JPS6379709A - 酸素富化器 - Google Patents

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】 ［発明の利用分野］ 本発明は、酸素よりも窒素を吸着しやすい吸着剤を用い
て空気から酸素富化気体を得るための装置に関するもの
であり、特に医療用として使用するのに適した酸素富化
器に関する。さらに詳細には、本発明は使用に供される
酸素富化気体中の酸素濃度の水準を変更するための特定
の調節手段を備えた改良された酸素富化器を提供するも
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。

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富化気体を分離する酸
素富化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。

この酸素富化器としては主として、酸素選択透過性膜を
用いた模型酸素富化器と窒素又は酸素を選択的に吸着す
る吸着剤を用いた吸着型酸素富化器の２種類がある。模
型酸素富化器の場合には膜の選択透過特性から４０％程
度の酸素濃度の空気が得やすい特徴があり、他方吸着型
酸素富化器の場合には分離操作の安定性の点から９０％
等の高濃度の酸素富化気体が得やすい特徴がある。尚呼
吸器疾患患者の酸素吸入法による治療に際しては、患者
の状態に応じて約４０％程度の低濃度の酸素富化気体が
要求される場合もあれば、９０％程度の高濃度の酸素富
化気体が必要とされる場合もある。

これまでの酸素富化器を用いた酸素吸入法では、高濃度
酸素富化気体が必要な時は吸着型酸素富化器が、低濃度
の酸素富化気体が必要な場合に模型酸素富化器が各々別
々に使用されていた。即ち酸素吸入法を行なうのに吸着
型酸素富化器と模型酸素富化器の両方を準備する必要が
あった。尚９０％程度の高濃度を目的とした従来の吸着
型酸素富化器において、使用に供する酸素富化気体の流
出量調節バルブを単に大きく開くだけでは酸素濃度が７
０％程度に低下するがその濃度が±２０％と大幅に変動
し安定な運転が出来ず、低濃度域ではとても実用に供し
得るものではなかった。

［発明の目的］ 本願発明は、この様に同種の酸素吸入法を行なうのに吸
着型と模型の両タイプのＲ素富化器を準備する不便さを
解消することを目的としている。

更に詳細には、１つの酸素富化器で少なくとも９０％程
度の高濃度酸素富化気体と４０％程度の低濃度酸素富化
気体の両方が安定に得られ且つ小型で使用しやすい富化
器を提供することを目的としている。

［発明の構成］ 本発明者らは、かかる目的を達成するために鋭意研究を
行なった結果、窒素を選択的に吸着する吸着床を用いた
圧力変動吸着型酸素富化器において、その吸着床から酸
素富化気体が吐出される導管手段に流路絞り手段を設け
て、その流路絞り手段の絞りの程度を目的とする酸素富
化気体中酸素濃度に対応させ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、酸素よりも窒素を吸着しやすい吸着剤を
充填せしめた少なくとも１個の吸着床と、該吸着床の空
気流入側に連結されたコンプレッサー手段と、該吸着床
の酸素富化気体吐出側に流路絞り手段を介して連結され
た酸素富化気体の貯留タンク手段と、該貯留タンク手段
から使用に供する酸素富化気体の流量を設定するための
流量設定手段を備えた圧力変動吸着型酸素富化器におい
て、該流路絞り手段が、使用に供する酸素富化気体の酸
素濃度の所定の範囲に対応して該吸着床と該貯留タンク
手段の間における該酸素富化気体の流動抵抗を調節し得
るようにしたものであることを特徴とする酸素富化器で
ある。

以下本発明について図面を用いてさらに詳細に説明する
。

本発明の酸素富化器に関して好ましい実施態様を第１〜
３図に例示する。即ち第１図の富化器では、酸素よりも
窒素を選択的に吸着する吸着剤を充填した吸着床１，２
に、圧縮機４によって圧縮された空気Ａを冷却器５及び
ドレーントラップ６を経て三方弁により切り換えて交互
に流入せしめ、例えば吸着床１を通過する際に窒素が吸
着されて酸素が富化された気体が三方弁１１からオリフ
ィス１２又は１３を経てざらに弁１４を通過した後貯留
タンク３に流入する。そこに貯留された酸素富化気体は
、除菌フィルター等のフィルター３０．流口設定器３１
及び気泡形式等の加湿器３２を経た後、所定の濃度及び
所定の流量でＤとして使用に供される。

Ｂはドレーンの排出を示している。またこの酸素富化器
では、弁８を閉じて吸着床１において上記の吸着工程が
終了した後片７．１４及び１８を閉じて弁１９を開き、
既に脱着を終えて常圧の状態にある吸着床２と吸着床１
を均圧化せしめ、ざらに弁７及び１９を閉じ弁１８を開
き三方弁９の流路を吸着床２の方に切り換えて吸着床２
における吸着工程を開始する。一方眼着床１については
、弁８を開いて窒素富化気体Ｃを排出して圧力を常圧に
減圧した後、弁１４を開きオリフィス１２又は１３を介
して酸素富化気体を吸着床１に向流的に流すことによっ
てその中の吸着剤の脱着再生を行なう。この様な操作を
両法で順次行なうことによって圧力変動型吸着操作を行
なうものである。尚流量設定器としては、例えば複数の
細孔状開口部を有した形式のものや、ローターメータ形
式のものがあげられるが、前者が好ましい。

本発明の好ましい実ｆＩ！ｉｌ様は、かかる第１図に例
示される圧力変動吸着型酸素富化器において、吸着床１
．２の吐出側に流路絞り手段の１種であるオリフィス１
２．１３．１６及び１１を備えることを特徴とするもの
であって、オリフィス１２と１３の開口比が異なってお
り、三方弁によって酸素富化気体の流れる流路を切り換
えることができるようになっている。この酸素富化器に
おいて、例えば酸素富化気体り中の酸素濃度が約９０％
程度となるようにオリフィス１２の開口比を定め、また
Ｄ中の酸素濃度が約４０％程度となるようにオリフィス
１３の開口比をオリフィス１２の開口比よりも大きく定
めることによって本発明の目的が達成される。尚オリフ
ィス１２と１６及びオリフィス１３と１１は各々同じ開
口比を有するものが好ましい。

第１図に示した酸素富化器の好ましい運転形式として、
例えば吸着床１を脱着する際に同店が実質上常圧になっ
た直後にまず開口比の大きなオリフィス１３を用い、そ
の後開口比の小さなオリフィス１２を用いる方法が挙げ
られる。また例えば吸着床１の吸着工程に際し、まず弁
１４を閉じた状態で圧縮空気を流入せしめて所定の圧力
まで加圧させた後はじめて弁１４を開くことによって、
吸着工程時の圧力をできるだけ一定にする方式を取るこ
とが好ましく、特に高濃度の酸素富化気体を得ようとす
る場合は有効である。

第２図に示した酸素富化器は、第１図におけるオリフィ
ス１２．１３．１６及び１７の連結方法を弁１１゜１４
、１５．１８を介するものに変えたものであり、各オリ
フィスの機能は第１図におけるものとほぼ同一である。

かかる第１，２図の様に、流路絞り調節手段として開口
比の異なった２種のオリフィス手段を並列的に用いたも
のが実用上好ましいが、オリフィス手段のかわりに絞り
効果のあるノズル手段やベンチュリー管手段等を用いる
こともできる。またこれらのオリフィス手段等は、酸素
富化器における必要な酸素濃度の水準の数に応じて前記
した約９０％、約４０％等の２個のみではなく、例えば
酸素濃度が約９０％、約６５％、約４０％等の３水準に
対応した３個又はそれ以上を並列に、又は直列あるいは
直列と並列を組み合わせて用いもよい。尚本発明の酸素
富化器では各水準における酸素濃度が使用流量によって
少し変動するが従来技術に比して格段にその変動が少な
く、その具体的な変動中の例として±５％以下があげら
れ、特に医療用量も頻繁に使用される２〜５［／ｓｉｎ
の範囲ではその変動中が±３％以下と非常に安定に運転
し得る。

第３図は、本発明における酸素富化器として好ましい実
施態様のもう１つの例を示すものであって、流路絞り手
段として例えばニードルバルブ型式等のバルブ手段を用
いたことを特徴としている。

この場合には連続的な流路絞りの調節が可能であるが、
所定の濃度範囲の酸素富化気体が簡単に得られる様に、
このバルブ手段の開口度を不連続的に例えば２又は３種
の固定値に調節し１ｑる様にストラバー等の開口度設定
手段を設定することが実用上望ましい。またこのバルブ
手段として、例えば開口度の異なる２以上の開口部を有
した流量設定器を用いてもよい。尚第３図における他の
構成要素は第１図に示すものと同様のものを意味する。

また本発明の酸素富化器は、第１〜３図に例示したちの
以外のものであってもよく、例えば貯留タンクと流量設
定器の間に下流側（二次側）の圧力を出、来るだけ一定
に調節し得る二次圧調節弁等の減圧弁を用いたものが好
ましく、貯留タンクの入口側導管手段に酸素富化気体が
逆流しない様に逆止弁を設けたものであってもよい。ま
た吸着→脱着→均圧化等の一連のサイクル操作において
、各サイクルに要する時間は通常一定であるが、取り出
す所定の酸素富化気体の酸素濃度に応じたサイクル時間
を採用する可変サイクルタイプであってもよい。尚この
各サイクルを行なわせるための各々の弁のコントロール
を、その富化器に内蔵したマイクロコンピュータ−等に
よって行なう方が操作が簡単で且つ確実に出来る。

また本発明の酸素富化器における吸着床の数については
、第１〜３図に例示した様に２基形式が医療用として要
求される酸素富化気体の流量の上限として例えば約６ｆ
１／ｓｉｎを満足し且つ小型軽量なものが得やすく最も
実用的であるが、更に小型、軽量化を目的に１基形式に
することもでき、大流量を目的とした場合に３基又はそ
れ以上とすることもできる。またその吸着床に充填され
る吸着剤としては、通常窒素をより吸着しやすいゼオラ
イト５Ａタイプ、１３ｘタイプ等のゼオライト系のもの
が用いられるが、それ以外のものであってもよい。尚こ
れらの窒素を吸着しやすい吸着剤の充填部の上流側に、
水分をより吸着しゃすいシリカ、アルミナ等の脱水用吸
着剤を充填してもよい。

さらに本発明におけるコンプレッサー手段としては、通
常圧縮機が用いられるが、場合によってはブロアー形式
のものであってもよく、また脱着操作を完全にするため
にこれらのコンプレッサー手段の吸引側に吸着床を連結
したり他の真空ポンプ手段を用いて大気圧よりも低い圧
力に減圧することも有効である。

本発明の酸素富化器は、呼吸器疾患患者等の治療を目的
とした医療用用途に適するものであるが、それ以外にも
スポーツ時等の疲労回復などにも使用すると有効である
。

〈発明の目的〉 本発明の酸素富化器は、例えば約９０％及び約４０％等
の巾広い領域で複数の水準における所定の濃度範囲にお
いて安定に酸素富化気体が得られる優れた効果を奏する
ものである。即ち医療用酸素富化器として使用されてい
た約９０％程度の富化気体を得る吸着型酸素富化器と約
４０％程度の富化気体を得る模型酸素富化器の両方の機
能を兼ね備えたものであって、従来の吸着型と同程度の
小型軽量である特徴を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、本発明の酸素富化器に関する好まし
い実施態様を例示したものである。これらの図において
、１，２は吸着床、３は貯留タンク手段、４はコンプレ
ッサー手段、１２．１３．１６゜１７はオリスイス形式
の流路絞り手段、２１．２２はバルブ形式の流路絞り手
段を示している。 特許出願人　帝　人　株　式　会　社 第１図 第２図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸素よりも窒素を吸着しやすい吸着剤を充填せし
   めた少なくとも１個の吸着床と、該吸着床の空気流入側
   に連結されたコンプレッサー手段と、該吸着床の酸素富
   化気体吐出側に流路絞り手段を介して連結された酸素富
   化気体の貯留タンク手段と、該貯留タンク手段から使用
   に供する酸素富化気体の流量を設定するための流量設定
   手段を備えた圧力変動吸着型酸素富化器において、該流
   路絞り手段が、使用に供する酸素富化気体の酸素濃度の
   所定の範囲に対応して該吸着床と該貯留タンク手段の間
   における該酸素富化気体の流動抵抗を調節し得るように
   したものであることを特徴とする酸素富化器。
2. （２）該流路絞り手段が、オリフィス、ノズル、ベンチ
   ュリー管の少なくとも一種からなる複数個の絞り機能部
   を直列及び／又は並列に組み合わせたものであり、使用
   に供する酸素富化気体の酸素濃度範囲に対応して該吸着
   床から吐出される酸素富化気体の通過する絞り機能部を
   選定するためのバルブ手段を備えた特許請求の範囲第１
   項記載の酸素富化器。
3. （３）該流路絞り手段が、開口比の異なった２個のオリ
   フィスを並列に組み合わせたものである特許請求の範囲
   第２項記載の酸素富化器。
4. （４）該流路絞り手段が所定の複数の開口度に設定し得
   るバルブ手段である特許請求の範囲第１項記載の酸素富
   化器。
5. （５）該吸着床が２基以上であり、各吸着床が各々該流
   路絞り手段を介して貯留タンク手段に連結された特許請
   求の範囲第１項記載の酸素富化器。