JPH04136753A

JPH04136753A - 酸素濃縮装置

Info

Publication number: JPH04136753A
Application number: JP2256985A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Obata; 大介小畠
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1992-05-11
Anticipated expiration: 2013-09-17
Also published as: JP2798493B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、大気から酸素濃度の高められた酸素濃縮空気
を分離回収し使用に供するための酸素濃縮装置に関する
。さらに詳細には、分離回収された酸素濃縮空気中の酸
素濃度を効率的に測定し得る酸素濃度測定手段を具備せ
しめた酸素濃縮装置を提供するものである。

〈従来技術〉近年、ぜんそく、肺気腫症、慢性気管支炎等の呼吸器系
器官の疾患に苦しむ患者が多く、その好適な治療法の１
つに酸素療法がある。

かかる酸素療法に用いられる酸素源としては、従来酸素
ボンベが用いられていたが、最近になって空気中から酸
素濃縮空気を取得する酸素濃締装置が開発されたので、
それを用いた酸素療法が大巾に普及するようになってき
ている。

酸素濃縮装置には、気体選択吸着剤を酸素濃縮機能部に
用いた吸着型酸素濃縮装置と気体選択透過膜を酸素濃縮
機能部として用いた脱型酸素濃縮装置の両方があるが、
これらは病院や家庭において長期間にわたって使用する
必要があり、また所定の濃度まで酸素が濃縮された酸素
濃縮空気が使用者に供給されている必要がある。

しかしながら、長期にわたって所定の濃度の酸素濃縮空
気を供給し続けることは、例えば酸素濃縮機能部その他
の部材の機能低下環のために困難になる場合があり得る
。このような場合には、所定の濃度の酸素濃縮空気が供
給されにくいことを的確に把握して、機能低下した部材
の修理、交換を迅速に行なうことが望まれる。

そのためには、酸素濃縮空気中の濃度を測定する必要が
ある。これまで、酸素濃縮装置に濃縮酸素の濃度測定手
段を組み込んだものがいくつか提案されてきている。即
ち、特開昭５７−６７００４号公報には、吸着型酸素濃
縮装置において、濃縮酸素の濃度を検知し、あらかじめ
設定しておいた酸素濃度の下限値よりも低い濃度が検知
された場合に圧縮機の稼動を停止するようにしたものが
提案されている。また特開昭５９−１６５２３号公報に
は、脱型酸素富化装置において、固体電解質等の酸素濃
度検出器を備えたものが提案されている。

〈発明が解決しようとする課題〉これまでの酸素濃度測定手段を具備した酸素濃縮装置で
は、酸素濃度検出手段における酸素センサーを、酸素濃
度の高められた雰囲気中に長時間にわたってさらすこと
になる。

例えばセラミック状のジルコニア式酸素すンサーの場合
、連続的に高い温度を維持して、酸素濃度を検知しよう
とするものであり、酸素濃度に比例してセンサーに流れ
る電流値が増加することを利用し酸素濃度を測定するも
のであるからして、高濃度で測定する程酸素センサーの
電流が増加する。また、酸素センサーの電流が多くなる
とセンサー素子の劣化は早く進み寿命は短くなる。

すなわち、酸素濃縮装置のごとく、酸素濃度の高められ
た雰囲気中で長時間にわたって使用する酸素センサーは
、劣化が早く進み、寿命は使用する酸素濃度に逆比例す
る。

例えば、大気中（２１％ｑ中）で使用して、１年の寿命
であれば９０％ｑ中で使用すると、１年×２１／９０÷
２．８ケ月で使用不可能となる。そのため、例えば酸素
センサーの交換を頻繁に行なわなければならない問題が
ある。なお、かかる酸素センサーの交換は、作業の面と
必要経費の面の両方から、使用者等の大きな負担になり
やすい。

〈課題を解決するための手段〉本発明者は、これまでに提案されている酸素濃度測定手
段を具備した酸素濃縮装置におけるかかる問題点を解決
することを目的として鋭意研究した結果、酸素濃度測定
手段に常時通電するのではなくて、必要に応じて定期的
にまたは任意の時期においてのみ酸素濃度測定手段に通
電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。

即ち、本発明は、空気から酸素濃度の高められた酸素濃
縮気体を分離するため酸素濃縮機能部と、該酸素濃縮機
能部からの酸素濃縮気体を使用に供するための供給手段
に導くための導管手段を有した酸素濃縮装置において、
該導管手段の途中または該導管手段から分岐した補助導
管手段の途中に配置された酸素濃縮気体の酸素濃度測定
手段と、該酸素濃縮気体の酸素濃度を間歇的に測定する
ために該酸素濃度測定手段に間歇的に通電するための通
電制御手段とを具備せしめ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。

また、かかる本発明には、該酸素濃度測定手段が、ジル
コニア式酸素センサーを具備したものである酸素濃縮装
置が含まれる。

さらに本発明には、該酸素濃度測定手段の酸素センサー
が筒状部材の軸方向の一端に気密的に取り付けられ、該
筒状部材の他端がシールされておリ、該他端の近くの筒
状部材に該導管手段が取り付けられている酸素濃縮装置
が含まれる。

さらに本発明には、該酸素濃度測定手段が、該通電手段
によって通電を開始した後、所定の時間経過後において
測定された酸素濃度を酸素濃度測定値として採用するも
のである酸素濃縮装置が含まれる。

以下に、必要に応じて図面を用いながら、本発明につい
て更に詳細に説明する。

第１図は本発明の１実施態様である吸着床１個を用いた
圧力変動吸着型の酸素富化器の主なる構成要素とその連
結状態を模式的に例示したものである。即ち原料空気Ａ
がソレノイド式４方切換弁４の流路２１を通り圧縮機３
により圧縮された後、切換弁４の流路２２を通り酸素濃
縮機能部である吸着床１に供給される。この吸着床１で
窒素が吸着されて酸素濃度が例えば９０体積％以上の酸
素富化気体が電磁弁５を通り貯留タンク２に流入する。

さらに貯留タンクから減圧弁７，８を経て除菌フィルタ
ー９を通り流量調節器１１を経た後、酸素富化基体とし
て使用に供される。また吸着床１を脱着する工程では、
電磁弁５を閉じて、切換弁４を切り換えて、吸着床１の
中の酸素貧化気体等を流路２３を通して圧縮機を減圧手
段として用いて切換弁４の流路２４からＢとして放出す
る。このように切換弁４と電磁弁５を調節することによ
って圧力変動型吸着分離を行なうものである。なお圧縮
機及びそれに付随した電導機をファン１４による大気流
れ（Ｅ−Ｆとしてその流路を示す）で冷却する。

またＣなる酸素富化気体は、通常は水中バブリング方式
の加温器を通して加温された後、使用に供するための供
給手段である鼻カニユーラ等により使用者の鼻腔等に供
給される。

かかる酸素濃縮装置の酸素濃縮気体を使用に供するため
の供給手段まで導くための導管手段１０において、酸素
濃度測定手段１２が具備され、さらにそれに間歇的に通
電するようにするための通電制御手段等を具備した制御
手段１３が具備されている。

この酸素濃度測定手段１２には、限界電流測定タイプの
セラミック状のジルコニア型酸素センサーが第２図の如
く組み込まれたものが精度等の点で好ましく、通電によ
って約４００℃程度に加熱された状態で、酸素濃度の測
定がなされる。なお、酸素センサーとしては、セラミッ
ク状のジルコニア型酸素センサーを濃淡による起電力測
定の方式で用いるものや、磁気式酸素センサー、薄膜式
酸素センサー等もあげられる。

また制御手段１３には、間歇的通電の制御手段としての
機能の他、あらかじめ下限酸素濃度を設定しておいてそ
の下限値よりも測定値が低くなった場合に自動的に圧縮
機３を停止するようにするための機能を有していてもよ
い。

さらに、制御手段１３において、間歇的通電を開始した
時点から、例えば２〜５分程度の所定時間経過後におけ
る酸素濃度測定値を適正に測定された酸素濃度の値とし
て採用するようにできる機能を具備させることが望まし
い。

かかる機能は、間歇的通電のために生ずる通電開始直後
における不安定な測定値を酸素濃度として採用しないよ
うにして、測定精度を高くするうえで特に有効である。

本発明の酸素濃縮装置の酸素濃度測定手段における酸素
センサーとしては、例えば第１図の導管手段１０におい
て、第２図に示す如く、円筒状部材３０の上端部にプリ
ント基板くガラスエポキシ）３２に固定されて酸素セン
サー３１が収納されたものが好ましい。同図において、
プリント基板３２は、Ｏリング３８を介してネジ込み押
え部材３３により筒状部材３０に気密的に固定され、ま
た筒状部材３０の下端部は気密部材３４でシールされて
おり、下端部近くにおいて第１図の導管手段１０に連結
するためのジヨイント部材３５．３６が固定されており
、酸素センサー３１の上端にコード３７の連結端部が設
けられている。なお、かかる筒状部材３０の内径が例え
ば２０薗程度であり、ジヨイント部材３５と酸素センサ
ー３１の上端部の間の距離が例えば２０〜３０ｍｍ程度
のものが実用的である。

本発明の酸素濃縮装置の酸素濃度測定手段は、第２図の
如き構造で酸素センサーを、第１図の如く酸素濃縮空気
を使用に供するための導管手段に直接取り付けた拡散式
のものが取付けが容易である等から好ましい。その他の
取付は方式として、第３図の如く、かかる導管手段１０
から補助導管手段を分岐させて、その補助導管手段の途
中等に酸素センサーを具備させてもよい。即ち第３図（
伯は、補助導管手段４１にオリフィス手段４２及び酸素
センサー４３が取り付けられた分流方式を示しており、
第３図（ロ）も同様に、補助導管手段４４にオリフィス
手段４５及び酸素センサーが取り付けられた廃棄方式を
示している。なお第３図（ロ）の場合の補助導管の先端
部は開放された状態にある。

本発明の酸素濃縮装置の酸素濃縮機能部としては、前記
した如く酸素又は窒素の選択吸着能を有した吸着剤を用
いる場合の他、酸素選択透過性膜を用いる場合もあげら
れる。なお吸着型酸素濃縮器の場合に、前記の如く吸着
床が１個であってもよいが、２個等の複数個を並列に用
いるもの等であってもよい。

また本願発明の酸素濃縮装置は、特願平１−２８４０４
７号の出願明細書に記載される如く電話回線等の通信手
段を用いた酸素濃縮装置のモニタリングシステムにおい
て、酸素濃度をモニタリングの対象とする場合に特に有
効である。即ち、通信手段によって遠隔地から酸素濃度
測定時期を指定し、その時期に限って酸素濃度測定手段
に通電を行なって酸素濃度を測定し、自動的に酸素濃度
の測定値を通信手段によって送信するようにできる。

〈発明の効果〉本発明の酸素濃縮装置は、用いられている酸素センサー
の寿命を大巾に延長することができ、結果的に長期間に
わたる安定した濃縮運転を容易にする効果を奏するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の酸素濃縮装置の実施態様を模式的に
例示したものである。第２図は、第１図において用いら
れる酸素センサーの設置方式の具体例を断面図で示した
ものである。第３図は本発明の酸素濃縮装置における酸
素濃度測定手段としての酸素センサーの設置方式を例示
したものである。第２図第１図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）空気から酸素濃度の高められた酸素濃縮気体を分
離するため酸素濃縮機能部と、該酸素濃縮機能部からの
酸素濃縮気体を使用に供するための供給手段に導くため
の導管手段を有した酸素濃縮装置において、該導管手段
の途中または該導管手段から分岐した補助導管手段の途
中に配置された酸素濃縮気体の酸素濃度測定手段と、該
酸素濃縮気体の酸素濃度を間歇的に測定するために該酸
素濃度測定手段に間歇的に通電するための通電制御手段
とを具備せしめたことを特徴とする酸素濃縮装置。
（２）該酸素濃度測定手段の酸素センサーが筒状部材の
軸方向の一端に気密的に取り付けられ、該筒状部材の他
端がシールされており、該他端の近くの筒状部材に該導
管手段が取り付けられている請求項１の酸素濃縮装置。
（３）該酸素濃度測定手段が、ジルコニア式酸素センサ
ーを具備したものである請求項１の酸素濃縮装置。
（４）該酸素濃度測定手段が、該通電手段によって通電
を開始した後、所定の時間経過後において測定された酸
素濃度を酸素濃度測定値として採用するものである請求
項１の酸素濃縮装置。