TW201124180A - Oxygen enrichment device - Google Patents

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201124180 六、發明說明： I：發明戶斤屬之技術領域3 技術領域 本發明係有關於一種使用可優先吸附氮甚於氧之吸附 材之壓力變動吸附型之氧濃縮裝置，特別是有關於一種對 慢性呼吸器疾病患者等進行之氧吸入療法所使用之醫療用 氧濃縮裝置。 L «tr ϋ 背景技術 近年，苦於氣喘、肺氣腫症、慢性支氣管炎等呼吸系 統器官疾病之患者已有增加之傾向，其治療方法中最具效 果者之一即為氧吸入療法。上述氧吸入療法係指使患者吸 入氧氣或氧濃化空氣。氧吸入療法所使用之氧之供給來源 則已知有可分離出空氣中之氧之氧濃縮裝置、使用液態氧 之氧供給裝置及氧氣瓶等，但就使用時之便利性及維護管 理之簡便性而言，居家氧療法係以氧濃縮裝置之使用為主 流。 氧濃縮裝置係可將空氧中存在之約21 %之氧分離濃縮 而進行供給之裝置，並分為使用可選擇性地透氧之氧濃化 膜之膜式氧濃縮裝置，以及使用可選擇性地吸附氮或氧之 吸附材之壓力變動吸附型氧濃縮裝置，但就可獲致90%以 上之極高氧濃度之優點而言，則以壓力變動吸附型氧濃縮 裝置為主流。 壓力變動吸附型氧濃縮裝置係藉交替重複進行對充填 201124180 有5A型、13X型、Li-X型等分子篩沸石作為可選擇性地吸 附氮甚於氧之吸附材之吸附筒中，供給業經壓縮機壓縮後 之空氣’而在加壓條件下吸附氮而獲致未吸附之氧濃縮氣 體之吸附程序’以及將前述吸附筒内之壓力減壓至大氣壓 力或更小，而就吸附材已吸附之氮進行脫附排氣以進行吸 附材之再生之脫附程序，而可連續生成高濃度氧氣。 先行技術文獻 專利文獻 專利文獻1特開2006-141896號公報 專利文獻2特開2002-253675號公報 【日月内3 發明概要 發明欲解決之課題 利用吸附材之壓力變動吸附型氧濃縮裝置一般在來自 壓縮機等加壓空氣供給機構之原料空氣供給量及吸附處理 之步驟一定時，所獲致之產品氣體中之氧濃度將隨環境溫 度、供給空氧溫度而改變。其乃吸附材之氮氧選擇吸附率 之溫度特性所致，就Li-X型及MD-X型等分子篩沸石而言， 環境溫度較高時吸附材之氮吸附量較少，故使用常溫下已 最佳化之步驟時’氮將於吸附程序時突破，而降低產品氧 濃度。且，溫度較低時，吸附材之氮吸附率雖較高，但吸 附速度較慢，故將導致脫附程序中吸附材之氮脫附不足， 並降低產品氣體中之氧濃度。 近年’如專航獻1所示’已提案—種採用可基於周圍 201124180 環境溫度而改變壓縮機等之加壓空氣供給機構之能力之方 法，以確保高濃度氧之方法。然而，採用上述方法之氧濃 縮裝置必須極力提高送入吸附筒之空氣之壓力，而隨著壓 縮機之加壓空氣供給能力之提高，則將導致裝置之耗電增 加之問題發生。 使用上述居家使用之醫療用氧濃縮裝置時，裝置動作 所需之電費乃由患者負擔，故極為期待耗電之減少。 可減少壓力變動吸附型氧濃縮裝置之耗電之方法已提 案一種可檢測產品氣體之氧氣濃度，並基於檢測結果而控 制空氣供給機構之電動機旋轉數之方法（專利文獻2)。專利 文獻2中已揭露可基於氧濃縮氣體之氧濃度檢出機構之輸 出值而改變壓縮機等之加壓空氣供給機構之供給能力，以 實現低耗電之壓力變動吸附型氧濃縮裝置。然而，與專利 文獻1所揭露之裝置相同，一旦環境溫度改變即須提高加壓 空氣供給機構之加壓能力，而將導致裝置之耗電增加等問 題之發生。 上述裝置為將氧濃度維持一定而控制電動機旋轉數， 而已實現將裝置之運轉環境及零件之狀態保持良好，並於 氧生成能力較高時，抑制空氣供給機構之能力而降低耗 電，反之，在高溫或寒冷等裝置之運轉環境不佳及零件持 續劣化導致氧生成能力降低時，則提昇空氣供給機構之供 給能力以較習知之氧濃縮裝置更為降低初期耗電。然而， 僅藉空氣供給機構之控制仍難以配合環境溫度之改變之相 對之吸附材之吸附功能之改變而維持生成高濃度氧，且， 201124180 亦難以實現耗電之大幅減少。 用以欲解決課題之手段 本發明人已發現以下所示之發明是為上述問題之解決 方法。即，本發明可提供一種氧濃縮裝置，屬壓力變動吸 附型，包含有：複數吸附筒，充填有可選擇性地吸附氮甚 於氧之吸附材；壓縮機，可對前述吸附筒供給原料空氣； 流道切換機構，可依序切換前述壓縮機及各吸附筒之間之 流道’並依預定時序重複進行對各吸附筒供給加壓空氣並 送出氧濃縮氣體之吸附程序、就各吸附筒予以減壓並再生 吸附材之脫附程序、連通各吸附筒之均壓程序、將來自吸 附紅序側之吸附筒之高濃度氧導入脫附程序側之吸附筒之 驅排程序；及，流量設定機構，可依預定流量對使用者供 給氧濃縮氣體；此外並包含：氧濃度感測器，可檢測前述 氧濃鈿裝置所生成之氧濃縮氣體之氧濃度；溫度感測器， 可測定裝置溫度；及，驅排程序控制機構，可於前述氧濃 度感測器之輸出值在預定值以下時，或前述溫度感測器之 輸出值超出預定溫度範圍外時，改變前述流道切換機構之 開關時序以增減驅排程序之時間，並加以變更控制為可使 氧濃度為最大之驅排程序時間。 又，本發明可提供-種氧漢縮裝置，其中上述驅排程 序控制機構係可進行以下控制之機構，即：以驅 間之變更控機始前之氧濃縮氣體之氧漠度為基準濃度， 進行使驅排程料間增加-料間之㈣及㈣後之氧濃 度檢測，並於氧濃度已上昇時將驅排程序時間變更後之氧 201124180 濃度更新為基準濃度，進而重複進行驅排程序時間之增 加、進行氧濃度檢測之控制至氧濃度已相對於基準浪度而 降低之點（以下稱為P1點）為止；其次，以pl點之 準濃度，進行使驅排程序時間減少一定時間之控似控二 後之氧濃度檢測，並於氧氣濃度已上昇時將驅排程序時間 變更後之氧濃度更新為基準濃度，進而重複進行驅排程序 時間之減少及進行氧濃度檢測之控制至氧濃度已相對於基 準濃度而降低之點（以下稱為 氧濃度為基準濃度，進行使驅排程序時間增加一定時間之 控制及控制後之氧濃度檢測，並於氧氣濃度已上昇時將驅 ==::氧濃度更新為基準濃度，_複進 已相對於美準、曲Γ曰加及進订氧濃度檢測之控制至氧濃度 • ; 土皁礙度而降低之點（以下 Q1點及Rl點之中間值衫為驅排程序時間/ 將 程二：;：:一種氧濃縮裝置，其中上述驅排 時間之變更控制門J丁以下控制之機構’:以驅排程序 度，進行使驅排二前之氧濃縮氣體之氧濃度為基準濃 氧濃度檢測，並卜1夺間減少一定時間之控制及控制後之 之氧漠度更新為已上昇時將驅排程序時間變更後 減少、進行氧濃度檢測之控制至氧濃=排程序時間之 而降低之點(-Γ稱化點)為止’^=目2對於基準漠度 基準濃度，進行使 點之氧濃度為 制後之氧漠度檢:Γ序時嶋-定時間之控制及控 並於乳; 農度已上昇時將驅排裎序時間 201124180 變更後之氧濃度更新為基準濃度，進而重複進行驅排程序 時間之增加及進行氧濃度檢測之控制至氧濃度已相對於基 準濃度而降低之點（以下稱為Q2點）為止；而後，以Q2點之 氧濃度為基準濃度，進行使驅排程序時間減少一定時間之 控制及控制後之氧濃度檢測，並於氧濃度已上昇時將驅排 程序時間變更後之氧濃度更新為基準濃度，進而重複進行 驅排程序時間之減少及進行氧濃度檢測之控制至氧濃度已 相對於基準濃度而降低之點（以下稱為R2點）為止；最後將 Q2點及R2點之中間值決定為驅排程序時間。 又，本發明並可提供一種氧濃縮裝置，其中上述驅排 程序控制機構係可將氧濃縮裝置之起動時或設定流量之變 更時之前述溫度感測器之輸出值記憶為基準溫度，並將依 基準溫度之值而定之驅排時間設定控制為初始值之機構， 且係可將氧濃縮裝置之起動時或設定流量之變更時之前述 溫度感測器之輸出值記憶為基準溫度，並於溫度感測器之 檢出值已相對於前述基準溫度而改變一定程度以上時，再 予重設為已依溫度感測器之輸出值而預設之驅排時間之機 構。 又，本發明並可提供一種氧濃縮裝置，其中上述驅排 程序控制機構係設有已預設之驅排程序時間變更可能範 圍，而可進行不檢測氧濃度相對於基準濃度而降低之P點即 在已達驅排時間變更可能限度點時，或在檢測P點後，不檢 測氧濃度相對於基準濃度而降低之Q點即在已達驅排時間 變更可能限度點時，將已達之驅排時間變更可能限度點決 201124180 定為驅排時間之控制之機構。 又，本發明並可提供一種氧濃縮裝置，其中設有可檢 測前述氧濃縮裝置所生成之氧濃縮氣體之流量之氧流量感 測器，前述驅排程序控制機構則係可在氧氣流量已超出一 定範圍時，或溫度感測器之檢出值已超出一定變化量之範 圍時，進行中止或中斷驅排程序時間之變更控制之實施之 控制之機構。 發明效果 依據本發明，可提供對於氧濃縮裝置之使用環境之溫 度變化所伴隨之吸附材之吸附效率之變動，仍可維持生成 預定之高濃度之氧濃縮氣體之最佳運轉步驟，並對使用者 提供可藉低耗電進行安定之氧供給之裝置。 圖式簡單說明 第1圖係顯示本發明之氧濃縮裝置之實施例之壓力變 動吸附型氧濃縮裝置之模式圖。 第2圖係本發明之氧濃縮裝置之實施例之各程序之概 略圖。 第3圖係本發明之氧濃縮裝置之實施例之驅排時間控 制之概略圖。 第4圖係本發明之氧濃縮裝置之實施例之驅排時間控 制之概略圖。 【實方包方式3 用以實施發明之形態 參照圖示說明本發明之氧濃縮裝置之實施例。 201124180 第1圖係例示本發明一實施例之壓力變動吸附型氧濃 縮裝置之概略裝置構造圖。本發明之壓力變動吸附型氧濃 縮裝置1包含可供給原料空氣之壓縮機112、充填有可選擇 性地吸附氮甚於氧之吸附材之吸附筒131、132、可切換吸 附脫附程序之作為流道切換機構之供給閥121、122、排氣 閥123、124、均壓閥125，自原料空氣分離而生成之氧濃縮 氣體則經作為流量設定器之控制閥142調整為預定流量 後，再藉插管148對使用者進行供給。 首先，自外部送入之原料空氣係自設有可去除塵埃等 異物之外部空氣送入過濾器111等之空氣送入口送入。此 時，一般空氣中包含約21%之氧氣、約77%之氮氣、0.8% 之氬氣、二氧化碳及其它氣體則占1.2%。上述裝置可將所 需之氧氣分離濃縮而加以送出作為呼吸用氣體。 氧濃縮氣體之分離係藉於吸附程序中，對充填有可選 擇性地吸附氮氣分子甚於氧氣分子之由沸石等所構成之吸 附材之吸附筒131、132控制供給閥121、122、排氣閥123、 124之開關，以切換以原料空氣為供給對象之通往吸附筒之 流道，而自壓縮機112依序供給加壓空氣，並於加壓狀態之 吸附筒131、132内選擇性地吸附去除原料空氣所包含之約 77%之氮氣而進行。 前述之吸附筒係由充填有可選擇性地吸附氮甚於氧之 吸附材之圓筒狀容器所構成。吸附筒之數量係依與氧生成 量之關係而決定，除1筒、2筒以外尚存在使用3筒以上之多 筒之氧濃縮裝置，但為連續且有效率地自原料空氣製造氧 10 201124180 濃縮氣體，宜使用第1圖所示之2筒式或多筒式之吸附筒。 又，前述之壓縮機112可使用2頭型之搖動型空氣壓縮 機作為僅具壓縮功能或具備壓縮、真空功能之壓縮機，此 外亦可使用螺旋型、旋轉型、渦旋型等旋轉型空氣壓縮機。 又，用於驅動上述壓縮機之電動機之電源可為交流亦可為 直流。壓縮機112乃噪音來源及發熱來源，加以收置於設有 冷卻扇113之壓縮機箱内即可實現裝置之靜穩性。 以前述吸附筒131、132所未吸附之氧氣為主成分之氧 濃縮氣體將經設成可避免朝吸附筒逆流之單向閥128、129 而流入產品槽140。 另，為連續生成氧濃縮氣體，必須脫附去除吸附筒内 所充填之吸附材所吸附之氮。在此，在脫附程序中將關閉 供給閥121、122並開放排氣閥123、124，而將吸附筒連接 至排氣管線，且將加壓狀態之吸附筒131、132切換成大氣 開放狀態，而使加壓狀態下已吸附之氮氣脫附以再生吸附 材。排氣管線末端則設有排氣消音器150，而可減少氮排氣 所伴隨之噪音。 進而，上述脫附程序中，為提昇上述氮之脫附效率， 將進行經均壓閥125而自吸附程序中之吸附筒131之產品端 側對脫附程序中之吸附筒13 2使氧濃縮氣體逆流以作為驅 排氣體之驅排程序。為控制驅排氣體之流量，而於均壓閥 125設有流孔126、127。 2個吸附筒131、132則錯開各程序而進行運轉控制，在 一方吸附筒131進行吸附程序而生成氧時，他方之吸附筒 201124180 132則進行脫附程序而進行吸附材之再生，並藉切換各程序 而連續生成氧。 由原料空氣製成之氧濃縮氣體將儲備於產品槽140。上 述產品槽140中儲備之氧濃縮氣體包含諸如95%之高濃度 之氧濃縮氣體，而可藉調壓閥14卜控制閥等流量設定機構 142控制其供給流量與壓力，並供入加濕器145，以對患者 供給業經加濕之氧濃縮氣體。 上述加濕器14 5除使用水作為加濕來源之起泡式加濕 益或表面蒸發式加濕器以外，亦可使用藉具有納菲薄膜等 全氟磺酸系膜 '聚醯亞胺臈、聚醚醯亞胺膜等透水膜之透 水膜組件而可自外部空氣送入水分並對乾燥狀態之氧濃縮 氣體加以供給以予加濕之無供水式加濕器。 對使用者供給之氧濃縮氣體之流量及氧濃度亦可以超 音波型之氧濃度、流量感測器144加以檢測，並反饋控制壓 縮機112之旋轉數及流道切換閥之開關時間，而控制氧之生 成。 此外，於氧濃縮裝置除設置壓力感測器115及釋放閥 114以檢測壓縮機之運轉異常及吸附筒之加壓異常以外，設 置溫度感測器151則可檢測氧濃縮裝置之吸附溫度並進行 裝置異常之檢測及吸附脫附程序之最佳化控制。 第2圖係顯示本發明一實施例之依序切換壓縮機丨丨2與 各吸附筒131、132間之流道中所設之供給閥12ι、122、排 氣閥123、124、可於吸附筒之下游侧使吸附筒間形成均壓 之均壓閥125之流道切換機構之開關時序之概略圖。 12 201124180 1力.楚動吸附型之氧濃縮裝置中’ 一如第2圖所示，由 方之吸附筒131進行吸附程序時，他方之吸附筒132則進 行脫附程岸，& α 蜡控制供給閥121、122、排氣閥123、124及 均壓閥125之ρ弓 同關，即可以個別反相之形態依序切換吸附程 序脫附程序，而連續生成氧。為提昇再生效率，可藉連 、、°吸附权序中生成之氧之一部分經均壓閥12 5而流入脫附 &序側之驅排程序(驅排氣生成程序、驅排氣排氣程序）、吸 附程序或轉氣生成㈣結束後之賴筒，以及脫附程序 或驅排氣排氣程序結束後之吸附筒之間，並加入可藉壓力 移動而進行能量回收之均壓程序，而進行在一方之吸附筒 131依序切換吸附程序、驅排氣生成程序、均壓程序、脫附 程序、驅排氣排氣程序、均壓程序，並在他方之吸附筒132 依序切換脫附程序、驅排氣排氣程序、均壓程序、吸附程 序、驅排氣生成程序、均壓程序之不變步驟，即可有效率 地生成氧。 驅排程序係可諸如自吸附程序中已生成氧之吸附筒 132送出氧’並對藉均壓閥125而在脫附程序中進行氮之減 壓排氣之吸附筒131流入生成氧之一部分，而提昇吸附材之 氣脫附再生效率之裎序。其驅排時間若延長則吸附材之再 生效率亦將提高，結果則可確認生成之氧濃縮氣體之氧濃 度之上昇。氧送出量較少時，將發生不僅氮且氧亦為吸附 材所吸附之過度吸附現象，並使氧濃縮氣體中之氬氣濃度 昇南’故將導致氧濃度之降低。因此，亦可延長驅排程序 時間’以藉調整氧生成量而進行維持較高氧濃度之控制。 13 201124180 另，驅排氣體將直接排出至大氣中，故排氣驅排時間 過長時將使自吸附筒132之氧送出量減少，且視送出量之不 同，亦可能導致氮突破所造成生成氧濃度之降低，並使產 品氣體之生成量減少等缺點。 如上所述，氧濃縮裝置之運轉環境溫度及氧送出量等 不同’將使可將氧濃縮氣體之氧濃度維持在最佳程度之驅 排時間亦有差異。 第3圖係本發明一實施例之壓力變動吸附型氧濃縮裝 置之驅排程序時間控制之概略圖，驅排程序時間控制係實 施如下者。 氧濃縮裝置之起動時，將依設有基於氧濃縮裝置之溫 度而設定之驅排程序時間（第3圖之No.l)之吸附脫附步驟進 行起動。吸附脫附步驟因最佳步驟將隨裝置溫度而大幅改 變’故宜先基於裝置之溫度檢測結果而依包含驅排程序時 間之初始設定時間進行起動^控制包含吸附程序及脫附程 序之時間變更之步驟整體時，將使步驟整體陷入失衡狀 態’且生成之氧濃縮氣體之氧濃度之安定將較為耗時，故 本案發明將控制驅排程序之時間。 起動時之驅排程序時間係依氧濃縮裝置之周圍環境溫 度而決定’並於依前述溫度而決定之最佳時間進行起動。 尤其就吸附材之氮吸附特性而言，在1〇e>c以下之低溫域與 常溫域比較’若將起動初期之驅排程序時間設為較長，即 可提高生成之氧濃縮氣體之氧濃度。又，為排除運轉中之 壤境溫度之影響，即便在對使用者供給之流量設定值變更 14 201124180 時，亦將對應運轉中之溫度變化，故將驅排程序時間變更 為對應運轉中之裝置溫度之驅排程序時間，即可依最佳步 驟進行運轉。進而，即便受冷暖氣等影響而使起動中之環 境溫度變動至所定閾值以上，亦可進行驅排程序時間之變 更控制。 氧濃縮裝置可能使用在冰點下溫域至接近4 0 °C之高溫 域等多種環境條件下，起動後之使用環境溫度之變動將對 吸附材之氮氧吸附效率造成大幅之改變。依起動時之預定 之運轉步驟起動氧濃縮裝置後，可對應隨後之環境變化所 伴生之氧濃縮氣體之氧濃度之變動而決定最佳之運轉步 驟。因此，藉驅排程序控制機構即可控制供給閥、排氣閥 之開關時序，並進行驅排程序時間之最佳化以使氧濃度為 最大。上述控制可於生成之氧濃縮氣體中之氧濃度為諸如 90%以下等小於預設之預定濃度值時，調查生成氧濃度與 驅排時間之關係，而進行驅排程序時間之最佳化，以實現 生成氧濃度之提昇。 驅排程序控制之開始後不久之氧濃縮氣體中之氧濃度 將記憶為控制基準濃度，然後，使驅排程序時間增加預定 時間（第3圖之No.2)。基於經過一定時間後之氧濃度檢測結 果，則進行生成氧濃縮氣體之氧濃度是否已相對於基準濃 度而上昇或下降之判斷，並於氧濃度已上昇時，將接近之 濃度更換為控制基準濃度並進而增加驅排程序時間。氧濃 度已降低時，則將該時間（第3圖之Νο·2)記憶為P1點。上述 作業則重複進行至檢測氧濃度降低為止，並增加驅排時間。 15 201124180 決定p1點後，將p1點之氧濃度記錄為控制基準濃度， 且反之使驅排程序時間減少預定時間（第3圖之No.3)。在一 定時間經過後，則進行生成之氧濃縮氣體之濃度是否已相 對控制基準濃度而上昇或下降之判斷，並於氧濃度已上昇 時，將接近之濃度更換為控制基準濃度且進而減少驅排時 間。上述作業將重複進行至檢測氧濃度降低為止，並減少 驅排時間（第3圖之Νο·3〜No.9)。氧濃度降低後，則將該時間 (第3圖之Νο·9)記憶為Q1點。 決定Q1點後，將接近濃度之Q1點之氧濃度記錄為控制 基準濃度，且反之使驅排時間增加預定時間。在一定時間 經過後，則進行氧濃度是否已相對控制基準濃度而上昇或 下降之判斷，並於氧濃度已上昇時，將接近之濃度更換為 控制基準濃度且進而增加驅排時間，上述作業則重複進行 至檢測氧濃度降低為止（第3圖之No. 10〜No. 14)。氧濃度降低 後，則將該時間（第3圖之No.14)記憶為R1點。 決定R1點後，則確定Q1點與R1點之中點之第3圖之S1點 為最佳驅排時間。具體而言，可將Q1點與R1點之驅排時間 之平均時間定為S1點。如上所述，在S1點上，裝置在運轉 之環境下可生成最大氧濃度之氧濃縮氣體。 上述實施態樣例中，雖由將驅排時間延長至驅排時間 控制開始時之控制開始進行，但亦可相反而由縮短驅排時 間之控制開始進行。即，如第4圖所示，可將驅排時間控制 開始不久（第4圖之No.l)之氧濃縮氣體中之氧濃度記憶為控 制基準濃度，然後，使驅排時間減少預定時間（第4圖之 16 201124180 Νο·2)，再基於一定時間經過後之氧濃度檢測結果而進行生 成氧濃縮氣體之氧濃度是否已相對控制基準濃度而上昇或 下降之判斷，並於氧濃度已上昇時，將接近之濃度更換為 控制基準濃度且進而減少驅排時間。上述控制將重複進行 至氧濃度下降為止（第4圖之Νο·2〜No.7)，檢測氧濃度之下降 之時間（第4圖之No·7)則記憶為P2點。 決定P2點後，將P2點之氧濃度記錄為控制基準濃度， 並使驅排時間增加預定時間（第4圖之No.8)。一定時間經過 後，則進行生成氧濃縮氣體之氧濃度是否相對控制基準濃 度而上昇或下降之判斷，並於氧濃度已上昇時，將接近之 濃度更換為控制基準濃度且進而增加驅排時間，而重複進 行上述操作至檢測氧濃度降低為止（第4圖之No.8〜 No.12)。氧濃度降低後，則將該時間（第4圖之No.12)記憶為 Q2點。 決定Q2點後，將接近濃度之Q2點之氧濃度記錄為控制 基準濃度，再使驅排時間減少預定時間。一定時間經過後， 則進行氧濃度是否相對控制基準濃度而上昇或下降之判 斷，並於氧濃度已上昇時，將接近之濃度更換為控制基準 濃度且進而減少驅排時間，而重複進行上述作業至檢測氧 濃度降低為止（第4圖之No.13〜No.17)。氧濃度降低後，則 將該時間記憶為R2點（第4圖之No.17)。 決定R2點後，則確定Q2點與R2點之中點之第4圖之S2點 為最佳驅排時間。具體而言，可將Q2點與R2點之驅排時間 之平均時間定為S2點。此時，P2點與R2點結果雖為同一點， 17 201124180 但在控制開始時，無法辨識本控制開始初期之驅排時間相 對於最佳驅排時間之長短，故不取P2點與Q2點之中點而以 Q2點與R2點之中點定為S2點。 如上所述，在最佳驅排時間之S1點、S2點上，氧濃縮 裝置可在運轉之目前環境下生成最大氧濃度之氧濃縮氣 體。 上述控制雖於吸附筒所生成之氧濃縮氣體之氧濃度在 預定值以下時開始進行，但亦可於因室内之冷暖氣等而使 運轉中之溫度較起動時之溫度更超出預定值以上而偏離時 進行。 如上所述'檢測產品氣體中之氧濃度’並以南精度設 定最佳驅排時間，即可決定可實現最高氧濃度之運轉步 驟。其次，為抑制過多之氧供給，而減少壓縮機之旋轉數 等而降低空氣供給機構之能力，並進行可將氧濃縮氣體之 氧濃度維持在諸如90%之運轉，亦可實現耗電之減少。進 而，即便在氧濃縮裝置之運轉環境之惡化及零件劣化所導 致氧生成能力已降低之狀態下，亦可安定地供給氧濃縮氣 體。 驅排程序時間之變更控制並非可無限制實施，若驅排 程序時間過長，則將導致吸附程序時之氮突破，過短則將 降低吸附材之再生效率，而無法進行將氧濃度維持一定之 控制。因此，宜預設可補償氧濃度之控制之驅排程序時間 之變更可能範圍，並於該範圍内限制驅排時間之控制。 具體而言，可於上述驅排程序控制時，不檢測氧濃度 18 201124180 相對基準濃度而降低之p點而在已達驅排時間變更可能限 度點時，或在檢測p點後，不檢測氧濃度相對基準濃度而降 低之Q點而在已達驅排時間變更可能限度點時，將已達之驅 排時間變更可能限度點決定為驅排時間。 此外，產品氣體流量及溫度條件亦對氧濃度控制造成 極大影響，故氧氣流量超出一定範圍外時，將進行中止或 中斷驅排時間之變更控制之控制。進而，溫度感測器之輸 出值因環境溫度之變化而有一定量之改變時，則中止或中 斷驅排時間之變更控制之實施。藉此即可補償運轉中之氧 氣濃度。 本案發明之驅排程序控制機構可進行決定可使產品氧 氣濃度為最大值之驅排時間之控制。若已達所需之氧濃度 以上，則可減少壓縮機之供給風量，並進行諸如可將氧濃 度控制在90%之節能運轉。反之，若因吸附材之劣化等而 使氧濃度降低，則可併行提高壓縮機之旋轉數，並提昇供 給風量、吸附壓之控制。另，壓縮機之供給風量之變更， 亦即壓縮機之旋轉數之變更控制，以及可進行驅排時間之 最佳化之驅排程序控制，兩者之同時進行則宜受限制。 產業上之可利用性 本案發明之氧濃縮裝置可作為醫療用氧濃縮裝置而使 用於對苦於氣喘、肺氣腫症、慢性支氣管炎等呼吸系統器 官疾病之患者進行氧吸入療法所需之氧供給來源。又，本 案發明並可作為特徵之可藉低耗電安定供氧之裝置而使 用0 19 201124180 【圖式簡單說明3 第1圖係顯示本發明之氧濃縮裝置之實施例之壓力變 動吸附型氧濃縮裝置之模式圖。 第2圖係本發明之氧濃縮裝置之實施例之各程序之概 略圖。 第3圖係本發明之氧濃縮裝置之實施例之驅排時間控 制之概略圖。 第4圖係本發明之氧濃縮裝置之實施例之驅排時間控 制之概略圖。 【主要元件符號說明 1···壓力變動吸附型氧濃縮裝置 111···外部空氣送入過濾器 112…壓縮機 113···冷卻扇 114...釋放閥 115···壓力感測器 121、122···供給閥 123、124…排氣閥 125···均壓閥 126、127···流孔 128、129...單向閥 131、132···吸附筒 140···產品槽 141…調壓閥 142···控制閥、流量設定機構 144.·.氧濃度、流量感測器 145···加濕器 148…插管 150…排氣消音器 151···溫度感測器 20

Claims (1)

1. 201124180 七、申請專利範圍： 1. 一種氧濃縮裝置，屬壓力變動吸附型，包含有： 複數吸附筒，充填有可選擇性地吸附氮甚於氧之吸 附材； 壓縮機，可對前述吸附筒供給原料空氣； 流道切換機構，可依序切換前述壓縮機及各吸附筒 之間之流道，並依預定時序重複進行對各吸附筒供給加 壓空氣並送出氧濃縮氣體之吸附程序、就各吸附筒予以 減壓並再生吸附材之脫附程序、連通各吸附筒之均壓程 序、將來自吸附程序側之吸附筒之高濃度氧導入脫附程 序側之吸附筒之驅排程序；及 流量設定機構，可依預定流量對使用者供給氧濃縮 氣體， 其特徵在於並包含： 氧濃度感測器，可檢測前述氧濃縮裝置所生成之氧 濃縮氣體之氧濃度； 溫度感測器，可測定裝置溫度；及 驅排程序控制機構，可於前述氧濃度感測器之輸出 值在預定值以下時，或前述溫度感測器之輸出值超出預 定溫度範圍外時，改變前述流道切換機構之開關時序以 增減驅排程序之時間，並加以變更控制為可使氧濃度為 最大之驅排程序時間。 2. 如申請專利範圍第1項之氧濃縮裝置，前述驅排程序控 制機構係可進行以下控制之機構，即： 21 201124180 以驅排程序時間之變更控制開始前之氧濃縮氣體 之氧濃度為基準濃度，進行使驅排程序時間增加一定時 間之控制及控制後之氧濃度檢測，並於氧濃度已上昇時 將驅排程序時間變更後之氧濃度更新為基準濃度，進而 重複進行驅排程序時間之增加'進行氧濃度檢測之控制 至氧濃度已相對於基準濃度而降低之點（以下稱為pi點） 為止， 其次，以P1點之氧濃度為基準濃度，進行使驅排程 序時間減少一定時間之控制及控制後之氧濃度檢測，並 於氧氣濃度已上昇時將驅排程序時間變更後之氧濃度 更新為基準濃度，進而重複進行驅排程序時間之減少及 進行氧濃度檢測之控制至氧濃度已相對於基準濃度而 降低之點（以下稱為Q1點）為止， 而後，以Q1點之氧濃度為基準濃度，進行使驅排程 序時間增加一定時間之控制及控制後之氧濃度檢測，並 於氧氣濃度已上昇時將驅排程序時間變更後之氧濃度 更新為基準濃度，進而重複進行驅排程序時間之增加及 進行氧濃度檢測之控制至氧濃度已相對於基準濃度而 降低之點（以下稱為R1點）為止， 最後將Q點及R1點之中間值決定為驅排程序時間。 3.如申請專利範圍第1項之氧濃縮裝置，前述驅排程序控 制機構係可進行以下控制之機構，即： 以驅排程序時間之變更控制開始前之氧濃縮氣體 之氧濃度為基準濃度，進行使驅排程序時間減少一定時 22 201124180 間之控制及控制後之氧濃度檢測，並於氧濃度已上昇時 將驅排程序時間變更後之氧濃度更新為基準濃度，進而 重複進行驅排程序時間之減少、進行氧濃度檢測之控制 至氧濃度已相對於基準濃度而降低之點（以下稱為P2點） 為止， 其次，以P2點之氧濃度為基準濃度，進行使驅排程 序時間增加一定時間之控制及控制後之氧濃度檢測，並 於氧濃度已上昇時將驅排程序時間變更後之氧濃度更 新為基準濃度，進而重複進行驅排程序時間之增加及進 行氧濃度檢測之控制至氧濃度已相對於基準濃度而降 低之點（以下稱為Q2點）為止， 而後，以Q2點之氧濃度為基準濃度，進行使驅排程 序時間減少一定時間之控制及控制後之氧濃度檢測，並 於氧濃度已上昇時將驅排程序時間變更後之氧濃度更 新為基準濃度，進而重複進行驅排程序時間之減少及進 行氧濃度檢測之控制至氧濃度已相對於基準濃度而降 低之點（以下稱為R2點）為止， 最後將Q2點及R2點之中間值決定為驅排程序時間。 4. 如申請專利範圍第2或3項之氧濃縮裝置，前述驅排程序 控制機構係依各驅排程序時間之平均值而決定Q1點及 R1點之中間值或Q2點及R2點之中間值之控制機構。 5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之氧濃縮裝置，前述 驅排程序控制機構係可將氧濃縮裝置之起動時或設定 流量之變更時之前述溫度感測器之輸出值記憶為基準 23 201124180 溫度，並將依基準溫度之值而定之驅排時間設定控制為 初始值之機構。 6. 如申請專利範圍第5項之氧濃縮裝置，前述驅排程序控 制機構係可將氧濃縮裝置之起動時或設定流量之變更 時之前述溫度感測器之輸出值記憶為基準溫度，並在溫 度感測器之檢出值已相對於前述基準溫度而改變一定 程度以上時，再予重設為已依溫度感測器之輸出值而預 設之驅排時間之機構。 7. 如申請專利範圍第2至4項中任一項之氧濃縮裝置，前述 驅排程序控制機構係設有已預設之驅排程序時間變更 可能範圍，而可進行不檢測氧濃度相對於基準濃度而降 低之P點即在已達驅排時間變更可能限度點時，或在檢 測P點後，不檢測氧濃度相對於基準濃度而降低之Q點即 在已達驅排時間變更可能限度點時，將已達之驅排時間 變更可能限度點決定為驅排時間之控制之機構。 8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之氧濃縮裝置，其中 設有可檢測前述氧濃縮裝置所生成之氧濃縮氣體之流 量之氧流量感測器，前述驅排程序控制機構則係可在氧 氣流量已超出一定範圍時，進行中止或中斷驅排程序時 間之變更控制之實施之控制之機構。 9. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之氧濃縮裝置，前述 驅排程序控制機構係可在溫度感測器之檢出值已超出 一定變化量之範圍時，進行中止或中斷驅排程序時間之 變更控制之實施之控制之機構。 24 201124180 10. 如申請專利範圍第1項之氧濃縮裝置，其中設有可基於 前述氧濃縮氣體之氧濃度之檢出值而增減前述壓縮機 之供給風量，並進行將氧濃度維持為預定濃度之控制之 壓縮機控制機構。 11. 如申請專利範圍第10項之氧濃縮裝置，前述驅排程序控 制機構係不同時實施前述驅排程序控制機構之控制與 前述壓縮機控制機構之控制之控制機構。 25