JP2776997B2 - 酸素濃縮装置 - Google Patents
酸素濃縮装置Info
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Description
を分離して使用するための酸素濃縮装置に関するもので
ある。さらに詳細には、圧力変動吸着型酸素濃縮装置に
関するものであって、より高濃度の酸素濃縮気体が安定
して使用者に供給できるようにした改善された酸素濃縮
装置を提供するものである。
等の呼吸器系器官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1つに酸素吸入法がある。
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。
膜を用いた膜型酸素濃縮器と、窒素又は酸素を選択的に
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、本発明はこれらの酸素濃縮器等、なかでも吸着
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。
としては、コンプレッサーを用いた圧力変動吸着型酸素
濃縮装置がある。かかる装置は通常、窒素を選択的に吸
着し得る吸着剤を充填した吸着床にコンプレッサーで加
圧された圧縮空気を導入して加圧状態で窒素を吸着させ
ることによって酸素濃縮気体を得る吸着工程と、吸着床
の内圧を減少させて脱着を行なう工程を交互に行わせる
ことによって酸素濃縮気体を得るものである。この場合
に、吸着床からの酸素濃縮気体を一時的に貯留しておく
ためのサージタンクが使用され、サージタンク内に貯留
された酸素濃縮気体が吸着床の再加圧や、吸着床の脱着
のためのリンス用に用いられることが多い。
下流側に酸素濃縮気体用のサージタンクを用いたこれま
での圧力変動吸着型酸素濃縮装置では、特に高流量で酸
素濃縮気体を得ようとする際に、吸着工程の終了時近く
に吸着床で充分に窒素が吸着除去されないで窒素を比較
的多く含んだ酸素濃縮気体がサージタンクに流入しやす
くなり、結果としてサージタンクから使用に供するため
に取り出される酸素濃縮気体の酸素濃度が低くなりやす
い問題点があった。
までの酸素濃縮装置における問題点を解決することを目
的として鋭意研究した結果、酸素濃縮気体が吸着床から
サージタンク内に流れ込む際に、吸着工程の終期に流入
した気体とそれまでに流入した気体が混合しにくくなる
ようにサージタンクの構造を工夫することが非常に有効
であることを見い出し、本発明に到達したものである。
吸着し得る吸着剤を充填した吸着床と、該吸着床へ圧縮
空気を供給するためのコンプレッサー手段と、該吸着床
からの酸素濃縮気体を受け取り貯留するためのサージタ
ンク手段と、該サージタンク手段からの酸素濃縮気体を
使用に供するための酸素濃縮気体供給手段を備えた圧力
変動吸着型酸素濃縮装置において、少なくとも吸着工程
の後期に該サージタンク手段に流入した酸素濃縮気体が
その吸着工程のそれ以前に流入した酸素濃縮気体と実質
上混合しないようにしたサージタンク手段を用いたこと
を特徴とする酸素濃縮装置を提供するものである。
タンク手段が細管状をなすものである場合、サージタン
ク手段が上流側領域と下流側流域の間で酸素濃縮気体の
流路が長くなるように仕切り板を具備せしめたタンクか
らなる場合が含まれる。
に吸着し得る吸着剤を充填した吸着床と、該吸着床へ圧
縮空気を供給するためのコンプレッサー手段と、該吸着
床からの酸素濃縮気体を受け取り貯留するためのサージ
タンク手段と、該サージタンク手段からの酸素濃縮気体
を使用に供するための酸素濃縮気体供給手段を備えた圧
力変動吸着型酸素濃縮装置において、該サージタンク手
段が導管手段を介して該吸着床に対して並列に連結され
た複数のタンクからなり、該導管手段に各々のタンクに
対応した自動開閉弁手段を有し、該吸着床の吸着工程の
進行に応じて順次酸素濃縮気体がタンクに流入するよう
に該自動開閉弁手段の開閉を制御する制御手段を有し、
吸着工程の初期に近い状態での酸素濃縮気体が流入する
タンクに酸素濃縮気体供給手段が連結されたことを特徴
とする酸素濃縮装置を提供する。
も吸着工程の後期にサージタンク手段に流入した酸素濃
縮気体とそれ以前に流入した酸素濃縮気体が実質上混合
しないような構造としたサージタンク手段は、吸着床で
の吸着工程の後期に流入した酸素濃縮気体とそれ以前の
吸着工程で流入した酸素濃縮気体が実質上混合しないよ
うにした構造のものがよい。
間をいうが、終了時近くであって吸着工程の1/3の期
間等であってもよい。また「実質上混合しない」とは、
使用に供する酸素濃縮気体の濃度が実用的な範囲をこえ
て低下する程度までの混合が生じないことを意味する。
あげられ、その場合の細管の長さLと相当直径Deの比
L/Deが15以上、特に50以上のものが上流側と下
流側との混合が生じにくいので好ましい。尚、そこでの
圧力損失の増加防止の点からL/Deは1000以下が
実用上好ましい。尚、相当直径Deは、4×(流れの断
面積)/(浸辺長)で定義されるものである。
い具体例としては、筒状,ボックス状等のタンクの内部
に仕切り板を挿入したものがあげられる。その仕切り板
の構造はいかなるものであってもよく、仕切り板がない
場合の気体の流れ方向に垂直なものや、平行なものがあ
げられる。仕切り板の数としては1枚であってもよい
が、より効果を大きくなるために複数の場合が好まし
い。かかるサージタンク内における仕切り板がない場合
の気体流路長l1 と仕切り板を挿入した場合の気体の流
路長l2 の比l2 /l1 が2以上が好ましく、特に3以
上が好ましい。
ては、必要に応じて導管を介して直列に連結された複数
のタンクの組み合せがあげられる。この場合のタンクの
数としては、通常2〜6個が好ましい。
は、これらを組み合せたものであってもよい。さらに、
これらのサージタンク手段の少なくとも最下流側近く
に、酸素を吸着し得る吸着剤を充填して、サージタンク
手段から吸着床へ酸素濃縮気体を逆流させて吸着床の再
加圧等を行なう際に吸着工程終期の酸素濃縮気体を優先
して逆流させる効果を高めるようにしてもよい。
床に対して並列に連結された複数のタンクから構成され
るサージタンク手段を用いてもよい。この場合には、複
数のタンクは各々専用の自動開閉弁手段を具備した導管
手段で吸着床と連結されており、吸着床の吸着工程の進
行に対応して、順次別々のタンクに酸素濃縮気体が流入
するように、各々の自動開閉弁手段の開閉を制御するた
めのマイクロコンピューター等の制御手段が具備されて
いることが望ましい。また吸着工程の初期に近い時点で
の酸素濃縮気体が流入するタンクに酸素濃縮気体供給手
段が連結されていることが好ましい。
制御して、吸着床の再加圧工程や脱着工程において、吸
着工程の終期での酸素濃縮気体が優先して吸着床に逆流
するするようにすることが望ましい。
数のタンクの個数としては、2〜5が好ましく、特に2
個又は3個が実用上好ましい。さらに、少なくとも酸素
濃縮気体供給手段の連結されたタンク内に酸素を吸着し
得る吸着剤を充填することが、そのタンクの容積を小さ
くしたり、そのタンクの圧力変化を小さくする等の点で
実用上好ましい。
素よりも窒素を選択的に吸着し得るものであれば、いか
なるものであってもよく、例えばモレキュラーシーブゼ
オライト5A,13Xなどやそれらを改質したものがあ
げられる。またサージタンク内に充填される吸着剤は酸
素を吸着し得るものであればいかなるものでもよく、例
えば上記のゼオライトやモレキュラーシーブカーボン等
があげられる。
以上のいずれであってもよいが、医療用の小型の酸素濃
縮装置の場合には2基以下が好ましく、特に1基の場合
が装置全体にコンパクトにしやすい点で優れている。
圧工程や脱着工程でのリンス等のために、サージタンク
手段の酸素濃縮気体が吸着床に逆流するような構成にな
っていることが発明の効果を発揮するうえで望ましい。
に限定されるものではなく、例えば家庭等で使用される
医療用等の用途に適している。
明の酸素濃縮装置の具体的態様例についてさらに詳細に
説明する。
施態様の1例を示したものである。同図において、吸着
床1は酸素よりも窒素を吸着しやすいモレキュラーシー
ブ5A等の吸着剤10が充填されたものであり、リリー
フバルブ25を備えたコンプレッサー4が流路切換弁で
ある2連式ポペット型弁5を介して導管によって吸着床
1に連結されており、さらにサージタンク2が自動開閉
弁12を介して導管によって吸着床1に連結されてい
る。また流路切換弁5には吸気マフラー等を備えた吸気
用導管と排気マフラー等を備えた排気用導管が設けられ
ている。さらにサージタンク2には、減圧弁19等を備
えた酸素濃縮空気取出し用導管23が設けられている。
尚この導管23には、さらに自動開閉弁18,除菌フィ
ルター20,流量設定器22,加湿器7,鼻カニューラ
(図示せず)等が具備されていることが実用上好まし
い。尚、かかる導管手段及びこれらに具備されたもの
が、通常本発明にいう酸素濃縮気体供給手段を構成す
る。
タンク2の内部に、開口部15を有した仕切り板16
を、開口部の位置が交互になるようにして多数配置させ
ることによって、導管13から酸素濃縮気体が順次サー
ジタンク2に流入して、先に流入した気体が後に流入し
た気体と混合にしにくくしたこと、即ち、吸着工程の終
期における酸素濃度がやや低くなった酸素濃縮気体がサ
ージタンクに流入してもそれ以前に流入した所定の高い
酸素濃度の酸素濃縮気体と実質上混合しにくくしたこと
を特徴としている。この様なサージタンク2を採用する
ことによって、吸着工程の終期における酸素濃縮気体が
優先的に吸着床に逆流するようになり、使用に供する酸
素濃縮気体の酸素濃度が低下しにくくなる。
は、電磁弁12,18を開いた状態で、図1の如く弁5
を介してコンプレッサー4により加圧空気を吸着床1に
導入して窒素を吸着させ、得られた酸素濃縮気体が導管
13を介してサージタンク2に貯留される。尚、図1の
サージタンク2は便宜のためその断面図で模式的に示し
たものである。サージタンク2に貯留された酸素濃縮気
体は、減圧弁19により調圧された後、除菌フィルター
20により除菌され、流量設定器22により所定の流量
に設定され、加湿器7により加湿され、導管23に連結
された鼻カニューラを経て呼吸器疾患の患者等に供給さ
れる。所定時間吸着を続けた後、弁12を閉じて、弁5
を切り換えることによってコンプレッサー4を真空ポン
プとして使用して、吸着床1内の圧力を減圧して脱着を
行なう。所定の時間脱着を行なった後、弁5を切り換え
て加圧空気を吸着床1に導入せしめ、さらには弁12を
開いてサージタンク2から酸素濃縮気体を逆流させるこ
とによって、吸着床を再加圧したうえで、引続き加圧空
気を吸着床1に導入しながら吸着工程を実施する。以下
順次これらの工程を繰り返す。
4を冷却するための冷却風を流すためのものである。
ージタンク手段が細管状のもの30である場合を示す。
例えば直径Dが32mmφ、長さが3.9mの細管をサー
ジタンクとして用いた図1の酸素濃縮装置では93%の
酸素濃度の気体が得られた。尚直径Dが104mmφ、高
さが370mmの空筒状のサージタンクを用いた同様の酸
素濃縮装置では、90.4%と少し低めの酸素濃度の気
体が得られた。
ましく用いられるサージタンク31を示したものであ
り、タンク31の中に放射状に配置した4枚の仕切り板
311が収納されている。尚、仕切り板311は、交互
に上部又は下部にすき間312が出来るように収納され
ており、酸素濃縮気体が、図3に示す如く、各すき間3
12を通って仕切られた空間を順次通過する。
の一例であって、円筒上のタンク32において、うずま
き状の仕切り板321が収納されたものである。
利に用いられる吸着床に対して並列した3個のタンク3
4,35,36からなるサージタンク手段を示したもの
である。マイクロコンピューター等の制御手段によっ
て、吸着工程の初期に電磁弁37を開き、中期に電磁弁
38を開き、終期に電磁弁39を開いて、各期間毎の酸
素濃縮気体を別々にタンク34,35,36に流入させ
る。さらに吸着床の再加圧や脱着のためのリンスの際に
吸着床に酸素濃縮気体を吸着床に逆流させる場合に、電
磁弁39,38,37の順に開くようにすることが望ま
しい。尚、図5の如く、タンク34に酸素を吸着し得る
吸着剤を充填すれば、より高濃度の酸素濃縮気体を使用
に供することが容易にできる。
酸素濃縮気体が安定して使用者に供給できるようにした
ものである。
模式的に示した概略フローチャート。
ージタンク手段。
方向に仕切り板を有したサージタンク手段。
の仕切り板を有したサージタンク手段。
からなるサージタンク手段。
Claims (4)
- 【請求項1】酸素よりも窒素を選択的に吸着し得る吸着
剤を充填した吸着床と、該吸着床へ圧縮空気を供給する
ためのコンプレッサー手段と、該吸着床からの酸素濃縮
気体を受け取り貯留するためのサージタンク手段と、該
サージタンク手段からの酸素濃縮気体を使用に供するた
めの酸素濃縮気体供給手段を備えた圧力変動吸着型酸素
濃縮装置において、該サージタンク手段が細管状をなす
ものであり、その細管の長さLと相当直径Deの比L/
Deが15以上、1000以下であることを特徴とする
酸素濃縮装置。 - 【請求項2】酸素よりも窒素を選択的に吸着し得る吸着
剤を充填した吸着床と、該吸着床へ圧縮空気を供給する
ためのコンプレッサー手段と、該吸着床からの酸素濃縮
気体を受け取り貯留するためのサージタンク手段と、該
サージタンク手段からの酸素濃縮気体を使用に供するた
めの酸素濃縮気体供給手段を備えた圧力変動吸着型酸素
濃縮装置において、該サージタンク手段が、上流側領域
と下流側領域の間で酸素濃縮気体の流路が長くなるよう
に仕切り板を具備せしめたタンクであり、該サージタン
ク手段内における仕切り板がない場合の気体流路長l 1
と仕切り板を挿入した場合の気体の流路長l 2 の比l 2
/l 1 が2以上であることを特徴とする酸素濃縮装置。 - 【請求項3】該サージタンク手段が、放射状に配置した
複数の該仕切板が収納されていることを特徴とする、請
求項2に記載の酸素濃縮装置。 - 【請求項4】該サージタンク手段が、渦巻き状の該仕切
板が収納されていることを特徴とする請求項2に記載の
酸素濃縮装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3063738A JP2776997B2 (ja) | 1991-03-06 | 1991-03-06 | 酸素濃縮装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3063738A JP2776997B2 (ja) | 1991-03-06 | 1991-03-06 | 酸素濃縮装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05212116A JPH05212116A (ja) | 1993-08-24 |
JP2776997B2 true JP2776997B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=13238056
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3063738A Expired - Lifetime JP2776997B2 (ja) | 1991-03-06 | 1991-03-06 | 酸素濃縮装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2776997B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107714358A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-02-23 | 潍坊潍医医院 | 一种氦氧混合自动供气系统 |
CN111494762B (zh) * | 2020-04-22 | 2023-03-21 | 中国人民解放军陆军军医大学第二附属医院 | 一种智能控氧呼吸器 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59160514A (ja) * | 1983-02-28 | 1984-09-11 | Hidenobu Toyotomi | 空気中の酸素の分離濃縮装置 |
-
1991
- 1991-03-06 JP JP3063738A patent/JP2776997B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05212116A (ja) | 1993-08-24 |
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