JPH0549697A - 医療用psa式酸素濃縮器 - Google Patents

医療用psa式酸素濃縮器

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JPH0549697A
JPH0549697A JP3237400A JP23740091A JPH0549697A JP H0549697 A JPH0549697 A JP H0549697A JP 3237400 A JP3237400 A JP 3237400A JP 23740091 A JP23740091 A JP 23740091A JP H0549697 A JPH0549697 A JP H0549697A
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oxygen
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Kazukiyo Takano
和潔 高野
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 医療用のPSA式(圧力変動吸着式)酸素濃
縮器において、除湿して乾燥した原料空気をPSAへ給
気して、PSAの効率を高め、かつ加湿器を不要にす
る。 【構成】 圧縮した原料空気を水分分離膜を隔膜とする
拡散分離式の除湿装置を通して乾燥したものをPSAへ
給気し、該PSAによりさらに露点約−40℃以下に乾
燥した酸素ガスを、同じく拡散分離式の加湿装置を通し
て所望の湿度に加湿し、酸素ガスの消費量を変える手段
と、該加湿装置の加湿度を変える手段を連動することに
より、別段の加湿器を用いなくても、また酸素ガスの消
費量を変えても酸素吸入に適した一定値の湿度が得られ
る。また、該PSAの効率も高められる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本願発明は、医療用PSA式酸素
濃縮器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の吸着剤を用いた圧力変動吸着式
(PSA式)酸素濃縮器の原料空気中に含まれる水分は
吸着剤に吸着し、ガスの吸着量を低下させ、同時にガス
の拡散速度も低下させる為、可能な限り除去しておくこ
とが望ましい。その方法は冷却法や吸着筒中を2層に分
け第一層にアルミナやシリカゲルを充填し、取除く方法
があった。また特開 平2−99113に水分分離膜を
用いて除湿をする方法が公知技術となっている。
【0003】冷却法は冷凍機を動作させる為、エネルギ
ーとして電気を消費し、可動機構を有する装置がある
為、故障が発生する率が高い。また吸着筒内に余分なシ
リカゲルやアルミナを充填する方法は、その分装置が大
きくなる。
【0004】特開 平2−99113に示される技術は
新しい技術であって、PSA式酸素濃縮器の再生パージ
ガスを水分分離膜を用いた除湿装置の二次側に流して原
料空気の除湿を行う方法であるが、PSA式酸素濃縮器
の排出ガスは一時的に除湿装置の二次側を流れてしま
い、続いて流れる再生パージガスだけでは量が少なく、
平均的に流れる原料空気を十分除湿するには不足するこ
とがある。また、吸着剤を用いるPSA式酸素濃縮器で
得られる濃縮酸素ガスは大変乾燥したガスで、呼吸療法
に吸入使用する場合、鼻腔内が乾燥するので相対湿度を
50〜90%程度に加湿する必要がある。従来の加湿器
は水を収容した容器の水中に酸素ガスを曝気させる等の
方法がとられている。
【0005】また、加湿された酸素ガスはホースに導か
れて人の鼻孔まで流れるが、その数メートルに及ぶホー
スが途中で冷気に合い酸素ガス中の水分が結露し、水滴
となってホースにつまり、酸素ガスが流れなくなった
り、鼻中に水が飛び出してくる事があるため、加湿状態
を制御する必要がある。しかし、従来その良い方法がみ
つかっていない。加湿器の水中に送気するパイプの水面
上の部分に細孔をあけ一部、乾いた酸素ガスを分流さ
せ、これと曝気した酸素ガスを混合して、該細孔の直径
をカットアンドトライの方法で加減して加湿度をコント
ロールしていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】PSA酸素濃縮器の原
料空気の除湿を行う場合、特開 平2−99113の方
法による場合、水分分離膜を用いた除湿装置の二次側に
PSA式酸素濃縮装置の再生パージガスを流す方法では
その量が少なく均一に十分な原料空気の除湿が出来ない
ことがある。またPSA式酸素濃縮器で産出された酸素
ガスの加湿を行う場合、従来よりの水容器式の加湿器を
用いる場合、その水は蒸留水を毎日補充しながら用いな
ければならないこと、よく洗って清潔にしておかなけれ
ば細菌やカビ類が繁殖して不衛生となること、またその
カビ等のため曝気孔が目づまりすることなどの問題が発
生する。
【0007】これ等の問題は特開 平2−99113の
技術でほとんど解決できる。しかし、特開 平2−99
113の方法では季節により気温や相対湿度が異なる
し、医療用PSA式酸素濃縮器では原料空気の圧力も高
々2kgf/cm2 ・Gぐらいで少ないものは1kgf
/cm2 ・Gであるため、空気の乾燥する冬などの場合
には、装置内の温度が約40℃と高いこともあり、原料
空気の湿度は露点以下であることもあり得るし、原料空
気から二次側の排パージガス側に透過した水分でパージ
ガスの水分含有量が決まるので相対湿度は更に低くな
る。このパージガスから更に水分分離膜を通して酸素ガ
スに水分を供給するのであるから、更に低くなるので変
動が大きく調節弁による調節の度合いが大きくなる。
【0008】特開 平2−99113による酸素ガスの
加湿度の調整は加湿用の除湿装置に流れる流量と一部乾
燥状態のまま流す分流を作り、加湿後、それを1つに合
わせて混合して加減する方法をとっている。この方法
は、前述の如く、除湿装置で得られる水分変動が大きく
なるので一義的に本流と分流の量を決めて常に一定の相
対湿度が得がたい。
【0009】一方、患者の使用する酸素ガスの量は、人
によって異なり0.5リットル/分から5リットル/分
まで様々である。除湿装置によって与えられる水分量は
流す酸素ガスの量によっても変わってくる。パイプ内の
結露は流れるガスの相対湿度が直接影響する。このた
め、患者の使用する酸素流量に影響されない相対湿度が
得られることが望ましい。
【0010】
【課題を解決するための手段】(1)医療用PSA式酸
素濃縮器において圧縮した原料空気を水分分離膜を隔膜
とする2組の除湿装置のそれぞれの一次側入口に直接給
気し、1次側出口において、他の一方の除湿装置の一次
側出口より出た配管に絞り弁13を介して接続し、該2
組の除湿装置を通過した原料空気を吸着筒に供給し、窒
素ガスを分離せしめて酸素ガスを生成させ、除湿装置5
の二次側入口11へ給気し、除湿装置4の一次側出口の
乾燥空気の一部を絞り弁12を付設した除湿装置4の二
次側入口にパージガスとして流し、この除湿装置5の二
次側出口より該酸素ガスを取り出すよう構成した。
【0011】(2)水分分離膜を隔膜とする除湿装置5
の一次側入口に原料空気の一部を給気し、該除湿装置5
の一次側出口9にはその流量を調節できる絞り弁13を
付設し、該除湿装置5の二次側入口に酸素ガスを通過せ
しめ、該酸素ガスを加湿する方法において、該絞り弁1
3にて該除湿装置5の一次側の原料空気の流量を調節す
ることにより、該酸素ガスの加湿度を加減するように構
成した。
【0012】(3)前記原料ガスの一部を除湿装置5に
流し、該除湿装置5の二次側入口にPSA式酸素濃縮器
の製品ガスである酸素ガスを流して加湿する方法におい
て、オリフィス切替式の酸素ガス流量制限用の絞り弁1
4と原料ガスの流量制限オリフィスである絞り弁13を
連動して切替え、酸素ガス流量を変更しても相対的湿度
を一定になるよう、酸素ガスが少ないときは原料空気を
少なく、酸素ガスが多いときは原料空気も多くなるよう
に構成した。
【0013】
【実施例】以下図面を参照して本発明の具体的実施例に
ついて説明する。コンプレッサー3の吸入ポートに吸入
フィルター1と配管2により結合し、大気を取込み、圧
縮した原料空気として、水分分離膜30と31を隔膜と
する除湿装置4及び5の膜面の1次側に供給口6及び7
より供給する圧縮した原料空気はガスの出口8及び9よ
り取出され除湿装置5の出口9は絞り弁13を介して出
口8と結合し、合流して切替弁40を経てPSA式酸素
濃縮器の吸着筒19または20に配管17及び18とに
より接続されて送気される。
【0014】除湿装置4の膜面二次側の入口10には出
口8より乾燥ガスの一部が絞り弁12(オリフィス)で
制限されて(約12.5%〜20%)パージガスとして
流され、原料空気の水分を持ち出して出口41より大気
中に送出する。
【0015】吸着筒19及び20は配管21とオリフィ
ス23及び配管22とオリフィス24により酸素タンク
25に接続され、吸着筒内の吸着剤であるゼオライトに
窒素ガス等が吸着除去されるので酸素ガスが濃縮されて
蓄積される。
【0016】酸素タンク25はその出口配管26に減圧
弁27が接続され吐出圧0.2〜0.3kgf/cm2
・Gに減圧され、流量計である絞り弁14により、それ
ぞれの患者に必要な流量に合わされて除湿装置5の二次
側の入口11に接続され出口15に出るまでに一次側に
供給されている原料空気の湿度を水分分離膜31を通し
て加湿される。流量計である絞り弁14はオリフィス孔
を切替えて流量を段階的に切替える方式のものであり、
酸素ガスを多く必要とする患者の場合、同一相対湿度と
するためには多くの水分を必要とする。そのため、一次
側の原料空気の量も必然的に多くなる。
【0017】このために絞り弁13もオリフィス式とし
て、酸素の流量計である絞り弁14と連動させて除湿装
置5の流量制限用オリフィスも同時に切替えることによ
りこの除湿装置5の一次側と二次側流量のバランスをと
り、相対湿度を一定にする。
【0018】なお、加圧した原料空気を該除湿装置5の
一次側に使用する場合、ほとんど相対湿度100%近傍
のガスであり、他方二次側の酸素ガスは−40℃以下の
露点を有する乾燥ガスであるため、二次ガス量に対する
一次ガス量を定量的に求め、その流量を定めることが出
来る。
【0019】また、加湿された酸素ガスの相対湿度が高
過ぎると前述の如く配管内で結露するので60%前後の
相対湿度が好ましいのでその量に必要な一次側の含水空
気量を計算して必要な流量を得るオリフィス径をそれぞ
れ設定しておく。なお、患者の個人差もあり多少調節機
能がある方がよい。
【0020】なお、本実施例では加湿用の除水装置5へ
供給する圧縮した原料空気は本流に戻したが、酸素ガス
の加湿に必要な水分を含んだ一次側の空気量は数リット
ルと少なくてよいため別の減圧弁を絞り弁13の前に入
れて絞り弁13の後で、大気に放出してすててもよい。
この挿入した減圧弁の圧力を変更することにより、個人
差や季節による酸素ガスの相対的湿度を変えられるよう
にし、オリフィス式の絞り弁13及び同じくオリフィス
式の流量計である絞り弁14で使用酸素流量に合わせた
一定湿度調節機能と組合わせることにより、更にきめ細
かい湿度調節をすることができる。
【0021】なお、流量計である絞り弁14をフロート
式流量計とニードル弁で構成する場合は、絞り弁13は
ニードル式絞り弁を使用し、加減しながら使用すること
がよい。また、本実施例では、4の除湿装置は拡散分離
式の除湿作用をし、5の除湿装置は同じく拡散分離式で
加湿作用をするように構成した。
【0022】
【発明の効果】原料空気の安定的な除湿が出来る。医療
用の酸素ガスの加湿を水の補給なしにより安定的に相対
湿度まで制御でき、結露の煩わしさから解放できる。使
用する酸素ガスの流量を変えるたびに相対湿度を調節し
なくてよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の一実施態様を示すフロー図である。
【符号の説明】
1 吸入フィルター 2 配管 3 コンプレッサー 4 除湿装置 5 除湿装置 6 供給口 7 供給口 8 出口 9 出口 10 入口 11 入口 12 絞り弁 13 絞り弁 14 絞り弁 15 出口 17 配管 18 配管 19 吸着筒 20 吸着筒 23 オリフィス 24 オリフィス 25 酸素タンク 27 減圧弁 30 水分分離膜 31 水分分離膜 40 切替弁 41 出口

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 医療用PSA式酸素濃縮器において、圧
    縮した原料空気を水分分離膜を隔膜とする2組の除湿装
    置のそれぞれの一次側入口に給気し、1次側出口は、他
    の一方の除湿装置の1次側出口より出た配管に絞り弁
    (13)を介して接続し、この2組又は1組の除湿装置
    を通過した原料空気を吸着筒に供給し、窒素ガス等を分
    離せしめた酸素ガスを生成させて、除湿装置(5)の二
    次側入口(11)へ給気し、除湿装置(4)の一次側出
    口の乾燥空気の一部を絞り弁(12)を付設した除湿装
    置(4)の二次側入口にパージガスとして流し、該除湿
    装置(5)の二次側出口より該酸素ガスを取り出すこと
    を特徴とする医療用PSA酸素濃縮器。
  2. 【請求項2】 水分分離膜を隔膜とする除湿装置(5)
    の一次側入口に水分を含んだ原料空気を給気し、該除湿
    装置(5)の一次側出口(9)には、その原料空気の流
    量を調節できる絞り弁(13)を付設し、該除湿装置
    (5)の二次側入口に酸素ガスを通過せしめ、該酸素ガ
    スを加湿する場合に、該絞り弁(13)にて該除湿装置
    (5)の一次側の原料空気の流量を調節することによ
    り、該酸素ガスの加湿度を加減することを特徴とする請
    求項1記載の医療用PSA式酸素濃縮器。
  3. 【請求項3】 オリフィス切替式の酸素ガスの流量制限
    用の絞り弁(14)と、同じくオリフィス切替式の原料
    空気の流量制限用の絞り弁(13)を連動して切替える
    ことにより、酸素ガスの流量変化に対して該酸素ガスの
    相対的な加湿度を制御できることを特徴とする請求項2
    記載の医療用PSA式酸素濃縮器。
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