JPH07232027A - 流動気体の相対湿度を低減する装置 - Google Patents

流動気体の相対湿度を低減する装置

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JPH07232027A
JPH07232027A JP7011200A JP1120095A JPH07232027A JP H07232027 A JPH07232027 A JP H07232027A JP 7011200 A JP7011200 A JP 7011200A JP 1120095 A JP1120095 A JP 1120095A JP H07232027 A JPH07232027 A JP H07232027A
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flowing gas
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gas
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JP7011200A
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Dan Linden
リンデン ダン
Magnus Schnuerer
シュヌーラー マグヌス
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Siemens Elema AB
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    • B01D5/0003—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation by using heat-exchange surfaces for indirect contact between gases or vapours and the cooling medium
    • B01D5/0012—Vertical tubes
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
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    • A61B5/097—Devices for facilitating collection of breath or for directing breath into or through measuring devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/12—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically the surrounding tube being closed at one end, e.g. return type

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 流動気体、特に患者の呼気を、外部の動力源
を用いることなしに脱湿可能な相対湿度低減装置を提供
する。 【構成】 装置２が、内部に管１２を配置した容器４か
ら成るようにする。流動気体は入口８から容器に入り、
空洞６内を下降しながら管１２と壁部１５とに放熱す
る。この結果、湿分は凝集する。凝集流体はタップ穴１
６から捕集槽１８へ流入する。流動気体は、次いで貫通
路１４を上昇しながら、さらに管１２に放熱した熱によ
り暖ためられ、それによって相対湿度が低減される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、流動気体の相対湿度を
低減する装置、それも、流動気体が周囲大気よりも高い
湿度を有し、有利には生物から吐出される気体であり、
更に、流動気体入口と、流動気体が脱湿される少なくと
も１つの貫通路と、流動気体出口とが備えられている形
式の装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】湿分を含んだ流動気体の脱湿は種々の状
況下で重要となる。たとえば、流動気体の流量測定など
の場合には、気体の湿度が高く、凝縮した流体が流量計
内に溜るようなことになると、多くの流量計は有効に働
かなくなり、誤った測定値が得られることにもなる。種
々の気体分析器等の他の測定器の場合も、測定器内に溜
まる凝縮流体には敏感である。湿分が凝縮して流体、す
なわち測定器に影響を与えるものに変るのを防止するこ
とは、患者の、人工呼吸装置による処置の場合、特に重
要である。人工呼吸装置の機能は測定器の正確な操作に
もとづいているからである。患者の吐出する気体は、概
して、水蒸気が飽和状態であり、また、温度も比較的高
く、約３６℃程度である。
【０００３】測定器が置かれている、患者の周囲の温度
は、通常は１８〜２２℃程度である。吐出された気体が
冷却されることは、概して不可避であり、したがって凝
縮流体が生成される。
【０００４】患者の吐出する空気を脱湿する公知の一装
置は、次の小冊子に記載されている。すなわち、“スタ
ー呼気分離システム操作説明書”（ジーメンス版、超低
周波有限会社、書式番号９９１００５３、１９８８年４
月刊）である。この装置は、通風器の呼気出口に接続さ
れ、吐出気体を装置を通過するさい、吐出された気体を
暖める。吐出空気が暖められると、その相対湿度は低下
し、測定器内に凝縮流体が生じる危険が低減される。相
対湿度の低下は、暖気が、より高い飽和蒸気圧を有する
ためである。この装置の一つの欠点は、吐出空気加熱用
の外部電源と何らかの部材とを要する点である。更に、
この装置は測定器の近くに配置せねばならない。そうし
なければ、加熱された空気が測定器に達する前に再び冷
却されてしまうからである。
【０００５】吐出空気内の水蒸気の凝縮の危険を低減さ
せる別の装置は、次の論文に記載されている。すなわ
ち、米国のＪ．アットウッド、Ｌ．バーテル共著“吐出
空気冷却装置”である。この装置は、吐出空気が測定器
に達する前に、含有水蒸気を凝縮させる冷却装置から成
るものである。測定器に入る空気が未だ極めて高い相対
湿度を有し、未だ飽和状態である場合でも、吐出空気を
冷却して、測定器内での凝縮の危険を低減させる。低温
の気体は、より高温の気体ほど水蒸気を含有できないの
で、吐出空気が冷却される場合、相対湿度自体は実際に
は低減されない。しかし、吐出空気の付加的な冷却は行
なわれないので、測定器内での凝縮の危険は低減され
る。
【０００６】この冷却装置も、何らかの外部電源を必要
とする。この装置の場合、ファンは動力により駆動さ
れ、吐出される空気は、吐出空気が通過するラジエータ
・システムを通過する。
【０００７】前述の各装置は、各動力源（電力供給源）
が故障すると、作動が停止することに加えて、扱いにく
い上に、クリーニングが難しい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、流動
気体、特に患者の吐出空気を、既述の問題を生じること
なしに脱湿可能な、特許請求の範囲第１項前段に記載の
装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、この装
置は次のようにすることにより得られる。すなわち、貫
通路を有する部材を容器内に配置し、それにより容器内
の部材を取囲む空洞と、貫通路とが一緒に貫通路を形成
するようにし、更に、入口が容器の一端のところで空洞
に連通するようにし、また出口が容器の前記一端に近い
部材の一端に設けられ、部材の他端は入口から特定間隔
のところに設けられ、それによって流動気体が入口を経
て空洞に流入し、部材外側に沿って貫通路に達し、貫通
路を経て出口へ流れるようにするのである。
【００１０】たとえば吐出空気が、入口を経て容器内の
空洞に入ると、この空気は部材内を通過する。吐出空気
は周囲空気より高温なので、吐出空気の熱のいくらかは
部材に伝達される。同時に、気体は容器内壁で冷却さ
れ、流動気体内の湿分は内壁上で凝縮して流体に変る。
この流体は、容器の最下部に溜まる。部材内の貫通路を
通過する冷却された気体は、流入する含湿気体から部材
へ放出される熱のいくばくかを吸収する。このため吐出
空気の相対湿度は低減され、空気は凝縮の危険なしに測
定器へ流れる。
【００１１】熱効果を最大限に利用するためには、部材
と容器が、薄壁に構成され、熱伝導材料製であるのが有
利である。部材長さに応じて、材料の熱伝導性が過度に
高い値とならないようにするのが有利である。熱伝導性
が大であれば、常に、部材に沿って過度に急速に温度が
均等化され、出口から流出する気体温度が下降すること
になろう。熱伝導性だが、部材長さに沿って熱を伝導し
ない材料が理想的であろう。
【００１２】その場合に有利なのは、部材に表面積が拡
大される外表を備えるようにすることである。そうする
ことにより空洞内へ流入する気体からの熱放出が改善さ
れる。部材の表面積を増す一つの適切な形式は、外表に
突起を設けることである。
【００１３】これと対応する形式で、容器の内壁での凝
縮を促進するには、容器に表面積が拡大される外表を備
えるようにする。こうすることにより、容器壁の冷却度
を高めることができる。特に、容器の外表には突出部、
有利にはフランジを設けて、表面積の拡大をはかること
ができる。
【００１４】また、空洞、部材、貫通路が円筒形を有す
るようにするのが有利である。
【００１５】円筒形にすることにより、流動気体が容器
内を旋回しながら下方へ流れ、貫通路に至り、気体流の
阻止や妨害は生じない。
【００１６】部材を円筒形にすることにより、突起を空
洞に向いたねじ山状のフランジに構成することが有利と
なる。既述のように、これにより、空洞内を下降する気
体と貫通路内を上昇する気体との熱交換が促進される。
【００１７】また、容器がタップ穴を有するようにし、
捕集槽を容器に連結し、タップ穴を介して、容器底部に
溜まる凝縮流体を捕集するのが有利である。このタップ
穴は、捕集槽の容積の影響を気体流が受けないように構
成しておくのが有利である。たとえば芯のようなものを
設けて、捕集槽内へ流体が導かれるようにすることがで
きる。捕集槽は、有利には取外し可能に連結され、使用
中、定期的になかの水を空けるようにすることができ
る。
【００１８】本発明は、更に、部材は少なくとも１つの
付加的な貫通路を有するようにすることによって、更に
改善できる。
【００１９】部材内に付加貫通路を設けることにより、
各貫通路直径は有利には縮小され、熱伝導表面積は増大
させることができ、しかも装置の寸法を増大させたり、
気体流を阻害することがない。
【００２０】あるいは又、同じ効果は、少なくとも１つ
の貫通路を有する少なくとも１つの付加部材を、容器内
の空洞に接続して、貫通路を構成することにより達成さ
れる。
【００２１】複数の部材、特に複数貫通路を有する部材
によって、熱伝導が、したがって流動気体の加熱が最適
化される。
【００２２】この装置は、本発明によれば、部材を容器
から断熱することによって、更に改善される。
【００２３】こうすることにより、部材を介して気体か
ら放出される熱は、出口付属部品のところで容器壁へ伝
えられることがなくなる。同時に、周囲に対する容器の
冷却が、より効果的となり、このことによって、更に流
入気体の湿分の凝縮率が高まる。
【００２４】
【実施例】以下で本発明による装置の詳細を添付図面に
つき説明する。
【００２５】図１には、流動気体を脱湿し、装置下流に
配置された敏感な測定器内に凝縮流体が溜まる危険を低
減する装置２が示されている。装置２は、空洞６を有す
る容器を備えている。流動気体は入口８を経て空洞６に
入る。次いで、容器４から出口１０を経て外へ出る。部
材、すなわち管１２は、容器４の壁部からは断熱され、
容器４内に配置されている。管１２は、出口１０を空洞
６に連通させる貫通路１４を有している。したがって、
流動気体は、入口８を経て空洞６内に入り、空洞６を下
降しながら管１２と容器４の内壁とに接触し続ける。装
置２が、第一に患者の呼吸に用いる意図のものであると
すれば、流動気体は湿分の飽和状態の暖かな呼気から成
るものである。暖気は、空洞６を下降しながら管１２を
暖め、その熱のいくばくかを失う。熱は、また容器４の
壁１５へも伝達される。こうして呼気の湿分が凝縮する
と、空洞６内にその流体が溜まる。凝縮流体は、特に容
器４の壁１５に付着する。そして、容器４の底部へ滴下
し、底部に設けられたタップ穴１６を経て、着脱可能の
捕集槽１８内へ溜められる。
【００２６】いくぶん冷却された呼気は、容器４の底部
に達すると、管１２の貫通路１４を通り上昇する。貫通
路１４を上昇するさい、より暖かい周囲に接触し、僅か
だけ暖ためられ、それにより相対湿度が低減される。し
たがって、この気体が出口１０から出る場合、温度は引
下げられ、相対湿度が低減された状態となり、装置２の
下流の測定器内に凝縮が生じる危険は低減される。
【００２７】図２から分かるように、入口８は容器４に
対し偏心的に取付けられている。このため、空洞６を管
１２の周囲を旋回しながら下降し易くなる。
【００２８】気体と管１２との熱交換を改善するため、
管１２には、ねじ山状のフランジ２０が縦方向に設けら
れている。このフランジ２０により、表面の熱吸収面積
が増大する。しかも、気体流を妨害することがない。妨
害しないどころか、全く逆に、この構成により流れが容
易になり、空洞６内での気体の乱流や混合が低減され
る。
【００２９】管１２は、中程度の熱伝導性を有する材料
製である。入口から流入する気体の熱は、管１２により
冷却されるが、管１２に沿って軸方向には伝導されない
ようになっている。伝導されると、出口へ流れる気体を
暖ためる効果が低減されるからである。原則として、管
１２は、複数部分で構成し、各部分を互いに断熱して軸
方向熱伝導を防止するようにすることもできる。
【００３０】容器４にも外フランジ２２を設け、容器４
の放熱面積を増すこともできる。こうすることにより、
入口８から多量の気体が流入した場合にも、壁１５は周
囲温度を維持できる。
【００３１】装置を別様に構成することも可能である。
たとえば、ねじ山状フランジ２０と外フランジ２２と
は、装置２の機能を損うことなしに全く除去することも
できる。容器４と、管１２と、貫通路１４とは、必しも
円筒形横断面をもつ必要もない。装置２は、また、１つ
の出口へ接続される複数の管を有していてもよいし、複
数貫通路を有する単一の管を有していてもよく、更にど
のような組合せのものを有していてもよい。空洞６も、
ら旋状の渦をなして気体が容器４内を下降するように構
成できる。その場合には、管１２も同じように構成す
る。そうすることにより、容器の外法を増すことなし
に、より長い熱交換距離が得られる。
【００３２】本発明による装置の機能の主要な特徴は、
流動気体と周囲との熱勾配を利用して、先ず、外部動力
源を用いることなしに、流動気体の温度を引下げて凝集
を生じさせ、次いで気体自体の温度を利用して気体温度
を上昇させ、流動気体の相対湿度を低減する点にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の部分側断面図。
【図２】図１の装置の平面図。
【符号の説明】
２ 相対湿度低減装置 ４ 容器 ６ 空洞 ８ 入口 １０ 出口 １２ 管 １４ 貫通路 １５ 壁部 １８ 捕集槽 ２０ ねじ山状フランジ ２２ 外フランジ

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流動気体の相対湿度を低減する装置
    （２）であって、この流動気体が周囲大気より温度が高
    く、有利には生物から吐出される気体であり、流動気体
    入口（８）と、流動気体が脱湿される少なくとも１つの
    貫通路と、流動気体出口（１０）とを備えている形式の
    ものにおいて、貫通路（１４）を有する部材（１２）が
    容器（４）内に配置され、それにより容器（４）内の部
    材（１２）を取囲む空洞（６）と、貫通路（１４）と
    が、一緒に貫流路（６，１４）を形成し、入口（８）が
    容器（４）の一端のところで空洞（６）に連通し、出口
    （１０）が容器（４）の前記端部に近い部材（１２）の
    一端に設けられ、部材（１２）の他端は入口（８）から
    特定間隔のところに設けられ、それにより流動気体は、
    入口（８）を経て空洞（６）内へ流入し、部材（１２）
    の外側に沿って貫通路（１４）に達し、貫通路（１４）
    を通過して出口（１０）へ流れるようにされていること
    を特徴とする、流動気体の相対湿度を低減する装置。
  2. 【請求項２】 部材（１２）が、薄壁であり、かつ熱伝
    導性材料から成ることを特徴とする、請求項１記載の装
    置。
  3. 【請求項３】 容器（４）が、薄壁であり、かつ熱伝導
    性材料から成ることを特徴とする請求項１又は２記載の
    装置。
  4. 【請求項４】 部材（１２）が表面積の拡大される外表
    を備えていることを特徴とする、請求項１から３までの
    いずれか１項に記載の装置。
  5. 【請求項５】 表面積の拡大された外表が空洞（６）内
    へ突出する複数突起を有することを特徴とする、請求項
    ４記載の装置。
  6. 【請求項６】 容器（４）が表面積の拡大される外表を
    有することを特徴とする、請求項１から５までのいずれ
    か１項記載の装置。
  7. 【請求項７】 容器（４）が、有利には外フランジ（２
    ２）の形式の突出部を有し、それにより周囲との接触面
    積を増すようにされていることを特徴とする、請求項６
    記載の装置。
  8. 【請求項８】 空洞（６）が円筒形を有することを特徴
    とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の装
    置。
  9. 【請求項９】 部材（１２）と貫通路（１４）とが円筒
    形を有することを特徴とする、請求項１から８までのい
    ずれか１項に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 部材（１２）が、ねじ山状のフランジ
    （２０）を有し、このフランジが空洞（６）に向いた突
    起を形成していることを特徴とする、請求項９記載の装
    置。
  11. 【請求項１１】 容器（４）がタップ穴（１６）を有
    し、かつ捕集容器（１８）が結合され、流動気体内の湿
    分の凝縮により生成する流体をタップ穴（１６）を介し
    て捕集することを特徴とする、請求項１から１０までの
    いずれか１項に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 部材（１２）が少なくとも１つの付加
    的な貫通路を有することを特徴とする、請求項１から１
    １までのいずれか１項記載の装置。
  13. 【請求項１３】 少なくとも１つの貫通路を有する少な
    くとも１つの付加部材が、容器（４）内の空洞に接続せ
    しめられ、貫流路が形成されることを特徴とする、請求
    項１から１２までのいずれか１項に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 部材（１２）が容器（４）から断熱さ
    れていることを特徴とする、請求項１から１３までのい
    ずれか１項に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 部材（１２）がセグメントに分割さ
    れ、これらセグメントが互いに断熱されていることを特
    徴とする、請求項１から１４までのいずれか１項に記載
    の装置。
JP7011200A 1994-01-27 1995-01-27 流動気体の相対湿度を低減する装置 Pending JPH07232027A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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SE9400253-2 1994-01-27
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EP (1) EP0665043B1 (ja)
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