KR20220148908A - 산소 농축 장치 - Google Patents

Abstract

산소 농축기 본체로부터 카트리지식 흡착통에 가해지는 탈리 방향의 힘을 저감하여, 산소 농축 장치와의 접속을 확실하게 함과 함께, 흡착통의 장착, 탈착 등 교환 작업을 용이하고 또한 확실하게 실시할 수 있는 장치로서, 흡착통의 가스 흐름 방향인 축선과 흡착통에의 가압 공기 공급 단부 또는 흡착통으로부터의 산소 취출 단부의 어느 접속축이 교차하고 있는 것을 특징으로 하는 산소 농축 장치를 제공한다.

Description

산소 농축 장치

본 발명은, 공기 중의 질소를 흡착제로 흡착함으로써 산소를 농축하고, 사용자에게 공급하는 산소 농축 장치에 관한 것이다.

최근, 폐기종, 폐결핵 후유증이나 만성 기관지염 등의 만성 호흡기질환으로 고생하는 환자가 증가하는 경향이 있지만, 이러한 환자에 대한 치료 방법으로서, 고농도 산소를 흡입시키는 산소 흡입 요법이 실시되고 있다. 산소 흡입 요법이란 상기 질병 환자에 대해 산소 가스 혹은 산소 농축 기체를 흡입시키는 치료법이다. 치료용의 산소 가스 또는 농축 산소 기체의 공급원으로는, 고압 산소 봄베, 액체 산소 봄베, 산소 농축 장치 등의 사용이 예시되지만, 장시간의 연속 사용에 견딜 수 있고, 또 사용하기 편리하다는 등의 이유에 의해, 산소 농축 장치를 사용하는 케이스가 증가하고 있다.

특히 공기 중의 산소를 분리하여 제품 가스로서 공급하는 압력 변동 흡착형 산소 농축 장치가 실용화되어, 의료용 산소 농축 장치로서 만성 호흡기 질환 환자의 치료에 사용되고 있다. 최근에는, 외출 시의 산소 봄베의 운반 대신에, 배터리 구동 가능한 휴대식 산소 농축 장치가 개발되어, 그 용도가 확대되고 있다. 일반 가정에서의 산소 농축 장치의 사용이 확대되는 가운데, 이들 휴대용 장치에는, 소형, 경량, 염가일 것이나, 조립이나 메인터넌스가 용이할 것이 요구된다.

산소 농축 장치에서는, 흡착제의 흡습 열화 등의 시간 경과적 변화에 의해 흡착통의 질소 흡착 성능이 저하하여, 산소 생성능의 저하가 발생한다. 흡착제의 교환 작업은 기기의 오버홀 시 이외에는 대처하는 것이 곤란하기 때문에, 흡착제를 충전한 흡착통마다 교환하는 카트리지식 흡착통을 구비한 산소 농축 장치가 개발되었다. 메인터넌스 시에는, 교환 부품인 카트리지식의 흡착통의, 흡착통의 조인트 부분과 산소 농축 장치 본체의 유로를 끼워 맞춤 접합시킬 때에, 조인트 선단부의 플랜지를 판금 이면에 맞닿게 하여 가대 상에 나사 고정하는 방법이 개시되어 있다 (특허문헌 1). 또, 착탈 작업이 더욱 간편한 카트리지식의 흡착통을 채용함으로써, 흡습 열화한 흡착통을 사용자 자신이 교환하는 것이 가능한 장치도 개발되고 있다 (특허문헌 2).

일본 공개특허공보 2010-119763호 미국 특허출원 공개 2012/0266883호 명세서

압력 변동 흡착형 산소 농축 장치는, 2 개의 흡착통의 일방의 흡착통에 대해 컴프레서로부터 가압 공기를 공급하고, 가압 조건하에서 질소를 흡착 제거하고 미흡착의 산소를 취출하는 흡착 공정과, 타방의 흡착통을 대기 개방하고 질소를 탈착 제거하여 흡착제를 재생하는 탈착 공정을 순차 전환함으로써 연속적으로 산소를 생성한다. 컴프레서나 2 개의 흡착통, 생성한 산소를 저류하는 제품 탱크와, 원료 공기 공급로, 산소를 취출하여 사용자에게 공급하는 산소 공급 유로, 흡착제에 흡착한 질소를 탈착 배기하는 배기 유로, 흡착통 사이를 균압하는 균압 유로, 퍼지 유로 등의 유로를, 유로 전환 수단인 전자 밸브를 개재하여 접속하고, 각 유로의 전자 밸브를 전환 제어함으로써 90 ％ 이상의 고농도 산소를 공기 중으로부터 분리하여 공급할 수 있다.

이러한 산소 농축 장치는, 제올라이트 등의 질소 흡착제를 사용하여 공기 중의 질소를 흡착 제거하여 미흡착의 산소를 생성함과 함께, 질소를 탈착 제거하고 재생하여 사용하지만, 공기 중에 포함되는 수분이 흡착제에 흡착된 경우에는 탈착 제거를 할 수 없어, 시간 경과적 열화를 일으킨다. 이 때문에, 오버홀 시에는 흡착제의 교환이 필요로 된다. 특허문헌 1 에 기재된 바와 같은 나사와 일체로 된 고정 부품을 사용한 고정 방법을 사용한 경우에는 메인터넌스성이 나빠, 사용자 자신에 의한 교환 작업은 할 수 없다.

특허문헌 2 에 기재된 바와 같은 사용자 자신이 간이하게 교환 가능한 카트리지식 흡착통을 사용한 산소 농축 장치에서는, 산소 농축 장치 본체의 흡착통 수납 스페이스에 흡착통 카트리지를 압입함으로써, 산소 농축 장치의 유로와 흡착통이 접속된다. 흡착통의 축 방향으로 압입하는 타입의 경우에는, 흡착통의 선단부 중앙의 접속구와 타단부측의 접속구를 흡착통 중앙으로부터 흡착통 주위부의 위치에 선단부와 동일 방향으로 평행으로 형성하고, 카트리지를 수납 스페이스에 압입함으로써 흡착통의 양단이 동시에 본체의 유로와 접속된다. 또, 흡착통 양 단부 (端部) 의 축과 직각 방향으로 접속구가 형성되어 있는 타입의 경우에는, 흡착통 카트리지를 산소 농축 장치 본체의 수납부에 대해, 횡 방향으로부터 압입함으로써, 흡착통의 양 단부가 동시에 본체의 유로와 접속된다.

이러한 카트리지식의 흡착통은, 접속도 이탈도 간이하게 할 수 있을 필요가 있는 점에서 접속부는 고정되어 있지 않다. 어느 방식이어도 가압 시에는, 흡착통의 양 단부에는 카트리지가 빠지는 방향으로 힘이 가해지는 점에서, 별도로, 카트리지를 산소 농축 장치에 고정하는 스토퍼를 형성할 필요가 있다. 산소 농축 장치의 사용자가 확실하게 이러한 스토퍼 조작을 할 수 있는지 여부가 과제가 되어, 카트리지가 고정되지 않고 접속 불충분한 상태에서 산소 농축 장치를 사용하면, 산소 누출이나 산소 농축도의 저하를 초래하는 등, 안전성에 과제를 남기게 된다.

흡착통과 산소능 농축 장치 본체의 유로 접속에 착탈 용이한 원터치 조인트를 사용한 경우에는, 흡착통의 양 단부 주위에 착탈 작업용의 스페이스가 필요해져, 장착의 확실성 확보와, 장치의 소형화라는 상반 요구에 대해, 과제가 있다.

본 발명은, 산소 농축기 본체로부터 카트리지식 흡착통에 가해지는 탈리 방향의 힘을 저감하여, 산소 농축 장치와의 접속을 확실하게 함과 함께, 흡착통의 장착, 탈착 등 교환 작업을 용이하고 또한 확실하게 실시할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은, 산소보다 질소를 선택적으로 흡착하는 흡착제를 충전하여, 가압 공기 중의 산소를 분리 생성하는 흡착통과, 가압 공기를 공급하는 컴프레서, 흡착 공정, 탈착 공정의 유로를 전환하는 유로 전환 수단을 구비한 압력 변동 흡착형 산소 농축 장치에 있어서, 그 흡착통이 교환 가능한 카트리지식 흡착통이며, 흡착통의 가스 흐름 방향인 축선과 흡착통에의 가압 공기 공급 단부 또는 흡착통으로부터의 산소 취출 단부 중 어느 일방의 접속축이 교차하고 있는 산소 농축 장치를 제공한다.

또 본 발명은, 그 카트리지식 흡착통이, 흡착통의 일방이 흡착 공정에서 산소를 생성하고 있을 때에 타방의 흡착통이 질소를 탈착 재생하는 탈착 공정을 실시하는 2 개의 흡착통과, 흡착통의 가스 흐름 방향에 대해 직각 방향으로, 각 흡착통에 가압 공기를 공급하는 2 개의 유로 및 원료 공기 공급 단부를 갖는 흡착통 고정대를 구비하고, 양자를 일체화한 상태에서 고정한 것을 특징으로 하고, 컴프레서로부터 유로 전환 수단을 개재하여 가압 공기를 공급하는 배관 노즐과, 그 카트리지식 흡착통의 원료 공기 공급 단부가 착탈 가능하게 끼워 맞춰지는 접속 기구를 형성하고, 그 흡착통 고정대의 원료 공기 공급 단부의 오목부에 O 링을 구비하는 것, 가압 공기를 공급하는 2 개의 배관 노즐이 일체 성형된 노즐을 구비하고, 일체 성형된 배관 노즐과 원료 공기 공급 단부가 끼워 맞춤 접속된 상태에서 노즐과 산소 농축 장치의 케이싱을 고정하는 고정구를 갖는 것을 특징으로 하는 산소 농축 장치를 제공한다.

또 본 발명은, 그 카트리지식 흡착통이, 흡착통의 일방이 흡착 공정에서 산소를 생성하고 있을 때에 타방의 흡착통이 질소를 탈착 재생하는 탈착 공정을 실시하는 2 개의 흡착통과, 흡착통의 가스 흐름 방향에 대해 직각 방향으로, 각 흡착통으로부터 생성된 산소를 취출하는 2 개의 유로 및 산소 취출 단부를 갖는 흡착통 고정대를 구비하고, 양자를 일체화한 상태에서 고정한 것을 특징으로 하고, 흡착통에서 생성된 산소를 사용자 공급 수단측에 공급하는 산소 취출단 노즐과, 그 카트리지식 흡착통의 산소 취출 단부가 착탈 가능하게 끼워 맞춰지는 접속 기구를 형성하고, 그 흡착통 고정대의 산소 취출 단부의 오목부에 O 링을 구비하는 것, 2 개의 산소 취출단 노즐이 일체 성형된 노즐을 구비하고, 산소 취출단 노즐과 산소 취출 단부가 끼워 맞춤 접속된 상태에서 노즐과 산소 농축 장치의 케이싱을 고정하는 고정구를 갖는 것을 특징으로 하는 산소 농축 장치를 제공한다.

또 본 발명은, 그 고정구가, 일체 성형된 2 개의 배관 노즐의 양단에서 회전 가능하게 접속 고정되고, 산소 농축 장치의 케이싱의 저면에 착탈 가능하게 나사 고정하는 접속부를 갖는 것, 혹은, 그 고정구가, 일체 성형된 2 개의 산소 취출단 노즐의 양단에서 회전 가능하게 접속 고정되고, 산소 농축 장치의 케이싱의 저면에 착탈 가능하게 나사 고정하는 접속부를 갖는 것을 특징으로 하는 산소 농축 장치를 제공한다.

본 발명의 산소 농축 장치에서는, 흡습 열화하여 산소 생성 능력이 저하한 흡착통을 사용자 자신의 손으로 간단하게 교환할 수 있고, 접속부로부터의 산소 누출 등을 일으키지 않고 가스 시일을 유지한 상태에서 확실하게 흡착통의 카트리지를 산소 농축 장치 본체에 장착할 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 산소 농축 장치의 개략 장치 구성도를 나타낸다.
도 2 는, 본 발명의 카트리지식 흡착통을 장착한 산소 농축 장치의 저면도를 나타낸다.
도 3 은, 본 발명의 산소 농축 장치에 사용하는 카트리지식 흡착통의 외관도이다.
도 4 는, 카트리지식 흡착통의 착탈 방법을 나타내는 저면 사시도를 나타낸다.
도 5 는, 카트리지식 흡착통의 착탈 방법을 나타내는 저면 사시도를 나타낸다.
도 6 은, 카트리지식 흡착통의 착탈 방법을 나타내는 저면 사시도를 나타낸다.
도 7 은, 카트리지식 흡착통의 착탈 방법을 나타내는 저면 사시도를 나타낸다.
도 8 은, 카트리지식 흡착통의 착탈 방법을 나타내는 저면 사시도를 나타낸다.
도 9 는, 흡착통과 배관 노즐, 고정구의 형상을 나타내는 단면도를 나타낸다.
도 10 은, 흡착통과 배관 노즐의 접속, 고정구의 고정 방법을 나타낸다.

본 발명의 산소 농축 장치의 실시양태 예를, 도면을 사용하여 설명한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시양태 예인 압력 변동 흡착형의 산소 농축 장치를 예시한 개략 장치 구성도이다. 본 발명의 산소 농축 장치는, 가압 공기를 공급하는 컴프레서 (102), 산소보다 질소를 선택적으로 흡착하는 흡착제를 충전한 흡착통 A (107), 흡착통 B (108), 흡착 공정, 탈착 공정이나 균압 공정 등의 시퀀스를 전환하는 유로 전환 수단인 공급 밸브 A (103), 공급 밸브 B (104), 배기 밸브 A (105), 배기 밸브 B (106), 균압 밸브 (109) 를 구비한다. 가압 공기로부터 분리 생성된 산소 농축 가스는, 컨트롤 밸브 (113) 로 소정 유량으로 조정 후, 캐뉼라 (116) 를 사용하여 사용자에게 공급된다.

먼저, 외부로부터 취입되는 원료 공기는, 먼지 등의 이물질을 제거하기 위한 외부 공기 취입 필터 (101) 등등을 구비한 공기 취입구로부터 장치 내로 취입된다. 이때, 통상의 공기 중에는, 약 21 ％ 의 산소 가스, 약 77 ％ 의 질소 가스, 0.8 ％ 의 아르곤 가스, 이산화탄소 외의 가스가 1.2 ％ 포함되어 있다. 이러한 장치에서는, 호흡용 가스로서 필요한 산소 가스만을 농축하여 취출한다.

산소 농축 가스의 취출은, 산소 분자보다 질소 분자를 선택적으로 흡착하는 제올라이트 등으로 이루어지는 흡착제가 충전된 흡착통에 대해, 공급 밸브 A, B, 배기 밸브 A, B 에 의해 대상으로 하는 흡착통 A, B 를 순차 전환하면서, 원료 공기를 컴프레서에 의해 가압하여 공급하고, 흡착통 내에서 원료 공기 중에 포함되는 약 77 ％ 의 질소 가스를 선택적으로 흡착 제거함으로써 실시된다. 이러한 흡착제로는, 5A 형, 13X 형, Li-X 형 등의 몰레큘러시브 제올라이트 등을 사용할 수 있다.

상기의 흡착통은, 흡착제를 충전한 원통상 용기로 형성되고, 통상, 1 통식, 2 통식 외에 3 통 이상의 다통식이 사용되지만, 연속적이고 또한 효율적으로 원료 공기로부터 산소 농축 가스를 제조하기 위해서는, 2 통식이나 다통식의 흡착통을 사용하는 것이 바람직하다. 또, 상기의 컴프레서로는, 압축 기능만, 혹은 압축, 진공 기능을 갖는 컴프레서로서 2 헤드 타입의 요동형 공기 압축기가 사용되는 외, 스크루식, 로터리식, 스크롤식 등의 회전형 공기 압축기가 사용되는 경우도 있다. 또, 이 컴프레서를 구동하는 전동기의 전원은, 교류여도 되고 직류여도 된다.

가압 상태의 흡착통 내에서 공기 중의 질소 가스를 흡착제에 흡착시키고, 흡착되지 않은 산소를 주성분으로 하는 산소 농축 가스가 흡착통의 제품단으로부터 취출되고, 흡착통으로 역류하지 않도록 형성된 역지 밸브를 개재하여, 제품 탱크로 유입된다. 한편, 흡착통 내에 충전된 흡착제에 흡착된 질소 가스는, 새로 도입되는 원료 공기로부터 재차 질소 가스를 흡착하기 위해서, 흡착제로부터 탈착시켜 퍼지할 필요가 있다. 이 때문에 흡착통을, 배기 밸브를 개재하여 배기 라인에 접속하고, 가압 상태로부터 대기 개방 상태로 전환하고, 가압 상태에서 흡착되어 있던 질소 가스를 탈착시켜 대기 중으로 배기하여 흡착제를 재생시킨다. 또한 이 탈착 공정에 있어서, 질소의 탈착 효율을 높이기 위해, 균압 밸브를 개재하여 흡착 공정 중의 흡착통의 제품단측으로부터 생성된 산소 농축 가스의 일부를 퍼지 가스로서 탈착 공정 중의 흡착통으로 역류시키는 퍼지 공정을 실시한다.

제품 탱크 (111) 에 저류된 산소 농축 가스는, 예를 들어 95 ％ 와 같은 고농도의 산소 가스를 포함하고 있고, 의사의 처방에 의해 필요로 되는 산소 유량을 환자 자신이 설정한다. 조압 밸브 (112), 컨트롤 밸브 (113) 등의 유량 조정 수단에 의해 그 공급 유량과 압력이 제어되고, 처방량의 산소 농축 가스가 환자에게 공급된다. 한편, 환자에게 공급되는 산소 농축 가스의 유량 및 산소 농도는 산소 농도 센서, 유량 센서 (114) 에서 검지되고, 검지 결과에 기초하여 컴프레서의 회전수나 유로 전환 밸브의 개폐 시간을 CPU 등의 연산 수단 (117) 으로 제어하여, 산소 생성을 컨트롤하고 있다.

2 통식의 압력 변동 흡착형의 산소 농축 장치에서는, 일방의 흡착통 A (107) 가 흡착 공정을 실시하고 있는 경우에는, 타방의 흡착통 B (108) 에서는 탈착 공정을 실시하고, 공급 밸브 A (103), 공급 밸브 B (104), 배기 밸브 A (105), 배기 밸브 B (106) 및 균압 밸브 (109) 의 개폐를 제어함으로써, 흡착 공정, 탈착 공정을 각각 역위상의 형태로 순차 전환하여, 산소를 연속적으로 생성하고 있다. 재생 효율을 높이기 위해, 흡착 공정에서 생성한 산소의 일부를, 균압 밸브 (109) 를 개재하여 탈착 공정측 흡착통으로 흘리는 퍼지 공정 (퍼지 생성 공정, 퍼지 배기 공정) 을 설치하고, 일방의 흡착통 A (107) 에 대해 흡착 공정, 퍼지 생성 공정, 탈착 공정, 퍼지 배기 공정을, 타방의 흡착통 B (108) 에 대해 탈착 공정, 퍼지 배기 공정, 흡착 공정, 퍼지 생성 공정을 교대로 전환하는 정상 시퀀스를 실시함으로써, 효율적으로 산소를 생성할 수 있다. 이러한 전환 유로는, 흡착통 원료단측의 공급 밸브 A, B, 배기 밸브 A, B 의 전자 밸브 전환에 의해, 흡착통 A, B 에의 공급, 흡착통으로부터의 질소 배기를 실시함과 함께, 흡착통 제품단측의 역지 밸브 (110), 균압 밸브 (109) 의 개폐 제어에 의해 흡착통으로부터 제품 탱크 (111) 로의 산소 취출, 흡착통의 퍼지를 제어하고 있고, 매니폴드 성형체 (122, 123) 에 의해 복잡한 배관을 매니폴드화함으로써 유로를 집약할 수 있다.

흡착통은, 흡착통 원료 공급단에 형성된 조인트와 산소 농축 장치 본체의 가압 공기가 공급되거나, 또는 질소 배기하기 위한 유로 전환 밸브측의 배관 조인트를 끼워 맞춤 삽입함으로써 접속하고, 흡착통 제품단에 형성된 조인트와, 제품 산소 가스를 취출하는 배관 조인트를 끼워 맞춤 삽입함으로써 접속된다.

통상, 흡착통의 양단의 중심축선 상에 조인트가 형성되고, 배관 조인트와 끼워 맞춤 삽입하여 고정된다. 흡착통의 교환 작업을 용이하게 하기 위해서는, 흡착통 카트리지를 압입 조작만으로 장착하는 경우, 흡착통의 일단 중앙의 조인트와, 타단부로부터 유로를 되돌아가 흡착통의 공기 흐름과 평행이 되도록 조인트를 형성한 세로 압입 타입과, 흡착통의 양 단부 측면에 흡착통의 유로 흐름의 수직 방향으로 유로 조인트를 형성한 가로 압입 타입의 흡착통을 채용할 수 있다. 그러나, 어느 타입의 흡착통도 산소 농축 장치 본체로부터 이탈하는 방향으로 항상 압력이 가해져, 산소 농축 장치 본체와 흡착통을 확실하게 고정할 필요가 있다.

한편, 산소 농축 장치 본체와 흡착통의 양 단부의 각각을 나사 고정 등으로 고정하면 교환 작업이 곤란해진다. 접속부에 로크 수단을 형성한 경우여도, 흡착통을 교환할 때에는 로크 해제할 필요가 생겨, 원터치 조인트 등의 간이 로크 수단을 채용하였다고 해도 로크 해제할 때에는, 교환 작업 스페이스 확보를 위해 본체 커버를 벗기는 등의 필요가 생긴다.

또, 흡착통을 산소 농축 장치 본체와 분리 가능하게 하는 경우, 본체 유로와 흡착통의 끼워 맞춤부에는 접속 부분으로부터의 가스 누출을 방지하기 위해서, O 링, 혹은 개스킷에 의한 시일의 필요성이 생긴다. O 링이나 개스킷은 고무제이며, 온도나 시간 경과 변화에 의해 접촉체에 고착되어 버리는 것이 알려져 있다. 시일 부분은 흡착통 A, B 의 양단측에 갖고, 흡착통의 교환 목적으로 이들을 한 번에 떼려고 하면, 고착 상태에 따라서는 간이 교환이 곤란해지는 하중이 생길 가능성이 있다.

본 발명의 산소 농축 장치에 사용하는 흡착통은, 도 3 에 나타내는 바와 같이 교환 가능한 카트리지식 흡착통이며, 화살표로 나타내는 바와 같이, 흡착통 내의 가스 흐름 방향인 축선과 흡착통에의 가압 공기 공급 단부 또는 흡착통으로부터의 산소 취출 단부 중 어느 일방의 접속축이 교차하고 있다. 이로써 흡착통 양단의 시일부를 한 번에 ?燦爭뼉? 않게 되기 때문에, O 링이나 개스킷의 고착에 의한 박리 하중이 저감한다. 가스 흐름축과 흡착통의 양단이 동축 상에 위치한 상태에서, 시일부의 고착 하중을 저감시키려고 한 경우에는, 시일부를 단부마다 떼어내게 된다. 이것은 흡착통을 일체한 카트리지에서 실시하는 것은 곤란해지기 때문에, 메인터넌스성이 나빠진다.

흡착통의 가스 흐름 방향인 축선을 연직 방향으로 한 경우, 흡착통에의 원료 공기 공급 단부 또는 흡착통으로부터의 산소 취출 단부는 가로 방향으로 접속하게 되고, 접속축과의 교차 각도는 90±30 도, 바람직하게는 90±10 도의 범위로 하는 것이 좋다. 이러한 교차 각도는, 가로 방향으로부터 흡착통의 가압 공기 공급 단부 등에 접속하는 것이 가능하면 되고, 통상은 90 도로 하지만, 설계 가능한 각도의 범위를 포함하는 것이다.

2 통식 산소 농축 장치에서는, 흡착통의 산소 취출단 (5) 에 산소 취출단 노즐 (6) 을 구비한 2 개의 흡착통 (7, 8) 과, 흡착통의 가스 흐름 방향에 대해 수직 방향으로, 각 흡착통에 가압 공기를 공급하는 2 개의 유로 및 그 원료 공기 공급단 오목부 (9) 를 갖는 고정대 (2) 를 구비하고, 각 흡착통과 고정대를 일체화한 카트리지식 흡착통을 갖는다. 또, 일단에 원료 공기 공급 단부를 구비한 2 개의 흡착통과, 흡착통의 가스 흐름 방향에 대해 수직 방향으로, 각 흡착통으로부터 산소를 취출하는 2 개의 유로 및 그 산소 취출 단부를 갖는 고정대를 구비하고, 각 흡착통과 고정대를 일체화한 카트리지식 흡착통을 사용할 수도 있다. 가압 공기 공급 단부와 산소 취출 단부의 배치는, 설계에 의해 어디라도 채용 가능하지만, 흡착통의 유로 흐름축과 수직 방향이 되는 단부가 교환 시에 용이하게 액세스할 수 있는 측에 있는 편이, 교환 작업성이나, 본체와 흡착통의 끼워 맞춤부의 시인성의 관점에서 바람직하다.

카트리지식 흡착통과 산소 농축 장치 본체의 접속은, 컴프레서로부터 유로 전환 수단을 개재하여 공급되는 가압 공기의 배관 노즐과, 카트리지식 흡착통의 원료 공기 공급 단부가 착탈 가능하게 끼워 맞춰지는 접속 기구를 형성한 경우에는, 흡착통의 고정대 (2) 의 원료 공기 공급단 오목부 (9) 에 O 링 (13) 을 구비한다. 가스 시일을 유지하기 위한 O 링은 반드시 카트리지식 흡착통측에 설치하고, 교환 시에는 O 링도 교환한다. 본체측의 접속 노즐에 O 링을 형성한 경우에는, 흡착통 교환 시에 O 링이 빠질 가능성이나 교환 시에 O 링이 손상되는 것에 의한 시일 불량의 원인이 될 가능성이 있고, O 링 없음의 상태에서 새로운 카트리지식 흡착통을 접속한다는, 부착 망각 리스크가 있기 때문에, 바람직하지 않다. 이러한 예에서는 산소 농축 장치 본체측의 가압 공기 공급단을, 노즐을 사용한 볼록 형상으로 하고, 카트리지식 흡착통의 고정대의 원료 공기 공급단을 노즐이 끼워 맞춰지는 오목부 형상으로 했지만, 요철을 반대로 한 접속부의 설계로 해도 된다.

도 3 에 나타내는 카트리지식 흡착통을 장착한 상태의 산소 농축 장치의 저면도를 도 2 에, 카트리지식 흡착통의 착탈 방법을 도 4 ∼ 도 8 에 나타낸다.

2 개의 흡착통 (7, 8) 의 각각에 원료 공기를 공급하는 2 개의 배관 노즐은, 접속을 용이하게 하기 위해서, 도 5 에 나타내는 바와 같이 일체 성형된 원료 공기 공급단 노즐 (10) 로 하고, 이 2 개의 배관 노즐과 2 개의 원료 공기 공급단 오목부 (9) 를 하나의 동작으로 끼워 맞춤 접속하도록 한다. 그대로에서는 접속부가 컴프레서나 흡착통으로부터의 압력에 의해 느슨해져 버리기 때문에, 이것을 방지할 목적으로, 일체 성형된 원료 공기 공급단 노즐 (10) 과 산소 농축 장치의 케이싱을 고정하는 고정구 (3) 를 구비하고, 완전히 노즐이 접속된 상태에서 핀 고정이나 나사 고정을 실시하거나, 혹은 훅 등으로 고정하는 것이 바람직하다. 접속부가 느슨해진 상태에서는 나사 고정 등의 고정 구멍의 위치가 일치하지 않기 때문에, 고정구로 고정할 수 없기 때문에, 확실한 접합을 실시할 수 있다.

도 4 는 산소 농축 장치의 흡착통을 분리한 상태에서의 저면부의 사시도이며, 저부측에 구비한 산소 농축 장치 구동용의 배터리나 커버 등을 분리한 상태를 나타내고 있다. 산소 농축 장치의 저면측에는, 흡착통을 수납하기 위한 케이싱 부분 (16) 을 구비한다.

도 5, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 도 3 에 나타내는 카트리지식 흡착통의 흡착통 선단의 산소 취출단 노즐 (6) 을 산소 농축 장치의 흡착통의 케이싱 부분 (16) 을 향하여 삽입하고, 압입한다. 이로써, 흡착통의 산소 취출 단부가, 산소 농축 장치의 케이싱 오목부에 구비된 제품 탱크측의 유로에 연결된다. 이어서, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 컴프레서측으로부터 원료 공기를 공급하는 배관의 선단의 2 개의 노즐을 일체화한 원료 공기 공급단 노즐 (10) 에 회동 가능하게 장착된 금속판제의 고정구 (3) 를 집으면서 흡착통의 접속구인 원료 공기 공급단 오목부 (9) 에 노즐을 끼워넣고, 압입하여 접속한다.

이어서, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 금속판제의 고정구 (3) 에 형성한 나사 (4) 를, 흡착통 카트리지의 고정대 저면 구멍 (12) 을 개재하면서, 산소 농축 장치 본체의 케이싱의 저면의 나사 구멍 (18) 에 나사 고정한다. 이때, 흡착통과 산소 농축 장치 본체의 배관 접속이 불충분한 경우에는, 소정 위치에 나사 구멍 (18) 이 오지 않기 때문에 나사 고정을 할 수 없는 점에서, 접속 상태를 교환자가 용이하게 판단할 수 있다. 그리고 재차 완전한 위치까지 흡착통이나 배관 노즐을 압입함으로써, 나사 고정할 수 있다. 이로써 원료 공급 가스 누출이나, 압력 부족에 의한 산소 농도 저하 등의 문제를 방지할 수 있다.

카트리지식 흡착통을 분리하는 방법은, 상기의 반대의 동작을 실시함으로써 산소 농축 장치 본체로부터 흡착통을 용이하게 분리할 수 있다.

도 9 에 카트리지식 흡착통과 배관 노즐의 접속 부분의 단면 구성도, 도 10 에 고정구에 의한 배관 노즐의 고정 방법을 나타내는 단면도를 나타낸다. 도 10 의 (A) 에 나타내는 바와 같이, 일체형의 원료 공기 공급단 노즐 (10) 의 측면에 회동 가능하게 장착된 금속판제의 고정구 (3) 를 가지면서 배관 노즐을 흡착통카트리지의 원료 공기 공급단 오목부 (9) 에 접속한다. (B) 에 나타내는 바와 같이, 원료 공기 공급단 노즐 (10) 은 원료 공기 공급단 오목부 (9) 의 내측에 구비하는 O 링 (13) 으로 시일된다. 이로써 원료 공기를 공급하는 배관 노즐과 흡착통의 배관 접속이 완료된다. 다음으로 (C) 에 나타내는 바와 같이, 고정구 (3) 를 회전시키면서 흡착통 카트리지의 저면을 덮도록 산소 농축 장치의 저면 케이싱의 나사 구멍 (18) 에 가압하여, 나사 고정한다. 배관 노즐과 흡착통의 접속이 불충분하면, 나사 구멍의 위치가 일치하지 않고, (D) 에 나타내는 바와 같이, 추가로 배관 노즐을 원료 공기 공급단 오목부에 압입함으로써 소정의 나사 구멍에 나사가 끼임으로써 흡착통을 고정할 수 있다.

본 발명의 산소 농축 장치는, 사용자 자신이 간단하고 또한 확실하게 흡착통을 교환할 수 있는 점에서, 메인터넌스 업무의 경감, 비용 삭감에 기여한다.

1 : 산소 농축 장치 본체의 저면
2 : 카트리지식 흡착통의 고정대
3 : 금속판제의 고정구
4 : 나사
5 : 카트리지식 흡착통의 산소 취출 단부
6 : 카트리지식 흡착통의 산소 취출단 노즐
7 : 흡착통 A
8 : 흡착통 B
9 : 원료 공기 공급단 오목부
10 : 산소 농축 장치 본체의 원료 공기를 공급하는 배관 노즐
11 : 손잡이
12 : 흡착통 카트리지의 고정대 저면 구멍
13 : O 링
14 : 카트리지식 흡착통의 원료 공기 유로
15 : 산소 농축 장치 본체의 원료 공기를 공급하는 배관 노즐의 원료 공기 유로
16 : 흡착통
17 : 카트리지식 흡착통 수납부
18 : 나사 구멍
101 : 흡기 필터
102 : 컴프레서
103 : 공급 밸브 A
104 : 공급 밸브 B
105 : 배기 밸브 A
106 : 배기 밸브 B
107 : 흡착통 A
108 : 흡착통 B
109 : 균압 밸브
110 : 역지 밸브
111 : 제품 탱크
112 : 조압 밸브
113 : CV
114 : 산소 농도/유량 센서
115 : 필터
116 : 캐뉼라
117 : CPU
118 : 온도 센서
119 : 유량 설정부
120 : 압력 센서
121 : 냉각 팬
122 : 매니폴드 성형체
123 : 매니폴드 성형체

Claims (10)

1. 산소보다 질소를 선택적으로 흡착하는 흡착제를 충전하고, 가압 공기 중의 산소를 분리 생성하는 흡착통과, 가압 공기를 공급하는 컴프레서, 흡착 공정, 탈착 공정의 유로를 전환하는 유로 전환 수단을 구비한 압력 변동 흡착형 산소 농축 장치에 있어서, 그 흡착통이 교환 가능한 카트리지식 흡착통이며, 흡착통의 가스 흐름 방향인 축선과 흡착통에의 가압 공기 공급 단부 또는 흡착통으로부터의 산소 취출 단부 중 어느 일방의 접속축이 교차하고 있는 것을 특징으로 하는 산소 농축 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   그 카트리지식 흡착통이, 흡착통의 일방이 흡착 공정에서 산소를 생성하고 있을 때에 타방의 흡착통이 질소를 탈착 재생하는 탈착 공정을 실시하는 2 개의 흡착통과, 흡착통의 가스 흐름 방향에 대해 직각 방향으로, 각 흡착통에 가압 공기를 공급하는 2 개의 유로 및 원료 공기 공급 단부를 갖는 흡착통 고정대를 구비하고, 양자를 일체화한 상태에서 고정한 것을 특징으로 하는 산소 농축 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   컴프레서로부터 유로 전환 수단을 개재하여 가압 공기를 공급하는 배관 노즐과, 그 카트리지식 흡착통의 원료 공기 공급 단부가 착탈 가능하게 끼워 맞춰지는 접속 기구를 형성하고, 그 고정대의 원료 공기 공급 단부의 오목부에 O 링을 구비하는 것을 특징으로 하는 산소 농축 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   가압 공기를 공급하는 2 개의 배관 노즐이 일체 성형된 배관 노즐을 구비하고, 일체 성형된 배관 노즐과 원료 공기 공급 단부의 오목부가 끼워 맞춤 접속된 상태에서, 배관 노즐과 산소 농축 장치의 케이싱을 고정하는 고정구를 갖는 것을 특징으로 하는 산소 농축 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   그 고정구가, 일체 성형된 배관 노즐의 양단에서 회전 가능하게 접속 고정되고, 케이싱의 저면에 착탈 가능하게 나사 고정하는 접속부를 갖는 것을 특징으로 하는 산소 농축 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   그 카트리지식 흡착통이, 흡착통의 일방이 흡착 공정에서 산소를 생성하고 있을 때에 타방의 흡착통이 질소를 탈착 재생하는 탈착 공정을 실시하는 2 개의 흡착통과, 흡착통의 가스 흐름 방향에 대해 직각 방향으로, 각 흡착통으로부터 생성된 산소를 취출하는 2 개의 유로 및 산소 취출 단부를 갖는 흡착통 고정대를 구비하고, 양자를 일체화한 상태에서 고정한 것을 특징으로 하는 산소 농축 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   흡착통에서 생성된 산소를 사용자 공급 수단측에 공급하는 산소 취출단 노즐과, 그 카트리지식 흡착통의 산소 취출 단부가 착탈 가능하게 끼워 맞춰지는 접속 기구를 형성하고, 그 흡착통 고정대의 산소 취출 단부의 오목부에 O 링을 구비하는 것을 특징으로 하는 산소 농축 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   2 개의 산소 취출단 노즐이 일체 성형된 노즐을 구비하고, 일체 성형된 산소 취출단 노즐과 산소 취출 단부의 오목부가 끼워 맞춤 접속된 상태에서 노즐과 산소 농축 장치의 케이싱을 고정하는 고정구를 갖는 것을 특징으로 하는 산소 농축 장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   그 고정구가, 일체 성형된 2 개의 산소 취출단 노즐의 양단에서 회전 가능하게 접속 고정되고, 케이싱의 저면에 착탈 가능하게 나사 고정하는 접속부를 갖는 것을 특징으로 하는 산소 농축 장치.
10. 제 1 항에 있어서,
    카트리지식 흡착통의 가스 흐름 방향에 있는 축선과 가압 공기 공급 단부 또는 흡착통으로부터의 산소 취출 단부의 어느 접속축의 교차 각도는 90 도±10 도인, 산소 농축 장치.

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