JPH01167205A - 酸素濃縮装置 - 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】 〈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
を安定して得るための酸素濃縮装置に関する。さらに詳
細には、本発明は、酸素又は窒素を選択的に吸着し得る
吸着剤を充填した吸着床を用いた圧力変動吸着型酸素濃
縮装置であって、吸着床において圧力変動を発生させる
ために気体の流路を切り換える自動流路切換弁を改良し
た優れ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縮装置が開発されたので、
それを用いた酸素療法が大１］に普及するようになって
来ている。

酸素濃縮装置には、吸着型酸素濃縮装置と脱型酸素濃縮
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、また移動が容易にな
るように装置全体がコンパクトであることが望ましい。

この吸着型酸素濃縮装置としては、吸着床での吸着と脱
着を圧力変動により繰り返し行わせる圧力変動吸着型の
ものが主として用いられるが、吸着床の圧力を変動させ
る方法として通常、コンプレッサーで加圧された空気を
吸着床に供給して加圧し、大気と連通させ、場合によっ
てポンプを介して吸着床内の圧力を減圧することがなさ
れる。

かかる吸着床の圧力を変動させるのに、コンプレッサー
と吸着床を連結した導管の途中に流路切換弁が用いられ
るが、その流路切換弁として、例えば４方弁の如く連結
導管の数が多い場合には通常スプール弁が用いられる。

しかしながらスプール弁を用いた場合には、スプール自
体とそれを収納する外側容器であるスリーブの間の狭め
られた間隙部に微小固形物が付着したりしてスプールの
動きが円滑に行われなくなりやすく、長期間の安定した
酸素濃縮操作が困難な場合があった。

この装置を使用している者が呼吸器系疾患患者であり、
装置の突然の運転停止は出来るだけさけねばならず、安
定した長期運転を確保するための改善が強く望まれてい
た。

〈発明の目的〉 本発明は、かかる従来の圧力変動吸着型酸素濃縮装置の
問題点を解決して、長期間安定した運転が確保され、且
つコンパクトな酸素濃縮装置を提供することを目的とし
ている。

〈発明の構成〉 本発明者は、かかる目的を達成するために鋭意研究した
結果、多連式ポペット型弁を用いることが有効であるこ
とを見い出し本発明に到達した。

即ち本発明は、 酸素又は窒素を選択的に吸着し得る吸着剤を充填した１
基又は２基以上の吸着床と、該吸着床に連結されたポン
プ手段、及び該吸着床からの酸素濃縮空気を貯留するた
めのタンク手段を具備し、該ポンプ手段により該吸着床
における圧力を変動せしめて吸着工程と脱着工程を繰り
返すことにより原料空気から酸素濃縮空気を取得するた
めの圧力変動吸着型酸素濃縮装置において、該ポンプ手
段と吸着床を連結する為の導管手段及び／又は該タンク
手段と吸着床を連結する為の導管手段の途中に自動的に
作動し得る一体化した多連式ポペット型弁を具備せしめ
て、該吸着工程と脱着工程を繰り返すようにしたことを
特徴とする酸素濃縮装置に関するものである。

以下本発明について、必要に応じて図面を用いながら詳
述する。第１図は、本発明の酸素濃縮装置の好ましい実
施態様の１例を示したものである。

同図において、吸着床７は酸素よりも窒素を吸着しやす
いモレキュラーシーブ５Ａ等の吸着剤が充填されたもの
であり、リリーフバルブ２を備えたコンプレッサー１が
流路切換弁である２連式ポペット型弁３を介して導管に
よって吸着床７に連結されており、さらにサージタンク
１１が自動開閉弁９を介して導管によって吸着床７に連
結されている。また流路切換弁３には吸気マフラー５を
備えた吸気用導管４ｂと排気マフラー６を備えた排気用
導管４ｅが設けられている。さらにサージタンク１１に
は、減圧弁１３を備えた酸素濃縮空気取出し用導管１５
が設けられている。尚この導管１５には、さらに自動開
閉弁、除菌フィルター、流量設定器。

加湿器、鼻カニユーラ（これらは図示せず）等が具備さ
れている方が実用上便利である。

かかる酸素濃縮装置は、流路切換弁３が２個のポペット
型３方弁を一体化せしめた２連式ポペット型弁であるこ
とを特徴とするものである。かが。

る２連式ポペット型弁３の作動により流路の切り換え状
況を示したのが第２図である。即ち第２図〈ωでは、吸
気用導管４ｂとコンプレッサー手段１の吸引側導管４Ｃ
と連結し、コンプレッサー手段１の吐出側導管４ｄと吸
着床７の原料空気導入用導管４丁を連結させた状態にあ
り、吸着床７に原料空気を導入することかできる。尚こ
の状態では、例えば合わせて自動開閉弁９を開くことに
より、その初期においてはサージタンク１１から酸素濃
縮空気を逆流させて両方の圧力を均圧化し吸着床を部分
的に加圧せしめ、その後ざら所定時間だけ空気導入を続
けて窒素の吸着を行ない酸素濃縮空気を吐出させる吸着
工程が実施されるようにすることが好ましい。

第２図（ｂ）では、吸着床７からの空気を排出するため
の排出用導管４ａとコンプレッサー手段１の吸引側導管
４Ｃを連結し、コンプレッサー手段１の吐出側導管４ｄ
と排気用導管４ｅを連結した状態にあり、コンプレッサ
ー手段１を介して吸着床７がら空気を排出することがで
きる。尚、この状態において、例えば合わせて自動開閉
弁９を閉じることによって、吸着床の加圧された空気を
逆流ざゼて排出するのみならず、さらに吸着床内の圧力
を大気圧より低くすることによって吸着された窒素を出
来るだけ脱着させるようにすることが好ましい。

この様にして、第１図に示す装置では、２連式ポペット
型弁３を自動的に作動せしめて吸着床７の圧ノｊを変動
させて窒素の吸着、脱着を繰り返すことによって酸素濃
縮空気を取得することが可能である。

尚、ポペット型弁の好ましい機構としては、例えば第２
図（ａ）における４ａ及び４ｂの導管に通じる各々の流
路に設けられた２個の弁座が相部して位置し、その間に
両弁座に対し個々に適合し得るポペット型弁部を設は且
つその弁部が往復運動し得る軸に具備されているものが
挙げられる。即ちその軸が往復運動して４ａ側の弁座に
弁部が適合した場合に４ｂと４０が連通ずる。また、２
連式等の多連式の各々の弁の流路を集中させたマニホー
ルド部を具備させてそれらを一体化せしめるようにした
ものが、弁全体がコンパクトにできるので実用上有利で
ある。

かかる多連式ポペット型弁を自動的に作動させるための
弁の形式としては、直流励磁型電磁弁。

交流励磁式電磁弁、空気作動式自動弁、パイロット作動
型電磁弁等が好ましく、中でも直流励磁型＝７− 電磁弁、空気作動式自動弁、及びパイロット作動型電磁
弁等が鉄芯等の動きがゆるやかでライフが長く且つ作動
時の発生音が小さく低騒音化の対策上好ましく、特に直
流励磁型電磁弁が実用的である。

また本発明における吸着床は１基又は２基以上のいずれ
であってもよいが、医療用の小型の酸素濃縮装置の場合
には３基以下が好ましく、特に１基又は２基の場合が望
ましい。吸着床が２基以上の場合には、各吸着床を順次
貯留タンクと連結する等のために、貯留タンクと吸着床
を連結するための導管手段、場合によっては吸着床通し
を連通するための導管手段においても多連式ポペット型
弁を具備せしめることが好ましい。尚微少固形物が混入
しやすい側、例えば吸着床とコンプレッサーの間の導管
に多連式ポペット型弁を必ず具備させることが好ましい
。さらにポンプ手段としては、前記した如く減圧手段を
も兼ねたコンプレッサー手段の他に、単なるコンプレッ
サーや、真空ポンプ、場合によってはブロアー形式のも
の等があげ＝８− られる。

本発明の酸素濃縮装置の用途としては、特に限定される
ものではなく、医療用等の長期間安定な運転が必要な用
途が好ましい。

〈発明の効果〉 本発明の酸素濃縮装置は、長期間安定した運転が確保で
きる優れた特性を有し、さらには、装置全体をコンパク
トにしやすい利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の酸素濃縮装置の好ましい実施態様例
を模式的に示したものである。また第２図は、第１図に
おける２連式ポペット型弁の作動状態を模式的に示した
ものである。 特許出願人　帝　人　株　式　会　礼 式　　理　　人　　弁理士　　前　　１）　純　　博第
２ ｎ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸素又は窒素を選択的に吸着し得る吸着剤を充填
   した１基又は２基以上の吸着床と、該吸着床に連結され
   たポンプ手段、及び該吸着床からの酸素濃縮空気を貯留
   するためのタンク手段を具備し、該ポンプ手段により該
   吸着床における圧力を変動せしめて吸着工程と脱着工程
   を繰り返すことにより原料空気から酸素濃縮空気を取得
   するための圧力変動吸着型酸素濃縮装置において、該ポ
   ンプ手段と吸着床を連結する為の導管手段及び／又は該
   タンク手段と吸着床を連結する為の導管手段の途中に自
   動的に作動し得る一体化した多連式ポペット型弁を具備
   せしめて、該吸着工程と脱着工程を繰り返すようにした
   ことを特徴とする酸素濃縮装置。
2. （２）該多連式ポペット型弁が、２個のポペット型３方
   弁を一体化せしめた２連式ポペット型弁である特許請求
   の範囲第１項記載の酸素濃縮装置。