JPH11309328A - 酸素濃縮機 - Google Patents
酸素濃縮機Info
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- JPH11309328A JPH11309328A JP10121137A JP12113798A JPH11309328A JP H11309328 A JPH11309328 A JP H11309328A JP 10121137 A JP10121137 A JP 10121137A JP 12113798 A JP12113798 A JP 12113798A JP H11309328 A JPH11309328 A JP H11309328A
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Abstract
を低減する。 【解決手段】 第1吸着筒2に入口弁5を介してコンプ
レッサ1によって空気を供給した後、入口弁5を閉じて
空気供給を停止する。その状態でコンプレッサ1に接続
されたコンプレッサ排気弁11を開き、コンプレッサ1
内を減圧する。このように減圧した状態でコンプレッサ
1を運転する。
Description
等に対して在宅酸素療法を行なうための酸素濃縮機に関
し、特に空気中の窒素を吸着剤に吸着させて分離し、濃
縮した酸素を含む製品ガスを取出す圧力変動吸着型(P
SA)酸素濃縮機に関するものである。
を選択的に吸着し得る吸着剤を含む吸着室と、吸着室に
空気を供給するコンプレッサと、吸着室から取出された
酸素濃縮ガスを貯留するガス貯留手段と、ガス貯留手段
から酸素濃縮ガスを取出すガス取出手段とを備える。
用者によって適宜調節される。たとえば、1リットル/
分で取出される場合もあれば、3リットル/分で取出さ
れる場合もある。
機においては、製品ガスの最大取出流量に対応できるよ
うにコンプレッサ能力を最大取出流量に合わせて設定し
ていた。コンプレッサは、製品ガス取出流量の大小にか
かわらず、設定された能力のままで連続運転される。
出流量が少ない場合(たとえば3リットル/分以下)に
おいてもコンプレッサ能力は一定であるため、製品ガス
取出流量が少ないときにはコンプレッサは過剰能力で運
転されることになる。つまり、過剰電力が消費されたこ
とになる。
ためになされたものである。この発明の目的は、酸素濃
縮機の消費電力を低減することにある。
縮機は、1対の吸着室と、コンプレッサと、ガス取出手
段と、空気供給停止手段と、減圧手段とを備える。1対
の吸着室は、空気中から窒素を選択的に吸着する吸着剤
を含む。コンプレッサは、1対の吸着室に空気を供給す
る。ガス取出手段は、1対の吸着室から酸素濃縮ガスを
取出す。空気供給停止手段は、酸素濃縮ガスの取出量に
応じて吸着室への空気供給を停止する。減圧手段は、空
気供給停止手段により空気の供給が停止されたのに応じ
てコンプレッサ内を減圧する。
とにより、ガスの取出量が少ない場合に吸着室への空気
供給を停止できる。このとき、減圧手段を備えることに
より、空気の供給停止中にコンプレッサ内を減圧でき
る。それにより、コンプレッサを低負荷で運転でき、消
費電力低減が図れる。
圧手段は、コンプレッサに接続され該コンプレッサ内の
空気を排出するコンプレッサ排気弁を含む。
とにより、コンプレッサ内の空気をたとえば大気中に直
接排出することができる。この場合には、コンプレッサ
を無負荷状態で運転でき、消費電力を大幅に低減するこ
とができる。
圧手段は、酸素濃縮ガスの取出量に応じてコンプレッサ
排気弁を開く時間を制御するコンプレッサ排気弁開閉制
御手段を備える。
えることにより、酸素濃縮ガス(製品ガス)の取出量に
応じてコンプレッサ排気弁を開く時間を制御でき、より
効果的に消費電力低減が図れる。
ッサと1対の吸着室とを結ぶガス流路を開閉する1対の
入口弁と、1対の吸着室からガスを排出するガス流路を
開閉する1対の排気弁とを備える。そして、上記減圧手
段は、脱着工程後の一方の吸着室に通じるガス流路を開
閉する一方の入口弁および排気弁を開く入口弁・排気弁
開閉制御手段を含む。
着工程後の吸着室側の入口弁および排気弁を開くことが
でき、それらを通してコンプレッサ内の空気を排出でき
る。つまり、上記入口弁および排気弁を減圧手段として
使用することができる。この場合にも、コンプレッサを
低負荷で運転でき、消費電力低減が図れる。なお、上記
コンプレッサ排気弁と上記入口弁および排気弁を併用し
てもよく、この場合には効率的にコンプレッサ内を減圧
でき、より一層の消費電力低減が図れる。
ッサと1対の吸着室とを結ぶ第1ガス流路と、1対の吸
着室からガスを排出する第2ガス流路とを開閉する切換
弁を備える。この切換弁は、吸着室への空気の供給を停
止する空気供給停止弁を含む。このとき、上記減圧手段
は、空気供給停止弁に設けられコンプレッサと第2ガス
流路とを接続してコンプレッサ内の空気を排出するコン
プレッサ排気通路を含む。
ことにより、切換弁を切換操作して吸着室への空気の供
給を停止することができる。ここで、空気供給停止弁に
コンプレッサ排気通路を設けることにより、このコンプ
レッサ排気通路を通してコンプレッサ内の空気を排出す
ることができる。つまり、吸着室への空気の供給停止中
に、コンプレッサ内を減圧できる。それにより、上述の
場合と同様に、消費電力低減が図れる。
の作動時にコンプレッサに印加する電圧値を下げる電圧
制御手段を備える。
り、減圧手段の作動時にコンプレッサに印加する電圧値
を下げることができる。それにより、さらに効果的に消
費電力低減が図れる。
の発明の実施の形態について説明する。
の形態1における酸素濃縮機の概略構成図である。図1
に示すように、酸素濃縮機は、コンプレッサ1と、第1
吸着筒2と、第2吸着筒3と、アキュムレータタンク4
と、入口弁5,6と、排気弁7,8と、加圧弁9と、チ
ェック弁10と、コンプレッサ排気弁11とを備える。
ぞれ、空気中から窒素を選択的に吸着し得る吸着剤を含
む。コンプレッサ1は、モータによって駆動され空気を
第1吸着筒2および第2吸着筒3に供給する。第1吸着
筒2および第2吸着筒3から取出された酸素濃縮ガス
は、アキュムレータタンク4に貯留される。このアキュ
ムレータタンク4に貯留された酸素濃縮ガスは、図示し
ていないガス取出手段によって製品ガス(酸素)として
取出される。
ッサ1と第1および第2吸着筒2,3を結ぶガス流路を
開閉する。排気弁7および8は、それぞれ、第1および
第2吸着筒2,3からガスを排出するガス流路を開閉す
る。加圧弁9は、第1吸着筒2と第2吸着筒3とを結ぶ
ガス流路を開閉する。チェック弁10は、第1および第
2吸着筒2,3から取出された所定圧のガスがアキュム
レータタンク4へ向かって流れるのを許容するが、逆方
向への流れを禁止する。
1と接続され、コンプレッサ1内の空気を外部に放出す
る。このコンプレッサ排気弁11を備えることにより、
コンプレッサ1の運転中にコンプレッサ1内の空気を外
部に排出することができ、コンプレッサ1を低負荷で運
転できる。たとえば、コンプレッサ排気弁11を開くこ
とによってコンプレッサ1を大気開放した場合には、コ
ンプレッサ1を無負荷で運転でき、大幅な消費電力低減
が図れる。
有する酸素濃縮機の運転サイクルについて説明する。図
2〜図5は、製品ガスの小流量時と大流量時における運
転サイクルを示す図である。
量時と小流量時では運転サイクルが異なっている。より
詳しくは、製品ガス流量が少ない場合にのみコンプレッ
サ1の負荷を低減する運転サイクルで酸素濃縮機1を運
転している。
を6つのステップに分け、各ステップについて具体的に
説明する。なお、本発明の特徴である小流量時の運転サ
イクルを主として説明し、大流量時の運転サイクルにつ
いては小流量時のものと異なる場合にのみ言及する。
入口弁5および加圧弁9を開き、それ以外の弁を閉じ
る。それにより、コンプレッサ1から供給される空気
は、入口弁5を通って第1吸着筒2内に供給される。こ
のとき、第2吸着筒3から取出される酸素濃縮ガスはチ
ェック弁10を通ってアキュムレータタンク4へ送られ
るとともに、加圧弁9を通って第1吸着筒2にも送られ
る。
入口弁5および排気弁8を開き、それ以外の弁を閉じ
る。この段階で、第1吸着筒2内において窒素を吸着剤
に吸着させる。第1吸着筒2から取出される酸素濃縮ガ
スは、チェック弁10を通ってアキュムレータタンク4
に送られる。一方、第2吸着筒3内の窒素リッチのガス
は排気弁8を通って減圧排気される。
入口弁6、排気弁8およびコンプレッサ排気弁11を開
き、他の弁を閉じる。それにより、第1吸着筒2への空
気供給が停止され、同時にコンプレッサ1内が減圧され
る。その結果、コンプレッサ1は、低負荷で運転される
こととなる。また、コンプレッサ1内の空気は、入口弁
6、脱着工程後の吸着筒3および排気弁8を通して排出
される。そのため、効率的にコンプレッサ1内の空気を
排出でき、コンプレッサ1内を早期に減圧できる。な
お、図4に示すように、入口弁6を閉じてもよい。この
場合には、コンプレッサ排気弁11からのみコンプレッ
サ1内の空気が排出される。
うに、入口弁5および加圧弁9を開き、他の弁を閉じ
る。それにより、第1吸着筒2から取出される酸素濃縮
ガスはアキュムレータタンク4へ送られるとともに、加
圧弁9を通って第2吸着筒3へ送られる。
入口弁6および加圧弁9を開き、他の弁を閉じる。第1
吸着筒2から取出される酸素濃縮ガスはアキュムレータ
タンク4へ送られると同時に、加圧弁9を通って第2吸
着筒3へも送られる。第2吸着筒3へは、入口弁6を通
して空気が供給される。
口弁6および排気弁7を開き、他の弁を閉じる。それに
より、第1吸着筒2内の窒素リッチのガスを排気弁7を
通して減圧排気し、第2吸着筒3から酸素濃縮ガスをチ
ェック弁10を通してアキュムレータタンク4へ送る。
入口弁5、排気弁7およびコンプレッサ排気弁11を開
き、他の弁を閉じる。それにより、ステップの場合と
同様にコンプレッサ1の低負荷運転を行なえる。このス
テップの場合でも、ステップにおける入口弁6の場
合と同様に、入口弁5を閉じてもよい。
うに、入口弁6および加圧弁9を開き、他の弁を閉じ
る。それにより、第2吸着筒3から酸素濃縮ガスをアキ
ュムレータタンク4へ送るとともに、加圧弁9を通して
第1吸着筒2へも送る。
て酸素濃縮機を運転した場合の第1および第2吸着筒
2,3内とコンプレッサ1内の圧力変化を示す。
排気を行なうことにより、コンプレッサ1内の圧力が減
じられているのがわかる。このコンプレッサ1の直接排
気は、図6に示すように、吸着・脱着サイクルの1/2
サイクルに1回の割合で行なう。また、直接排気時間
は、製品ガス流量に応じて適宜調整する。この直接排気
時間を長くすることにより、低負荷でのコンプレッサ1
の運転時間を長くでき、消費電力を大幅に低減できる。
費電力例を示す。なお、表1には、後述する5方弁を備
える場合も併記する。
酸素流量を5リットル/分から3リットル/分に変更し
ても消費電力はほとんど変わらないが、コンプレッサ1
の直接排気を行なうことにより、消費電力を大幅に低減
できることがわかる。
ローチャートを示している。起動時には、酸素濃縮機は
初期設定条件で運転される(S1)。取出す製品ガス中
の酸素濃度を短時間で設定値にまで上昇させるために、
起動時にコンプレッサ能力は最大に設定する。
出流量に応じた運転サイクルが決定される(S2,S
3)。
ットル/分の場合には大流量とみなし、3リットル/分
以下の場合には小流量とみなして各流量に応じた運転サ
イクルが選択される。大流量時には、図5に示す運転サ
イクルに従って入口弁5,6および排気弁7,8を開閉
制御する(S5)。小流量時には、製品ガス取出流量に
応じてコンプレッサ直接排気時間を決定し(S4)、そ
れに応じて入口弁5,6、排気弁7,8およびコンプレ
ッサ排気弁11を図4に示すように開閉制御する(S
5,S6)。
ッサ1の低負荷運転を行なう際には、コンプレッサ1に
印加する電圧値を一時的に下げるように制御してもよい
(S7)。それにより、より一層の消費電力低減が図れ
る。
れれば(S8)、それに応じた運転サイクルが決定され
る。なお、製品ガス取出流量を増加する方向へ切換えた
場合には、一旦最大流量の運転サイクルにて任意の時間
運転し、その後製品ガス取出流量に応じた運転サイクル
に戻す。
ける酸素濃縮機の特徴的構成について総括する。図9
は、本実施の形態1における酸素濃縮機の特徴的構成を
示すブロック図である。
酸素濃縮機は、ガス取出手段(図示せず)を介して取出
される製品ガスの流量を決定する製品ガス取出流量決定
手段20と、製品ガス取出流量に応じて運転サイクルを
決定する運転サイクル決定手段23と、製品ガス取出流
量に応じてコンプレッサ1からの空気の直接排気時間を
決定するコンプレッサ直接排気時間決定手段24と、入
口弁5,6および排気弁7,8を開閉制御する入口弁・
排気弁開閉制御手段25と、コンプレッサ1内を減圧す
る第1減圧手段27aおよび第2減圧手段27bと、コ
ンプレッサ1へ印加する電圧値を制御する電圧制御手段
29とを備える。
量入力手段21と、流量調整手段22とを含む。また、
入口弁・排気弁開閉制御手段25は、空気供給停止手段
26と第2減圧手段27bとを備える。空気供給停止手
段26は、入口弁5あるいは6の少なくとも一方により
構成され、第1あるいは第2吸着筒2,3へのコンプレ
ッサ1からの空気供給を停止する。この空気供給停止手
段26は、コンプレッサ直接排気時間決定手段24と接
続され、それにより決定された時間だけ空気供給を停止
する。
の圧力を減じるためのものであり、脱着工程後の第1あ
るいは第2吸着筒2,3に接続される入口弁5,6およ
び排気弁7,8により構成される。この入口弁5,6お
よび排気弁7,8を通して、第1あるいは第2吸着筒
2,3への空気供給停止中にコンプレッサ1内の空気を
外部に排出できる。
弁11と、このコンプレッサ排気弁11の開閉制御を行
なうコンプレッサ排気弁開閉制御手段28とを含む。こ
の第1減圧手段27aは、空気供給停止手段26および
コンプレッサ直接排気時間決定手段24に接続され、第
1あるいは第2吸着筒2,3への空気供給停止中にコン
プレッサ排気弁11を製品ガス取出流量に応じた時間だ
け開き、コンプレッサ1内の空気を外部に排出する。そ
れにより、コンプレッサ1内を減圧する。
圧制御手段29が接続される。それにより、第1あるい
は第2減圧手段27a,27bの作動中にコンプレッサ
1に印加する電圧値を下げることができる。
を双方とも使用することが好ましいが、いずれか一方の
みを使用してもよい。また、本実施の形態1では、減圧
手段として入口弁・排気弁開閉制御手段25およびコン
プレッサ排気弁11等を挙げたが、コンプレッサ1内を
減圧できるものであれば他の手段を用いてもよい。
用いて、この発明の実施の形態2について説明する。図
10は、本実施の形態2における酸素濃縮機の概略構成
を示す図である。
は、第1および第2吸着筒2,3とコンプレッサ1間に
5方弁(5ポート3位置切換弁)12を設けている。5
方弁12は、中央部に空気供給停止弁12aを有する。
それ以外の構成に関しては図1と同様である。
スの小流量時における運転サイクルについて説明する。
本実施の形態2では、小流量時に運転サイクルを4つの
ステップに分けている。
に、5方弁12の1側を開き他の弁を閉じる。それによ
り、第1吸着筒2内へ空気が供給され、第2吸着筒3か
らガスが排気される。製品ガスは、第1吸着筒2からチ
ェック弁10を通してアキュムレータタンク4へ送られ
る。
切換え、空気供給停止弁12aをガス流路内に配置す
る。それにより、コンプレッサ1から第1および第2吸
着筒2,3への空気の供給が停止される。この状態で、
コンプレッサ排気弁11を開く。それにより、コンプレ
ッサ1の低負荷運転を行なえる。
え、2側をガス流路内に配置し、他の弁を閉じる。それ
により、第1吸着筒2の排気を行なうとともに第2吸着
筒3への空気の供給を行なう。製品ガスは、第2吸着筒
3からチェック弁10を通してアキュムレータタンク4
へ送られる。
空気供給停止弁12aをガス流路内に配置し、コンプレ
ッサ排気弁11を開き、他の弁を閉じる。それにより、
ステップの場合と同様に、コンプレッサ1の低負荷運
転を行なえる。
す。この大流量時における運転サイクルは、実施の形態
1の場合と同様であるので説明を省略する。
る大流量時と小流量時の第1および第2吸着筒2,3内
とコンプレッサ1内の圧力変化を示す。
と同様に、1/2サイクルに1回のコンプレッサ1の直
接排気を行なっている。それにより、実施の形態1の場
合と同様に、消費電力低減が図れる。
おける酸素濃縮機の特徴的な構成について総括する。図
16に示すように、本実施の形態2における酸素濃縮機
は、切換弁である5方弁12と、5方弁12の位置の切
換制御を行なう5方弁位置切換手段30を備えている。
5方弁位置切換手段30は、空気供給停止手段26を含
む。図10に示す5方弁12における空気供給停止弁1
2aが、空気供給停止手段26として機能する。それ以
外の構成に関しては図9に示す実施の形態1の場合と同
様である。
を用いて、この発明の実施の形態3について説明する。
図17は、この発明の実施の形態3における酸素濃縮機
の概略構成を示す図である。
は、空気供給停止弁12a内に、コンプレッサ1と排気
用ガス流路とを接続するコンプレッサ排気流路13が設
けられている。そして、コンプレッサ排気弁11を設け
ていない。それ以外の構成に関しては実施の形態2の場
合と同様である。
設けることにより、ガス流路内に空気供給停止弁12a
を配置した際に、コンプレッサ排気流路13を通してコ
ンプレッサ1内の空気を直接外部に排出することができ
る。それにより、実施の形態1および2の場合と同様の
効果が期待できる。
ッサ排気弁11を接続してもよく、このコンプレッサ排
気弁11とコンプレッサ排気流路13とを併用すること
により、効率的にコンプレッサ1内を減圧できる。
おける酸素濃縮機の特徴的構成について総括する。
ける酸素濃縮機は、コンプレッサ排気流路接続手段31
と、5方弁12内に設けられ減圧手段として機能するコ
ンプレッサ排気流路13とを備え、コンプレッサ排気弁
11およびコンプレッサ排気弁開閉制御手段28が設け
られていない。それ以外の構成に関しては図16に示す
実施の形態2の場合と同様である。
ンプレッサ排気流路13を、コンプレッサ1および排気
用ガス流路に接続するためのものである。このコンプレ
ッサ排気流路接続手段31によってコンプレッサ1と排
気用ガス流路とを接続でき、第1あるいは第2吸着筒
2,3への空気供給停止中にコンプレッサ1内の空気を
外部に排出することができる。それにより、コンプレッ
サ1内を減圧でき、消費電力低減が図れる。
て説明を行なったが、今回開示し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。本発明の範
囲は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のすべての変更が含まれる。
載の酸素濃縮機によれば、製品ガス取出量が少ない場合
に吸着室への空気供給を一旦停止し、それに応じてコン
プレッサ内を減圧手段により減圧できる。それにより、
コンプレッサを低負荷で運転でき、消費電力を低減する
ことができる。
である。
である。
である。
びコンプレッサの圧力変化を示す図である。
示す図である。
トである。
である。
図である。
る。
ンプレッサ内の圧力変化を示す図である。
を示す図である。
図である。
図である。
図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 空気中から窒素を選択的に吸着する吸着
剤を含む1対の吸着室(2,3)と、 前記1対の吸着室(2,3)に空気を供給するコンプレ
ッサ(1)と、 前記1対の吸着室(2,3)から酸素濃縮ガスを取出す
ガス取出手段と、 前記酸素濃縮ガスの取出量に応じて前記吸着室(2,
3)への空気供給を停止する空気供給停止手段(26)
と、 前記空気供給停止手段(26)により空気の供給が停止
されたのに応じて前記コンプレッサ(1)内を減圧する
減圧手段(27,27a,27b)と、を備えた酸素濃
縮機。 - 【請求項2】 前記減圧手段(27,27a)は、前記
コンプレッサ(1)に接続され該コンプレッサ(1)内
の空気を排出するコンプレッサ排気弁(11)を含む、
請求項1に記載の酸素濃縮機。 - 【請求項3】 前記減圧手段(27,27a)は、前記
酸素濃縮ガスの取出量に応じて前記コンプレッサ排気弁
(11)を開く時間を制御するコンプレッサ排気弁開閉
制御手段(28)を備える、請求項2に記載の酸素濃縮
機。 - 【請求項4】 前記酸素濃縮機は、前記コンプレッサ
(1)と前記1対の吸着室(2,3)とを結ぶガス流路
を開閉する1対の入口弁(5,6)と、前記1対の吸着
室(2,3)からガスを排出するガス流路を開閉する1
対の排気弁(7,8)とを備え、 前記減圧手段(27b)は、脱着工程後の一方の前記吸
着室(3)に通じるガス流路を開閉する一方の前記入口
弁(6)および前記排気弁(8)を開く入口弁・排気弁
開閉制御手段(25)を含む、請求項1から3のいずれ
かに記載の酸素濃縮機。 - 【請求項5】 前記酸素濃縮機は、前記コンプレッサ
(1)と前記1対の吸着室(2,3)とを結ぶ第1ガス
流路と、前記1対の吸着室(2,3)からガスを排出す
る第2ガス流路とを開閉する切換弁(12)を有し、 前記切換弁(12)は、前記吸着室(2,3)への空気
の供給を停止する空気供給停止弁(12a)を含み、 前記減圧手段(27)は、前記空気供給停止弁(12
a)に設けられ前記コンプレッサ(1)と前記第2ガス
流路とを接続して前記コンプレッサ(1)内の空気を排
出するコンプレッサ排気通路(13)を含む、請求項1
に記載の酸素濃縮機。 - 【請求項6】 前記減圧手段(27,27a,27b)
の作動時に前記コンプレッサ(1)に印加する電圧値を
下げる電圧制御手段(29)を備える、請求項1から5
のいずれかに記載の酸素濃縮機。
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---|---|---|---|
JP12113798A JP3972137B2 (ja) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | 酸素濃縮機 |
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---|---|---|---|
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH11309328A true JPH11309328A (ja) | 1999-11-09 |
JP3972137B2 JP3972137B2 (ja) | 2007-09-05 |
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JP12113798A Expired - Fee Related JP3972137B2 (ja) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | 酸素濃縮機 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3972137B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2008035817A1 (ja) * | 2006-09-22 | 2010-01-28 | 帝人ファーマ株式会社 | 酸素濃縮装置 |
JP2012183158A (ja) * | 2011-03-04 | 2012-09-27 | Fukuda Denshi Co Ltd | 酸素濃縮器 |
-
1998
- 1998-04-30 JP JP12113798A patent/JP3972137B2/ja not_active Expired - Fee Related
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TWI410260B (zh) * | 2006-09-22 | 2013-10-01 | Teijin Pharma Ltd | Oxygen enrichment device |
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JP3972137B2 (ja) | 2007-09-05 |
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