oxygen is supplied.

酸素濃縮器1では、呼吸検出用の圧力センサ53によって酸素供給時の圧力変動を検出することができるので、この圧力変動に基づいて高濃度酸素が同調弁52から正常に放出されているか否かを判定することができる。また、高感度の圧力センサ53を使用することができるので、吸気時の圧力変動(圧力波形)に基づいて酸素濃縮器1に接続されている鼻カニューラの閉塞程度を判定することもできる。すなわち、酸素濃縮器1は、極めて安全性の高い酸素濃縮器である。   In the oxygen concentrator 1, since the pressure fluctuation at the time of oxygen supply can be detected by the pressure sensor 53 for detecting respiration, whether or not high concentration oxygen is normally released from the tuning valve 52 based on this pressure fluctuation. Can be determined. In addition, since the highly sensitive pressure sensor 53 can be used, the degree of obstruction of the nasal cannula connected to the oxygen concentrator 1 can be determined based on the pressure fluctuation (pressure waveform) during inspiration. That is, the oxygen concentrator 1 is an extremely safe oxygen concentrator.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、PSA部30の流路切換部31を2つの三方弁を用いた構成とすることもできる。その他、酸素濃縮器の基本的な酸素濃縮機能に係る構成は実施の形態で示した態様に限定されない。
また例えば、実施の形態ではPSA式の酸素濃縮器について説明したが、本発明は酸素貯留部として酸素ボンベを備えた酸素供給器にも適用することができる。
As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be changed without departing from the gist thereof.
For example, the flow path switching unit 31 of the PSA unit 30 may be configured using two three-way valves. In addition, the structure which concerns on the basic oxygen concentration function of an oxygen concentrator is not limited to the aspect shown in embodiment.
Further, for example, although the PSA type oxygen concentrator has been described in the embodiment, the present invention can also be applied to an oxygen supply device provided with an oxygen cylinder as an oxygen reservoir.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 酸素濃縮器
10 空気取入部
11 吸気フィルタ
12 ヘパフィルタ
13 空気取入口
20 空気圧縮部
21 冷却パイプ
30 PSA部
31 流路切換部
32 排気サイレンサ
33A、33B シーブベッド
34 パージオリフィス
35 均圧弁
36 逆止弁
40 酸素貯留部
41 製品タンク
42 圧力調整部
43 酸素センサ
44 圧力センサ
45 流量制限オリフィス
50 酸素供給部
51 バクテリアフィルタ
52 同調弁
53 圧力センサ
54 流量制限オリフィス
55 酸素出口
60 制御部
61 CPU
62 RAM
63 ROM
70 冷却ブロワ
71 温度センサ
81 操作部
82 表示部
83 スピーカ
SV1〜SV4 切替弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Oxygen concentrator 10 Air intake part 11 Intake filter 12 Hepa filter 13 Air intake port 20 Air compression part 21 Cooling pipe 30 PSA part 31 Flow path switching part 32 Exhaust silencer 33A, 33B Sheave bed 34 Purge orifice 35 Pressure equalizing valve 36 Check valve 40 Oxygen storage part 41 Product tank 42 Pressure adjustment part 43 Oxygen sensor 44 Pressure sensor 45 Flow restriction orifice 50 Oxygen supply part 51 Bacteria filter 52 Tuning valve 53 Pressure sensor 54 Flow restriction orifice 55 Oxygen outlet 60 Control part 61 CPU
62 RAM
63 ROM
70 Cooling Blower 71 Temperature Sensor 81 Operation Unit 82 Display Unit 83 Speakers SV1 to SV4 Switching Valve

Claims (3)

高濃度酸素を貯留する酸素貯留部と、
前記酸素貯留部から送出された高濃度酸素を、使用者の呼吸に同調して酸素出口から放出する酸素供給部と、を備えた呼吸同調式の酸素濃縮器であって、
前記酸素供給部が、
使用者の呼吸に伴う圧力変動を検出する圧力センサと、
前記圧力センサによる検出結果に基づいて、高濃度酸素の供給流路を開閉する同調弁と、を備え、
前記同調弁が、前記酸素貯留部側に接続される第1ポート、前記酸素出口側に接続される第2ポート、前記圧力センサに接続される第3ポートを有し、前記第1ポートと前記第2ポートを結ぶ第1流路と、前記第2ポートと前記第3ポートを結ぶ第2流路のいずれか一方を開通可能で、前記第2流路を開通させている状態で前記圧力センサによって使用者の吸気が検出された場合に、前記第1流路を閉鎖して前記第2流路を開通させるように構成され、
前記圧力センサが、前記第2ポートから前記酸素出口に向かう流路に対して流量制限オリフィスを介して接続され、前記第2流路が開通されて使用者に高濃度酸素が供給されるときの圧力変動を検出可能となっていることを特徴とする酸素濃縮器。
An oxygen reservoir for storing high concentration oxygen;
A respiration-synchronized oxygen concentrator comprising a high-concentration oxygen delivered from the oxygen storage unit and an oxygen supply unit that releases the oxygen concentration in synchronism with a user's breathing from an oxygen outlet;
The oxygen supply unit is
A pressure sensor that detects pressure fluctuations associated with the breathing of the user;
A tuning valve that opens and closes a supply channel for high-concentration oxygen based on the detection result by the pressure sensor,
The tuning valve has a first port connected to the oxygen reservoir side, a second port connected to the oxygen outlet side, and a third port connected to the pressure sensor, and the first port and the One of the first flow path connecting the second ports and the second flow path connecting the second port and the third port can be opened, and the pressure sensor can be opened while the second flow path is open. Is configured to close the first flow path and open the second flow path when the user's inspiration is detected by
The pressure sensor is connected to a flow path from the second port toward the oxygen outlet through a flow restriction orifice, and when the second flow path is opened and high concentration oxygen is supplied to the user. An oxygen concentrator that is capable of detecting pressure fluctuations.
前記流量制限オリフィスのオリフィス径により、前記第2ポートから前記酸素出口に向かう流路における圧力が1/50〜1/200に減圧されることを特徴とする請求項1に記載の酸素濃縮器。   The oxygen concentrator according to claim 1, wherein the pressure in the flow path from the second port to the oxygen outlet is reduced to 1/50 to 1/200 by the orifice diameter of the flow restriction orifice. 原料空気を導入する空気取入部と、
前記空気取入部を介して導入された前記原料空気から圧縮空気を生成する空気圧縮部と、
前記空気圧縮部で生成された圧縮空気から窒素を分離して高濃度酸素を生成し、前記酸素貯留部に送出するPSA部と、を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の酸素濃縮器。
An air intake for introducing the raw material air;
An air compression unit that generates compressed air from the raw material air introduced through the air intake unit;
The oxygen according to claim 1, further comprising: a PSA unit that separates nitrogen from the compressed air generated in the air compression unit to generate high-concentration oxygen and delivers the oxygen to the oxygen storage unit. Concentrator.
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