JP2019058299A - Oxygen concentrator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高濃度の酸素を生成する酸素濃縮器に関する。 The present invention relates to an oxygen concentrator that produces high concentrations of oxygen.
近年、肺に慢性的な炎症が生じ呼吸困難などの症状を呈するCOPD(Chronic Obstructive Pulmonary Disease:慢性閉塞性肺疾患)の患者が世界的に増加している。COPDの患者だけではなく、一般に呼吸器不全で低酸素状態になると身体全体へ悪影響をおよぼす。このような低酸素状態を緩和して生活の質を改善するための治療として、高濃度の酸素を患者に供給する在宅酸素療法が知られている。在宅酸素療法では、空気中の窒素や水分を除去して酸素を濃縮することで高濃度の酸素を生成する酸素濃縮器と呼ばれる装置が利用されている。(例えば、特許文献1参照)。 BACKGROUND ART In recent years, patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) having chronic inflammation in the lungs and symptoms such as dyspnea are increasing worldwide. Not only patients with COPD, but respiratory failure and hypoxia generally affect the entire body. Home oxygen therapy which supplies high concentration oxygen to a patient is known as a treatment for alleviating such hypoxia and improving the quality of life. In home oxygen therapy, a device called an oxygen concentrator that generates high concentration of oxygen by removing nitrogen and moisture in the air and concentrating oxygen is used. (See, for example, Patent Document 1).
図5(A)は、従来の酸素濃縮器301の構成を示す構成図である。酸素濃縮器301は、複数の酸素濃縮部310と、圧力調整部330と、複数の酸素濃縮部310Aと酸素濃縮部310Bを切り替える切り替え部320と、使用者へ供給する高濃度酸素を貯留する酸素タンク340を備える。そして所定の時間間隔で酸素濃縮部310が酸素の生成動作と、酸素濃縮部310の再生動作を繰り返すために、バイアス流路380内に均圧流路開閉弁370を設けている。また酸素分圧検出部410で測定される主流路400の酸素分圧(酸素濃度)を一定にするために、スプリング付き逆止弁390を備える。
FIG. 5A is a configuration diagram showing a configuration of a
しかし図5(A)のように均圧流路開閉弁370において双方向にガスを流すために、そのガスの送気方向によって均圧流路開閉弁370における抵抗が異なる。具体的には第一ポート376からガスを供給して第二ポート378からガスを送気する場合(図5(B)参照)と、第二ポート378からガスを供給して第一ポート376からガスを送気する場合(図5(C)参照)とでは、流路抵抗が異なり、バイアス流路380を通して酸素濃縮部310を大気圧に戻す際の時間に差が生じる。そのため酸素分圧検出部410で検出される酸素の濃度は、変動することになる。例えば酸素濃縮部310Aが酸素を生成して、酸素濃縮部310Bから窒素を排気して再生している状態Aと、逆に酸素濃縮部310Bが酸素を生成して、酸素濃縮部310Aから窒素を排気して再生している状態Bとの間で酸素濃度に差がでてしまうという課題が生じる(図5(D)参照)。 本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、使用者に供給される高濃度酸素の酸素濃度の変動が生じにくい酸素濃縮器の提供を目的とする。
However, as shown in FIG. 5A, in order to allow the gas to flow in both directions in the pressure equalizing passage on-off
酸素濃度の変動を抑えるために酸素分圧検出部の値を参照して、切り替え部と、均圧流路開閉弁等のフィードバック制御を行うことも考えられるが煩雑である。そこで本発明では、酸素濃縮部を再生させる際に大気圧に戻す際の流路の抵抗を、複数の酸素濃縮部について互いに等しくすることで、酸素濃度の変動を生じにくくする。 In order to suppress the fluctuation of the oxygen concentration, it is conceivable to perform feedback control of the switching unit, the pressure equalizing flow path on-off valve, etc. with reference to the value of the oxygen partial pressure detection unit, but it is complicated. Therefore, in the present invention, when the oxygen concentration portion is regenerated, the resistance of the flow path when returning to the atmospheric pressure is made equal to each other for the plurality of oxygen concentration portions, thereby making it difficult to cause the fluctuation of the oxygen concentration.
(1)本発明は、高濃度の酸素を生成する複数の酸素濃縮部と、使用者に送気される前記高濃度の酸素が貯留される酸素タンクと、複数の前記酸素濃縮部の各々と、前記酸素タンクを接続し、前記高濃度の酸素を前記酸素濃縮部から前記酸素タンクまで案内する複数の酸素案内流路と、複数の前記酸素案内流路内に各々設けられ、前記酸素タンクから複数の前記酸素濃縮部への前記高濃度の酸素の逆流を防止する複数の酸素案内流路逆止弁と、複数の前記酸素案内流路における前記案内路逆止弁よりも下流側又は前記酸素タンクに一方が接続されると共に、他方が均圧流路開閉弁に接続される均圧流路と、複数の前記酸素案内流路におけるそれぞれの前記案内路逆止弁よりも上流側に一方が接続されると共に、他方が前記均圧流路開閉弁に接続される複数の分配流路と、複数の前記分配流路内に各々設けられ、前記酸素案内流路側から前記均圧流路開閉弁への前記高濃度酸素の流れを規制し、前記均圧流路から前記酸素案内流路側への前記高濃度酸素の流れを許容する、複数の分配流路逆止弁とを備え、前記均圧流路開閉弁を開くことにより、前記均圧流路側から前記分配流路側に前記高濃度の酸素が流れることを特徴とする酸素濃縮器を提供する。 (1) According to the present invention, there are provided a plurality of oxygen concentration sections for producing high concentration of oxygen, an oxygen tank for storing the high concentration of oxygen supplied to the user, and a plurality of the oxygen concentration sections. A plurality of oxygen guiding flow paths for connecting the oxygen tank and guiding the high concentration oxygen from the oxygen concentration unit to the oxygen tank; and a plurality of oxygen guiding flow paths respectively provided from the oxygen tank A plurality of oxygen guide passage check valves for preventing the backflow of the high concentration oxygen to the plurality of oxygen concentration portions, and the oxygen downstream side of the guide passage check valves in the plurality of oxygen guide passages or the oxygen One side is connected to the tank, and the other side is connected to the pressure equalizing flow path connected to the pressure equalizing flow path on-off valve, and one side upstream of the respective guide path check valves in the plurality of oxygen guide flow paths And the other is in contact with the pressure equalizing And a plurality of distribution channels respectively provided, and restricting the flow of the high concentration oxygen from the oxygen guide channel side to the pressure equalizing channel on-off valve, from the pressure equalizing channel A plurality of distribution channel check valves permitting flow of the high concentration oxygen to the oxygen guide channel side, and opening the pressure equalizing channel on-off valve from the pressure equalizing channel side to the distribution channel side There is provided an oxygen concentrator characterized in that the high concentration of oxygen flows.
上記(1)に記載する発明によれば、複数の酸素濃縮部について、一方の酸素濃縮部が生成した酸素を、他方の酸素濃縮部へ送気して大気圧に戻すフラッシング状態において、常に酸素ガスが均圧流路開閉弁を同じ向きに流れる。したがって流路で受ける抵抗の変化が少なくなるので、各々の酸素濃縮部の再生時間に差が少なくなり、使用者に供給される高濃度酸素の酸素濃度の変動が生じにくいという優れた効果を奏する。 According to the invention described in the above (1), in the flushing state in which oxygen generated by one oxygen concentration unit is supplied to the other oxygen concentration unit and returned to the atmospheric pressure with respect to a plurality of oxygen concentration units, Gas flows in the same direction through the pressure equalizing channel on-off valve. Therefore, since the change in resistance received in the flow path is reduced, the difference in the regeneration time of the respective oxygen concentration portions is reduced, and the excellent effect is obtained that the fluctuation of the oxygen concentration of high concentration oxygen supplied to the user is less likely to occur. .
(2)本発明は、複数の前記分配流路が、複数の前記酸素案内流路同士を繋げるバイパス流路と前記均圧流路開閉弁に一方が接続されると共に、前記バイパス流路の途中の分岐点に他方が接続される共用流路とを備えて構成されることを特徴とする上記(1)に記載の酸素濃縮器を提供する。 (2) In the present invention, one of the plurality of distribution channels is connected to the bypass channel connecting the plurality of oxygen guiding channels and the pressure equalizing channel on-off valve, and The oxygen concentrator according to the above (1) is provided, comprising: a common flow path connected to the branch point with the other.
上記(2)に記載する発明によれば、均圧流路と共用流路の間に、均圧流路開閉弁として安価な二方向の開閉弁を設けることで、使用者に供給される高濃度酸素の酸素濃度の変動が生じにくいという優れた効果を奏する。 According to the invention described in (2), high concentration oxygen supplied to the user can be provided by providing an inexpensive two-way on-off valve as a pressure equalizing flow path on-off valve between the pressure equalizing flow path and the common flow path. There is an excellent effect that the fluctuation of the oxygen concentration is less likely to occur.
(3)本発明は、複数の前記酸素案内流路が、前記酸素タンクに接続される主流路と、前記酸素濃縮部の各々に一方が接続されると共に、前記主流路に他方が接続される複数の副流路とを有し、複数の前記酸素案内流路逆止弁は、複数の前記副流路内にそれぞれ設けられ、更に前記主流路内における前記副流路との接続点よりも下流側に設けられ、前記酸素タンクから前記副流路への逆流を防止する主流路逆止弁を備えることを特徴とする上記(1)又は上記(2)に記載の酸素濃縮器を提供する。 (3) In the present invention, one of the plurality of oxygen guiding channels is connected to the main channel connected to the oxygen tank, and one to each of the oxygen concentrating portions, and the other is connected to the main channel. A plurality of sub flow paths are provided, and the plurality of oxygen guide flow path check valves are respectively provided in the plurality of sub flow paths, and are further connected to connection points with the sub flow path in the main flow path. The oxygen concentrator according to the above (1) or (2), further comprising a main flow check valve provided downstream and preventing a backflow from the oxygen tank to the sub flow. .
上記(3)に記載する発明によれば、酸素案内流路が複数の酸素濃縮部の各々に接続される副流路と、接続点で接続されて酸素タンクに繋がる主流路を備え、副流路のそれぞれが酸素案内流路逆止弁を有し、主流路が主流路逆止弁を更に有するので、使用者に対して供給するガスについて酸素濃度の変動が少ないという優れた効果を奏する。 According to the invention described in the above (3), the oxygen guiding flow path is provided with the sub flow path connected to each of the plurality of oxygen concentrating portions, and the main flow path connected at the connection point and connected to the oxygen tank Since each of the passages has an oxygen guide passage check valve and the main passage further has a main passage check valve, the gas supplied to the user has an excellent effect that the fluctuation of the oxygen concentration is small.
(4)本発明は、複数の前記酸素濃縮部が、酸素濃縮触媒を備えることを特徴とする上記(1)乃至上記(3)のうちのいずれかに記載の酸素濃縮器を提供する。 (4) The present invention provides the oxygen concentrator according to any one of the above (1) to (3), characterized in that the plurality of the oxygen concentrators are equipped with an oxygen concentration catalyst.
上記(4)に記載する発明によれば、酸素濃縮部の各々が酸素濃縮触媒を有するので、少なくとも一つの酸素濃縮部が酸素を生成している間に、他の酸素濃縮部から窒素などを脱離させる再生動作が可能になり、濃度変動の少ない高濃度酸素を連続して提供しうるという優れた効果を奏する。 According to the invention described in the above (4), since each of the oxygen concentration units has an oxygen concentration catalyst, while at least one oxygen concentration unit is producing oxygen, nitrogen etc. is generated from the other oxygen concentration units. It is possible to perform the regeneration operation for releasing, and it is possible to continuously provide the high concentration oxygen with less concentration variation.
(5)本発明は、前記使用者に送気されるガス中の酸素分圧を検出する酸素分圧検出部を備えることを特徴とする上記(1)乃至上記(4)のうちのいずれかに記載の酸素濃縮器を提供する。 (5) The present invention further includes an oxygen partial pressure detection unit that detects an oxygen partial pressure in a gas supplied to the user, any one of the above (1) to (4). Provide an oxygen concentrator as described in
上記(5)に記載する発明によれば、主流路逆止弁よりも下流側で酸素タンクの酸素分圧を検出できるので、濃度変動の少ない高濃度酸素を連続して提供しうるという優れた効果を奏する。 According to the invention described in the above (5), since the oxygen partial pressure of the oxygen tank can be detected on the downstream side of the main flow path check valve, it is possible to continuously provide high concentration oxygen with little concentration variation. Play an effect.
(6)本発明は、複数の前記酸素濃縮部の圧力を調整する圧力調整部と、複数の前記酸素濃縮部を切り替える切り替え部と、前記酸素分圧検出部で検出された前記酸素分圧に基づいて、前記切り替え部と前記均圧流路開閉弁を制御する制御部とを備え、前記圧力調整部は複数の前記酸素濃縮部の上流側に設けられ、前記切り替え部は前記圧力調整部と複数の前記酸素濃縮部の間に設けられることを特徴とする上記(5)に記載の酸素濃縮器を提供する。 (6) In the present invention, a pressure adjustment unit that adjusts the pressure of the plurality of oxygen concentration units, a switching unit that switches the plurality of oxygen concentration units, and the oxygen partial pressure detected by the oxygen partial pressure detection unit Based on the switching unit and a control unit for controlling the pressure equalizing flow path opening valve, the pressure adjusting unit is provided on the upstream side of the plurality of oxygen concentration units, and the switching unit is a plurality of pressure adjusting units. The oxygen concentrator according to the above (5) is provided between the above-described oxygen concentrators.
上記(6)に記載する発明によれば、濃度変動の少ない高濃度酸素を連続して提供しうるという優れた効果を奏する。 According to the invention described in the above (6), the excellent effect of continuously providing high concentration oxygen with less concentration variation is exhibited.
(7)本発明は、前記制御部が、前記酸素分圧検出部で検出された前記酸素分圧が所定の値になったときに、前記均圧流路開閉弁を開の状態にすることで、少なくとも一つの前記酸素濃縮部が生成した前記高濃度酸素を、前記均圧流路と前記分配流路を介して、他の少なくとも一つの前記酸素濃縮部へ送気する制御を行うことを特徴とする上記(6)に記載の酸素濃縮器を提供する。 (7) In the present invention, when the oxygen partial pressure detected by the oxygen partial pressure detection unit reaches a predetermined value, the control unit opens the pressure equalizing passage on-off valve. Controlling the supply of the high concentration oxygen generated by the at least one oxygen concentration unit to at least one other oxygen concentration unit via the pressure equalizing flow path and the distribution flow path. Providing the oxygen concentrator according to (6) above.
上記(7)に記載する発明によれば、一方の酸素濃縮部で生成した酸素を、他方の再生後の酸素濃縮部へ送気することで大気圧に戻して酸素濃縮を再開させることができるので、濃度変動の少ない高濃度酸素を連続して提供しうるという優れた効果を奏する。 According to the invention described in the above (7), the oxygen generated in one oxygen concentration unit can be returned to the atmospheric pressure by supplying the oxygen to the oxygen concentration unit after the other regeneration, and oxygen concentration can be resumed. Therefore, there is an excellent effect that high concentration oxygen with little concentration variation can be provided continuously.
(8)本発明は、前記制御部は、前記酸素濃縮部で、前記高濃度の酸素を生成する酸素生成状態と、一方の酸素濃縮部で生成した前記高濃度の酸素を、他方の前記酸素濃縮部へ送気してフラッシング状態と、吸着した窒素や水分を脱離させる再生状態と、前記酸素濃縮部の圧力を大気圧に戻す均圧状態とを含むように制御を行うことを特徴とする上記(6)又は上記(7)に記載の酸素濃縮器を提供する。 (8) In the present invention, the control unit causes the oxygen concentration unit to generate the high concentration of oxygen, and the high concentration oxygen generated by one of the oxygen concentration units to be the other oxygen Control is performed to include a flushing state by supplying air to the concentration part, a regeneration state in which adsorbed nitrogen and moisture are desorbed, and a pressure equalization state in which the pressure of the oxygen concentration part is returned to atmospheric pressure. (6) or (7) above.
上記(8)に記載する発明によれば、複数の酸素濃縮部が各々、酸素生成状態と、フラッシング状態と、再生状態と、均圧状態を含む制御をおこなうので、交互に酸素生成と窒素脱離を繰り返すことができ、濃度変動の少ない高濃度酸素を連続して提供しうるという優れた効果を奏する。 According to the invention described in the above (8), since the plurality of oxygen concentration units perform control including the oxygen generation state, the flushing state, the regeneration state, and the pressure equalization state, oxygen generation and nitrogen removal are alternately performed. It has the excellent effect of being able to repeat separation and continuously providing high concentration oxygen with less concentration variation.
本発明の請求項1〜8記載の酸素濃縮器によれば、連続して濃度変動の少ない高濃度酸素を提供しうるという優れた効果を奏する。
According to the oxygen concentrator according to
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings.
図1〜図4は発明を実施する形態の一例であって、図中、同一の符号を付した部分は同一物を表わす。なお、各図において一部の構成を適宜省略して、図面を簡略化する。そして、部材の大きさ、形状、厚みなどを適宜誇張して表現する。 FIGS. 1 to 4 show an example of the embodiment of the present invention, and in the drawings, the parts denoted by the same reference numerals represent the same thing. In the drawings, a part of the configuration is appropriately omitted to simplify the drawings. Then, the size, shape, thickness and the like of the members are appropriately exaggerated and expressed.
図1は、本発明の実施形態に係る酸素濃縮器1の構成を示す構成図である。酸素濃縮器1は、圧縮空気を生成する圧縮器(コンプレッサ)と、真空ポンプを備える圧力調整部30と、高濃度の酸素を生成する2つの酸素濃縮部10と、酸素濃縮部10を切り替える切り替え部20と、使用者に送気される前記高濃度の酸素が貯留される酸素タンク40を備える。使用者は、酸素タンク40に接続されるマスク50から高濃度の酸素が供給される。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an
なお酸素濃縮部10は、酸素濃縮塔とも呼ばれゼオライトなどの酸素濃縮触媒を備える。 The oxygen concentration unit 10 is also referred to as an oxygen concentration tower, and includes an oxygen concentration catalyst such as zeolite.
圧力調整部30と切り替え部20は、圧縮ガス送気流路115と排気流路117により接続され、圧縮ガス送気流路115を介して圧縮空気が酸素濃縮部10へ圧縮器から供給され、排気流路117を介して酸素濃縮部10に吸着された窒素や水分が真空ポンプで排気される。切り替え部20と酸素濃縮部10はガス交換流路119で接続され、圧縮空気の送気と、吸着された窒素や水分の排気がなされる。複数の酸素濃縮部10の各々と酸素タンク40は、複数の酸素案内流路160によってそれぞれ接続される。酸素案内流路160は、酸素濃縮部10の各々に接続される複数の副流路120と、酸素タンク40における使用者と逆側に接続される主流路155とを備え、副流路120と主流路155は接続点80において接続される。
The
具体的には、酸素案内流路160は、酸素タンク40に接続される主流路155と、酸素濃縮部10の各々に一方が接続されると共に、主流路155に他方が接続される複数の副流路120とを有し、複数の酸素案内流路逆止弁60は、複数の副流路120内にそれぞれ設けられ、更に主流路155内における副流路120との接続点80よりも下流側に設けられ、酸素タンク40から副流路120への逆流を防止する主流路逆止弁65を備える。
Specifically, one of the oxygen
なお、酸素タンク40より使用者側には、送気されるガスの酸素分圧を検出する酸素分圧検出部100が設けられる。
An oxygen partial
酸素案内流路160におけるそれぞれの酸素案内流路逆止弁60よりも上流側には、分配流路(図示省略)が接続される。具体的には、均圧流路150は、複数の酸素案内流路160における案内路逆止弁60よりも下流側又は酸素タンク40に一方が接続されると共に、他方が均圧流路開閉弁90に接続される。また分配流路は複数の酸素案内流路160におけるそれぞれの案内路逆止弁60よりも上流側に一方が接続されると共に、他方が均圧流路開閉弁90に接続される。そして均圧流路開閉弁90を開くことにより、均圧流路150側から分配流路側に高濃度の酸素が流れる。
A distribution flow path (not shown) is connected to the oxygen
具体的に分配流路は、複数の酸素案内流路160同士を繋げるバイパス流路130と均圧流路開閉弁90に一方が接続されると共に、バイパス流路130の途中の分岐点75に他方が接続される共用流路140とを備えて構成される。
Specifically, one of the distribution flow channels is connected to the
均圧流路開閉弁90としては、ポペット式電磁弁を用いてもよい。
As the pressure equalizing flow path opening / closing
複数の分配流路内にはそれぞれ、酸素案内流路160側から均圧流路150への高濃度酸素の流れを規制し、均圧流路155から酸素案内流路160側への高濃度酸素の流れを許容する、分配流路逆止弁70が設けられる。具体的には、バイパス流路130における分岐点75よりも副流路120A側には分配流路逆止弁70Aが設けられ、バイパス流路130における分岐点75よりも副流路120B側には分配流路逆止弁70Bが設けられる。
The flow of high concentration oxygen from the oxygen
なお酸素案内流路逆止弁60と分配流路逆止弁70は、いわゆるコンビネーションバルブを用いてもよい。コンビネーションバルブを用いることで、部品点数は減り、簡素な構造になるためコスト的にも有利になる。 A so-called combination valve may be used as the oxygen guide passage check valve 60 and the distribution passage check valve 70. By using a combination valve, the number of parts is reduced and the structure is simple, which is also advantageous in cost.
また副流路120Aと、分岐点75から副流路120Bに接続されるバイパス流路130の流路の容量の合計、及び、これら副流路120A側流路におけるガスの流れに対する抵抗は、副流路120Bと、分岐点75から副流路120Aに接続される酸素濃縮部10A側のバイパス流路130の流路の容量の合計、及び、これら副流路120B側流路におけるガスの流れに対する抵抗と、それぞれ略等しいことが望ましい。同様に酸素濃縮部10A内におけるガスの流れに対する抵抗と、酸素濃縮部10B内におけるガスの流れに対する抵抗についても略等しいことが望ましい。所定の酸素濃度に到達できるまでの速度や、再生速度について、複数の酸素濃縮部10について略等しくなることで、酸素濃度の変動を少なくし得るからである。
Further, the sum of the capacities of the
図2(A)は、酸素濃縮部10Aから酸素濃縮部10Bに、高濃度の酸素を送気して、再生後の酸素濃縮部10Bを酸素で洗浄するフラッシング動作と、大気圧に戻す均圧動作を説明する説明図である。
In FIG. 2A, the
酸素濃縮器1は、複数の酸素濃縮部10の圧力を調整する圧力調整部30と、複数の酸素濃縮部10を切り替える切り替え部20と、酸素分圧検出部100で検出された酸素分圧に基づいて、切り替え部20と均圧流路開閉弁90等を制御する制御部とを備える。圧力調整部30は複数の酸素濃縮部10の上流側に設けられ、切り替え部20は圧力調整部30と複数の酸素濃縮部10の間に設けられる。
The
制御部は、酸素分圧検出部100で検出された酸素分圧が所定の値になったときに、均圧流路開閉弁90を開の状態にすることで、少なくとも一つの酸素濃縮部10が生成した高濃度酸素を、均圧流路90と分配流路を介して、他の少なくとも一つの酸素濃縮部10へ送気する制御を行う
When the oxygen partial pressure detected by the oxygen partial
具体的には、酸素濃縮部10Aは酸素を生成している状態にあり、酸素濃縮部10Bは圧力調整部30の真空ポンプによって排気流路117を介して真空引きされて窒素や水分を脱離させている状態にあるとする。酸素分圧検出部100で検出された酸素分圧が所定の値になったならば、制御部(図示省略)は、均圧流路開閉弁90を開状態にし、切り替え部20により酸素濃縮部10への圧縮空気の送気と酸素濃縮部10Bの真空引きを停止させる。
Specifically, the
酸素濃縮部10Aで生成されていた高濃度の酸素は、副流路120Aを流れ、酸素案内流路逆止弁60Aを通って均圧流路150へと流れる。そして開状態の均圧流路開閉弁90を通じて共用流路140へと流れる。ここで酸素案内流路逆止弁60Aの上流と、分配流路逆止弁70Aの分岐点75側では圧力が等しい。そして酸素案内流路逆止弁60Bの上流側と分配流路逆止弁70Bの分岐点75側では後者の圧力が低い。したがって共用流路140に到達した酸素は、分配流路逆止弁70Bを通って酸素濃縮部10Bへと流れ酸素濃縮部10Bの洗浄(フラッシング動作)をおこない、酸素濃縮部10Bの内部圧力を大気圧へと戻す(均圧動作)。
The high concentration oxygen generated in the
酸素濃縮部10Bが大気圧に戻って窒素吸着が可能になり、高濃度の酸素が生成できるようになったならば、制御部は均圧流路開閉弁90を閉状態とする。制御部が切り替え部20を制御して、ガス交換流路119Bを介して圧力調整部30の圧縮器から圧縮空気を酸素濃縮部10Bに送気して高濃度の酸素の生成を開始する。同時に制御部は、圧力調整部30の真空ポンプが酸素濃縮部10Aからガス交換流路119Aを通じて吸着した窒素や水分を排気するように切り替え部20の制御を行うことで酸素濃縮部10Aの再生動作を開始する。これらの制御を行うために、酸素濃縮器1には、酸素濃縮部10A内と酸素濃縮部10B内の圧力をそれぞれ検出するための検出部を設けることが望ましい。
When the
図2(B)は、酸素濃縮部10Bから酸素濃縮部10Aに、高濃度の酸素を送気して、再生後の酸素濃縮部10Aを洗浄するフラッシング動作と、酸素濃縮部10Aを大気圧に戻す均圧動作等を説明する説明図である。ガスの流れ等や作用効果は、図2(A)と同様なので説明は省略する。
In FIG. 2B, a flushing operation for supplying oxygen of high concentration to the
なお制御部はCPU、RAMおよびROMなどから構成され、各種制御を実行する。CPUはいわゆる中央演算処理装置であり、各種プログラムが実行されて様々な機能を実現する。RAMはCPUの作業状態、記憶状態として使用され、ROMはCPUで実行されるオペレーティングシステムやプログラムを記憶する。 The control unit includes a CPU, a RAM, a ROM, and the like, and executes various controls. The CPU is a so-called central processing unit, and various programs are executed to realize various functions. The RAM is used as a working state and a storage state of the CPU, and the ROM stores an operating system and programs executed by the CPU.
次に、上記した実施の形態の動作を説明する。 Next, the operation of the above-described embodiment will be described.
図3は、酸素濃縮器1における2つの酸素濃縮部10A(図1参照)と酸素濃縮部10B(図1参照)が、高濃度酸素の生成と酸素濃縮部の再生を交互に繰り返す動作を説明するフローチャートである。
FIG. 3 illustrates an operation in which two
まず酸素濃縮器1は、酸素濃縮部10Aにおいて高濃度酸素を生成させる。このために
制御部は圧力調整部30と切り替え部20を制御して酸素濃縮部10Aへ圧縮空気を送気する(ステップS1)。同時に制御部は、酸素濃縮部10Bに吸着された窒素と水分を脱離させるべく圧力調整部30と切り替え部20を制御して酸素濃縮部10Bの排気をおこなう(ステップS2)。
First, the
酸素分圧検出部100(図1参照)において、主流路155の酸素分圧が所定の値になったならば(ステップS3のYES側)、制御部は、均圧流路開閉弁90を開状態にする(ステップS4)。酸素分圧検出部100(図1参照)において、主流路155の酸素分圧が所定の値になっていないならば(ステップS3のNO側)、酸素濃縮部10Aで酸素を生成し続ける(ステップS1に戻る)。
In the oxygen partial pressure detection unit 100 (see FIG. 1), when the oxygen partial pressure of the
さて均圧流路開閉弁90を開状態になると、酸素は酸素濃縮部10Aから、真空引きされた酸素濃縮部10Bに導かれ、酸素濃縮部10B内を酸素で洗浄(フラッシング)すると同時に、酸素濃縮部10Bの内部の圧力を大気圧へと均圧化する。このとき酸素濃縮部10Aの圧力も下がって酸素濃縮部10Bと同じ圧力となるので均圧化と呼ぶ。(ステップS5)。均圧化されたならば、制御部は均圧流路開閉弁90を閉状態にして、圧力調整部30と切り替え部20を制御して酸素濃縮部10Bにて高濃度酸素の生成を開始する(ステップS7)。同時に制御部は、酸素濃縮部10Aに吸着された窒素と水分を脱離させるべく圧力調整部30と切り替え部20を制御して酸素濃縮部10Aの真空排気をおこなう(ステップS8)。
When the pressure equalizing flow path opening / closing
酸素分圧検出部100(図1参照)において、主流路155の酸素分圧が所定の値になったならば(ステップS9のYES側)、制御部は、均圧流路開閉弁90を開状態にする(ステップS10)。酸素分圧検出部100(図1参照)において、主流路155の酸素分圧が所定の値になっていないならば(ステップS9のNO側)、酸素濃縮部10Aで酸素を生成し続ける(ステップS7に戻る)。
In the oxygen partial pressure detection unit 100 (see FIG. 1), when the oxygen partial pressure in the
さて均圧流路開閉弁90を開状態になると、酸素は酸素濃縮部10Bから、真空引きされた酸素濃縮部10Aに導かれ、酸素濃縮部10A内を酸素で洗浄(フラッシング)すると同時に、酸素濃縮部10Aの内部の圧力を大気圧へと均圧化する。
When the pressure equalizing flow path opening / closing
そして酸素濃縮部10Aと酸素濃縮部10Bが均圧化されたならば、制御部は均圧流路開閉弁90を閉状態にして(ステップ12)、圧力調整部30と切り替え部20を制御し酸素濃縮部10Aにて高濃度酸素の生成を開始する(ステップS1に戻る)。
Then, when the
酸素濃縮器1は、以下このような動作を、例えば数十秒周期でおこなうことで、連続して高濃度の酸素を生成することができる。
The
図4(A)は、2つある酸素濃縮部10のうち酸素濃縮部10Aについて、圧力の時間変化を示すグラフであり、図4(B)は、同時刻における酸素濃縮部10Bにおける圧力の時間変化を示すグラフである。
FIG. 4 (A) is a graph showing the time change of pressure for the
まず酸素濃縮部10Aで酸素を生成していく、酸素生成状態200(図4(A)参照)では、酸素濃縮部10A内の圧力は上昇していく。酸素分圧検出部100(図1参照)において酸素分圧が所定の値になったならば、制御部は、均圧流路開閉弁90を開状態にすると同時に、切り替え部20と圧力調整部30を制御し、制御部は酸素濃縮器1を、酸素濃縮部10Aから酸素を酸素濃縮部10Bへと送気し、酸素濃縮部10B内を洗浄するフラッシング状態210(図4(A)参照)に移行させる。酸素濃縮部10A内が大気圧に均圧化されたならば、均圧流路開閉弁90は閉状態にされ、制御部は切り替え部20と圧力調整部30を制御して酸素濃縮部10A内の排気を始めさせて、再生状態220(図4(A)参照)に移行する。このとき酸素濃縮部10A内から吸着された窒素や水分が排気され、酸素濃縮部10Aは再生される。
First, in the oxygen generation state 200 (see FIG. 4A) in which oxygen is generated in the
その後、酸素濃縮部10Bが生成する酸素によって酸素分圧検出部100において酸素分圧が所定の値になったならば(図4(B)の酸素生成状態200)、制御部は、均圧流路開閉弁90を開状態にすると同時に、切り替え部20と圧力調整部30を制御し、制御部は酸素濃縮器1を、酸素濃縮部10Bから酸素を酸素濃縮部10Aへと送気し、酸素濃縮部10A内を洗浄するフラッシング状態210(図4(B)参照)に移行させる。
Thereafter, if the oxygen partial pressure in the oxygen partial
酸素濃縮器1は、以下このような圧力変化を、例えば数十秒周期でおこなうことで、連続して高濃度の酸素を生成することができる。
The
本発明の実施形態に懸かる酸素濃縮器1によれば、複数の酸素濃縮部10について、例えば一方の酸素濃縮部10Aが生成した酸素を、他方の酸素濃縮部10Bへ送気して大気圧に戻すフラッシング状態において、常に酸素ガスが均圧流路開閉弁を同じ向きに流れる。したがって流路で受ける抵抗に変化が少なくなるので、各々の酸素濃縮部10の再生時間に差が少なくなり、使用者に供給される高濃度酸素の酸素濃度の変動が生じにくいという優れた効果を奏する。
According to the
本発明の実施形態に懸かる酸素濃縮器1によれば、均圧流路150と共用流路140の間に、均圧流路開閉弁90として安価な二方向の開閉弁を設けることで、使用者に供給される高濃度酸素の酸素濃度の変動が生じにくいという優れた効果を奏する。
According to the
本発明の実施形態に懸かる酸素濃縮器1によれば、酸素案内流路160が複数の酸素濃縮部10の各々に接続される副流路120と、接続点80で接続されて酸素タンク40に繋がる主流路155を備え、副流路120のそれぞれが酸素案内流路逆止弁60を有し、主流路155が主流路逆止弁65を更に有するので、使用者に対して供給するガスにおいて酸素濃度の変動が少ないという優れた効果を奏する。
According to the
本発明の実施形態に懸かる酸素濃縮器1によれば、酸素濃縮部10の各々が酸素濃縮触媒を有するので、少なくとも一つの酸素濃縮部10が酸素を生成している間に、他の酸素濃縮部10から窒素などを脱離させる再生動作が可能であるになり、連続して濃度変動の少ない高濃度酸素を提供しうるという優れた効果を奏する。
According to the
本発明の実施形態に懸かる酸素濃縮器1によれば、主流路逆止弁65よりも下流側で酸素タンク40の酸素分圧を検出できるので、連続して濃度変動の少ない高濃度酸素を提供しうるという優れた効果を奏する。
According to the
本発明の実施形態に懸かる酸素濃縮器1によれば、例えば一方の酸素濃縮部10Aで生成した酸素を、他方の再生後の酸素濃縮部10Bへ送気することで大気圧に戻して酸素濃縮を再開させることができるので、連続して濃度変動の少ない高濃度酸素を提供しうるという優れた効果を奏する。
According to the
本発明の実施形態に懸かる酸素濃縮器1によれば、複数の酸素濃縮部100が各々、酸素生成状態200と、フラッシング状態210と、再生状態220と、均圧状態230を含む制御をおこなうので、交互に酸素生成と窒素脱離を繰り返すことができ、連続して濃度変動の少ない高濃度酸素を提供しうるという優れた効果を奏する。
According to the
尚、本発明の酸素濃縮器は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 The oxygen concentrator according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、変形実施例としては、酸素濃縮部10を3つ以上設けても良い。この場合にはそれぞれの酸素濃縮部10に対応する、ガス交換流路119と、副流路120と、酸素案内流路逆止弁60と、分配流路逆止弁70等が必要になってくることは言うまでもない。 For example, as a modified embodiment, three or more oxygen concentrators 10 may be provided. In this case, the gas exchange flow passage 119, the sub flow passage 120, the oxygen guide flow passage check valve 60, the distribution flow passage check valve 70, and the like corresponding to the respective oxygen concentration units 10 are required. Needless to say.
またここではマスク50で使用者に供給される酸素濃度の把握のために、酸素分圧検出部100を用いたが、流量計や通常の圧力計を用いても良い。
Further, although the oxygen partial
1 酸素濃縮器
10 酸素濃縮部
20 切り替え部
30 圧力調整部
40 酸素タンク
50 マスク
60 酸素案内流路逆止弁
65 主流路逆止弁
70 分配流路逆止弁
75 分岐点
80 接続点
90 均圧流路開閉弁
100 酸素分圧検出部
115 圧縮ガス送気流路
117 排気流路
119 ガス交換流路
120 副流路
130 バイパス流路
140 共用流路
150 均圧流路
155 主流路
160 酸素案内流路
200 酸素生成状態
210 フラッシング状態
220 再生状態
230 均圧状態
301 酸素濃縮器
310 酸素濃縮部
320 切り替え部
330 圧力調整部
340 酸素タンク
350 マスク
360 逆止弁
370 均圧流路開閉弁
372 ソレノイド組立品
374 コア組立品
376 第一ポート
378 第二ポート
380 バイパス流路
390 スプリング付き逆止弁
400 主流路
410 酸素分圧検出部
Claims (8)
使用者に送気される前記高濃度の酸素が貯留される酸素タンクと、
複数の前記酸素濃縮部の各々と、前記酸素タンクを接続し、前記高濃度の酸素を前記酸素濃縮部から前記酸素タンクまで案内する複数の酸素案内流路と、
複数の前記酸素案内流路内に各々設けられ、前記酸素タンクから複数の前記酸素濃縮部への前記高濃度の酸素の逆流を防止する複数の酸素案内流路逆止弁と、
複数の前記酸素案内流路における前記案内路逆止弁よりも下流側又は前記酸素タンクに一方が接続されると共に、他方が均圧流路開閉弁に接続される均圧流路と、
複数の前記酸素案内流路におけるそれぞれの前記案内路逆止弁よりも上流側に一方が接続されると共に、他方が前記均圧流路開閉弁に接続される複数の分配流路と、
複数の前記分配流路内に各々設けられ、前記酸素案内流路側から前記均圧流路開閉弁への前記高濃度酸素の流れを規制し、前記均圧流路から前記酸素案内流路側への前記高濃度酸素の流れを許容する、複数の分配流路逆止弁と
を備え、
前記均圧流路開閉弁を開くことにより、前記均圧流路側から前記分配流路側に前記高濃度の酸素が流れることを特徴とする酸素濃縮器。 Multiple oxygen concentrators that produce high concentrations of oxygen,
An oxygen tank in which the high concentration of oxygen supplied to the user is stored;
A plurality of oxygen guiding flow paths, each of which is connected to the oxygen tank, and which guides the high concentration of oxygen from the oxygen concentrating unit to the oxygen tank;
A plurality of oxygen guiding channel check valves respectively provided in the plurality of oxygen guiding channels and preventing backflow of the high concentration oxygen from the oxygen tank to the plurality of the oxygen concentration sections;
A pressure equalizing flow path in which one side is connected to a downstream side of the guide path check valve in the plurality of oxygen guide flow paths or the oxygen tank and the other side is connected to the pressure equalizing flow path on-off valve;
A plurality of distribution channels, one of which is connected to the upstream side of each of the guide passage check valves in the plurality of oxygen guide channels, and the other of which is connected to the pressure equalizing channel on-off valve;
A plurality of distribution channels are respectively provided to regulate the flow of the high concentration oxygen from the oxygen guide channel side to the pressure equalizing channel on-off valve, and the height from the pressure equalizing channel to the oxygen guide channel side And a plurality of distribution passage check valves for allowing the flow of concentration oxygen,
The oxygen concentrator characterized in that the high concentration oxygen flows from the pressure equalizing flow path side to the distribution flow path side by opening the pressure equalizing flow path on-off valve.
複数の前記酸素案内流路同士を繋げるバイパス流路と
前記均圧流路開閉弁に一方が接続されると共に、前記バイパス流路の途中の分岐点に他方が接続される共用流路と
を備えて構成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 plurality of distribution channels are
A bypass flow path connecting a plurality of the oxygen guide flow paths, and a common flow path connected to one end to the pressure equalizing flow path on-off valve and the other connected to a branch point in the middle of the bypass flow path The oxygen concentrator of claim 1, wherein the oxygen concentrator is configured.
前記酸素タンクに接続される主流路と、
前記酸素濃縮部の各々に一方が接続されると共に、前記主流路に他方が接続される複数の副流路とを有し、
複数の前記酸素案内流路逆止弁は、複数の前記副流路内にそれぞれ設けられ、更に前記主流路内における前記副流路との接続点よりも下流側に設けられ、前記酸素タンクから前記副流路への逆流を防止する主流路逆止弁を備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の酸素濃縮器。 The plurality of oxygen guiding channels are
A main flow path connected to the oxygen tank;
One of the plurality of sub-flow channels is connected to one of the oxygen concentration sections and the other is connected to the main flow channel,
A plurality of the oxygen guide passage check valves are respectively provided in the plurality of the sub-passages, and further provided downstream of a connection point with the sub-passage in the main passage, from the oxygen tank The oxygen concentrator according to claim 1 or 2, further comprising a main flow check valve that prevents reverse flow to the sub flow.
複数の前記酸素濃縮部を切り替える切り替え部と、
前記酸素分圧検出部で検出された前記酸素分圧に基づいて、前記切り替え部と前記均圧流路開閉弁を制御する制御部と
を備え、
前記圧力調整部は複数の前記酸素濃縮部の上流側に設けられ、前記切り替え部は前記圧力調整部と複数の前記酸素濃縮部の間に設けられることを特徴とする請求項5に記載の酸素濃縮器。 A pressure adjustment unit that adjusts the pressure of the plurality of the oxygen concentration units;
A switching unit that switches a plurality of the oxygen concentration units;
And a control unit configured to control the switching unit and the pressure equalizing flow path on-off valve based on the oxygen partial pressure detected by the oxygen partial pressure detection unit,
The oxygen according to claim 5, wherein the pressure adjusting unit is provided upstream of the plurality of oxygen concentrating units, and the switching unit is provided between the pressure adjusting unit and the plurality of oxygen concentrating units. Concentrator.
前記高濃度の酸素を生成する酸素生成状態と、
一方の酸素濃縮部で生成した前記高濃度の酸素を、他方の前記酸素濃縮部へ送気してフラッシング状態と、
吸着した窒素や水分を脱離させる再生状態と、
前記酸素濃縮部の圧力を大気圧に戻す均圧状態と
を含むように制御を行うことを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の酸素濃縮器。 The control unit may include the oxygen concentration unit.
An oxygen generation state that generates the high concentration of oxygen;
The high concentration oxygen generated in one oxygen concentration unit is supplied to the other oxygen concentration unit to perform a flushing state,
Regenerated state to desorb adsorbed nitrogen and moisture,
The oxygen concentrator according to claim 6 or 7, wherein control is performed so as to include a pressure equalization state in which the pressure of the oxygen concentration unit is returned to the atmospheric pressure.
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