JP2695747B2 - 吸着型酸素濃縮器 - Google Patents

吸着型酸素濃縮器

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JP2695747B2
JP2695747B2 JP5321702A JP32170293A JP2695747B2 JP 2695747 B2 JP2695747 B2 JP 2695747B2 JP 5321702 A JP5321702 A JP 5321702A JP 32170293 A JP32170293 A JP 32170293A JP 2695747 B2 JP2695747 B2 JP 2695747B2
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諭惟知 田村
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  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、吸着型酸素濃縮器に関
し、特に小型化、コンパクト化および軽量化を図れるよ
うにした吸着型酸素濃縮器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年ぜんそく、肺気腫症、慢性気管支炎
などの呼吸器系気管の疾患に苦しむ患者が増加する傾向
にあると言われているが、その治療法で最も効果的なも
のの一つに酸素吸入法がある。かかる酸素吸入法とは、
酸素ガスあるいは酸素富化空気を患者に吸入させるもの
であって、その酸素ガスや酸素富化空気の供給源として
酸素ガスボンベが従来より用いられていたが、近年空気
中から酸素濃縮気体を分離する酸素濃縮器が開発されて
からは、使用時の便利さや保守管理の容易さから次第に
普及するようになってきている。
【0003】酸素濃縮器としては主に、酸素選択透過性
膜を用いた膜型酸素濃縮器と、窒素または酸素を選択的
に吸着し得る吸着剤を用いた吸着型酸素濃縮器の2種類
があるが、本発明は吸着型酸素濃縮器について改善を加
えようとするものである。従来の吸着型酸素濃縮器とし
ては、例えば図13の回路図に示すように、吸気路101
と、吸着タンク102 を介在させた酸素供給路103 と、排
気路104 と、2台の圧縮機105 ・106 と、五方弁107 と
を備え、外気を吸気路101 および五方弁107を介して圧
縮機105 ・106 に吸入させ、圧縮した空気を圧縮機105
・106 から五方弁107 を介して酸素供給路103 に吐出
し、吸着タンク102 内の窒素吸着剤に窒素を吸着させて
酸素濃度の高い気体を得るように構成されている。
【0004】また、窒素の吸着によって処理能力が低下
した窒素吸着剤を活性化して再使用するため、五方弁10
7 を切り換えて、吸着タンク102 内の気体を五方弁107
を介して圧縮機105 ・106 に吸入させて、吸着剤から窒
素を取り戻し、圧縮機105 ・106 から五方弁107 および
排気路104 から大気中に放出するように構成されてい
る。
【0005】図14の斜視図に示すように、2台の圧縮機
105 ・106 は同軸心状に配置され、五方弁107 の圧縮機
側出口Aが例えばナイロン製の配管108 を介して1段目
の圧縮機105 の吸気室109 に外端側から接続され、この
1段目の圧縮機105 の吸気室109 が吸気側パイプ110 を
介して2段目の圧縮機106 の吸気室111 に連通されてい
る。
【0006】また、1段目の圧縮機105 の吐出室112 は
別の吐出側パイプ113 を介して2段目の圧縮機106 の吐
出室114 に連通され、2段目の圧縮機105 の外端側に例
えば銅製の配管115 を介して五方弁105 のに圧縮機側入
口Bが接続される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】つまり、五方弁107 か
ら各圧縮機105 ・106 を経て五方弁107 に戻る回路の長
さは、配管108 の長さ、1段目の圧縮機105 の吸気室10
9 または吐出室112 の長さ、吸気側パイプ110 または吐
出側パイプ113 の長さ、2段目の圧縮機106 の吸気室11
1 または吐出室114 の長さ、および配管115 の長さの合
計長さとなり、非常に長く、流路抵抗が大きい。
【0008】このため、各圧縮機105 ・106 が介在し,
配管108 ・115 を各圧縮機105・106の外端側に接続して
いるため、全体として配管が複雑になり、軽量化および
コンパクト化を図る上で不利になるという問題がある。
本発明は、このような問題を解決し、圧縮機まわりの配
管を簡略化して、コンパクトな吸着型酸素濃縮器を提供
することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、吸気路と、酸
素吸着タンクを介在させた酸素供給路と、排気路と、2
台の圧縮機と、五方弁とを備え、五方弁に2台の圧縮機
が並列に接続される吸着型酸素濃縮器において、上記の
目的を達成するため、次のような手段を講じている。
【0010】すなわち、両圧縮機の吸気室どうしを連通
する吸気側パイプの中間部に上記五方弁の圧縮機側入口
を接続するとともに、両圧縮機の吐出室どうしを連通す
る吐出側パイプの中間部に上記五方弁の圧縮機側出口を
接続することを特徴とする。
【0011】
【作用】本発明においては、このように構成することに
より、五方弁から各圧縮機の吸気室に至る流路長および
各圧縮機の吐出室から五方弁に至る流路長が短くなり、
流路抵抗が小さくなるとともに、これらの流路が両圧縮
機の間に設けられることになる。
【0012】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定され
るものではなく、本明細書および添付された図面から明
らかになる本発明の真に意図する範囲全体に広くおよぶ
ものである。図1の回路図に示すように、本発明の一実
施例に係る吸着型酸素濃縮器は、吸気路1と、吸着タン
ク2を介在させた酸素供給路3と、排気路4と、2台の
圧縮機5・6と、五方弁7とを備え、五方弁7の吸入口
Pに吸気路1が、第1吐出口R1に酸素供給路3が、第
2吐出口R2に排気路4がそれぞれ接続される。
【0013】また、五方弁7の圧縮機側出口Aに分岐路
8を介して各圧縮機5・6の吸気室9・10が並列に接続
され、圧縮機側入口Bに集合路11を介して各圧縮機5・
6の吐出室12・13が並列に接続される。上記五方弁7
は、図2および図3の各構成図に示すように、弁箱14内
に2つの切替弁15・16を有し、第1の切替弁15は圧縮機
側入口Bと第1吐出口R1と第2吐出口R2とに接続切
替えし、第2の切替弁16は圧縮機側出口Aに吸気口Pと
第1吐出口R1とを接続切替えするように構成されてい
る。
【0014】なお、これらの切替弁15・16はそれぞれソ
レノイド17・18によって駆動される。上記五方弁7の吸
入口P、圧縮機側出口A、圧縮機側入口B、第1吐出口
R1および第2吐出口R2はいずれも弁箱14の下面に開
口させてあり、図4の斜視図に示すように、この弁箱14
の下面と、両圧縮機5・6の吸気室9・10および吐出室
12・13の間に組み込まれるブロック19が設けられる。
【0015】図5の縦断正面図に示すように、このブロ
ック19内には、両圧縮機5・6の吸気室9・10どうしを
連通させる吸気側パイプ20が挿通される分配室21と、ブ
ロック19の上面の圧縮機側出口Aに対応する位置に開口
するとともに上記分配室21に開口する出口通路22とが形
成され、上記吸気側パイプ20の中間部にはこの吸気側パ
イプ20の内部空間と分配室21とを連通させる吸気側通気
孔23が形成される。
【0016】また、図6の縦断側面図に示すように、上
記ブロック19内には、両圧縮機5・6の吐出室12・13ど
うしを連通させる吐出側パイプ24が挿通される集合室25
と、ブロック19の上面の圧縮機側入口Bに対応する位置
に開口するとともに上記集合室25に開口する出口通路26
とが形成され、上記吐出側パイプ24の中間部にはこの吐
出側パイプ24の内部空間と集合室25とを連通させる吐出
側通気孔27が形成される。
【0017】さらに、図7の平面図および図8の分解斜
視図に示すように、このブロック19内には、吸気路1を
吸気口Pに接続する吸気接続路28、第1吐出口R1を酸
素供給路3に接続する酸素供給接続路29および第2吐出
口R2を排気路4に接続する排気接続路30が形成され
る。なお、図1および図4に示すように、上記吸気路1
の端末にはフィルタ31と逆止弁32とを直列接続したマフ
ラー33が接続される。
【0018】この吸着型酸素濃縮器では、上記のように
構成しているので、五方弁7から各圧縮機5・6の吸気
室9・10に至る流路長および各圧縮機5・6の吐出室12
・13から五方弁7に至る流路長が従来例に比べると著し
く短くなり、流路抵抗が小さくなる。したがって、各圧
縮機5・6として小能力で小型のものを用いることがで
き、全体を小型、軽量、コンパクトにできる。
【0019】また、これらの流路が両圧縮機5・6の外
側に張り出すことなく、両圧縮機5・6および五方弁7
の間に設けられるブロック19内に設けられるので、全体
をさらに小型、軽量、コンパクトにできる。さらに、各
部品の組み付けが簡単になり、コストダウンを図れると
ともに、五方弁7と圧縮機5・6とを接続するこれらの
流路の出っ張りをなくせるので、他物が衝突して流路が
破断されることを防止できる。
【0020】なお、この実施例においては、圧縮機側出
口Aを両圧縮機5・6の吸気室9・10に接続する通路お
よび各圧縮機5・6の吐出室12・13を圧縮機側入口Bに
接続する通路がブロック19内で分岐するように構成して
いるが、ブロック19内に圧縮機側出口Aを各圧縮機5・
6の吸気室9・10に個別に接続する2つの吸気側通路と
各両圧縮機5・6の吐出室12・13を個別に圧縮機側入口
Bに接続する2つの吐出側通路とを形成し、圧縮機側出
口Aを両圧縮機5・6の吸気室9・10に接続する通路お
よび各圧縮機5・6の吐出室12・13を圧縮機側入口Bに
接続する通路が五方弁7とブロック19との接合部で分岐
されるようにしてもよい。
【0021】本発明の他の実施例に係る吸着型酸素濃縮
器では、図9、図10の各断面図、図11の平面図および図
12の分解斜視図に示すように、各圧縮機34・35の吸気室
36・37どうしを連通させる吸気側パイプ38と、各圧縮機
34・35の吐出室39・40どうしを連通させる吐出側パイプ
41とがそれぞれT字管で形成される。また、これら吸気
側パイプ38および吐出側パイプ41の上側にブロック42が
設けられ、このブロック42に五方弁43の圧縮機側出口A
と圧縮機側入口Bとに対応する2つの位置でそれぞれこ
のブロック42を上下に貫通する出口側通路44と入口側通
路45とが形成され、この出口側通路44に吸気側パイプ38
の分岐部46を、入口側通路45に吐出側パイプ41の集合部
47をそれぞれ気密状に内嵌させている。
【0022】なお、図において符号48は吸気接続路、49
は酸素供給接続路、50は排気接続路である。この実施例
のその他の構成、作用ないし効果は上記の一実施例のそ
れらと同様であるので、ここでは重複を避けるためそれ
らの詳細な説明を省略する。
【0023】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明は、両圧
縮機の吸気室どうしを連通する吸気側パイプの中間部に
上記五方弁の圧縮機側出口を接続するとともに、両圧縮
機の吐出室どうしを連通する吐出側パイプの中間部に上
記五方弁の圧縮機側出口を接続することにより、五方弁
から各圧縮機の吸気室に至る流路長および各圧縮機の吐
出室から五方弁に至る流路長が短くなり、流路抵抗が小
さくなるとともに、これらの流路が両圧縮機の間に設け
られることになる。
【0024】その結果、小能力で小型の圧縮機を用い
て、全体を小型、軽量、コンパクトにできるとともに、
流路の出っ張りを無くして、全体を一層小型、軽量、コ
ンパクトできる。また、各部品の組み付けが簡単にな
り、コストダウンを図れるとともに、圧縮機と五方弁と
を接続する流路の出っ張りをなくせるので、他物が衝突
して流路が破断されることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を示す回路図である。
【図2】本発明の一実施例の酸素供給時の五方弁の構成
図である。
【図3】本発明の一実施例の吸着剤回生時の五方弁の構
成図である。
【図4】本発明の一実施例の斜視図である。
【図5】本発明の一実施例の要部の縦断正面図である。
【図6】本発明の一実施例の要部の縦断側面図である。
【図7】本発明の一実施例の要部の平面図である。
【図8】本発明の一実施例の要部の分解斜視図である。
【図9】本発明の他の実施例の要部の縦断正面図であ
る。
【図10】本発明の他の実施例の要部の縦断側面図であ
る。
【図11】本発明の他の実施例の要部の平面図である。
【図12】本発明の他の実施例の要部の分解斜視図であ
る。
【図13】従来例の構成を示す回路図である。
【図14】従来例の斜視図である。
【符号の説明】
A…圧縮機側出口 B…圧縮機側入口 1…吸気路 2…吸着タンク 3…酸素供給路 4…排気路 5,6…圧縮機 7…五方弁 9,10…吸気室 12,13…吐出室 19…ブロック 20…吸気側パイプ 21…分配室 22…出口通路 23…吸気側通気孔 24…吐出側パイプ 25…集合室 26…入口通路 27…吸気側通気孔 34,35…圧縮機 43…五方弁 36,37…吸気室 39,40…吐出室 38…吸気側パイプ 41…吐出側パイプ 42…ブロック 44…出口側通路 45…入口側通路 46…分岐部 47…集合部

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸素または窒素を選択的に吸着しうる吸
    着剤を充填した1基または2基以上の吸着床と、該吸着
    床に連結されたポンプ手段および該吸着床からの酸素濃
    縮空気を貯留するためのタンク手段を具備し、該ポンプ
    手段により該吸着床における圧力を変動せしめて吸着工
    程と脱着工程を繰り返すことにより原料空気から酸素濃
    縮空気を取り出すための吸着型酸素濃縮器において、該
    ポンプ手段と吸着床を連結するための導管手段の途中に
    自動的に作動しうる一体化した多連式ポペット型弁を具
    備せしめて該吸着工程と脱着工程とを繰り返すようにし
    たもので、該ポンプ手段が一つの電動機で駆動される二
    つの圧縮機部を有するものからなり、それぞれの吸気室
    と吐出室を連結するパイプ手段を持つ構造であって、該
    多連式ポペット型弁と該ポンプ手段の接続が該連結する
    パイプ手段の途中であることを特徴とした吸着型酸素濃
    縮器。
  2. 【請求項2】 吸着工程時には、該吸着床に供給される
    原料空気が多連式ポペット型弁を通過後、ポンプ手段の
    吸気室に入り、圧縮されて吐出室から該多連式ポペット
    型弁を通って該吸着床に供給され、脱着工程時には該吸
    着床から排出される空気が該多連式ポペット型弁を通っ
    て該吸気室に入り、吐出室から該多連式ポペット型弁を
    通って系外に排出される流路を持つ吸着型酸素濃縮器に
    おいて、該多連式ポペット型弁と該ポンプ手段の接続が
    実質上の最短距離を結ぶ連結パイプ手段の途中であるこ
    とを特徴とする請求項1記載の吸着型酸素濃縮器。
  3. 【請求項3】 該多連式ポペット型弁と該ポンプ手段の
    接続が実質上の最短距離を結ぶ連結パイプ手段がT字の
    形状をしたものである請求項1記載の吸着型酸素濃縮
    器。
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