JPS62216904A - 加圧式医療用酸素濃縮器 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、濾過器、冷却器、ドレン水分離器およびガス
分離膜モジュールを備え、空気を処理して酸素富化空気
を製造し、その他を排気するようにした、医療用酸素濃
縮器に関するものである。

（ロ）従来の技術 ガス分離膜を利用して酸素富化空気をつくシ、これを患
者に供給する医療用酸素濃縮器は最近広く用いられるよ
うになってきた。

第４図に示すように、従来の装置は、１次空気ファン、
分離膜モジュール、減圧ポンプ、冷却器、ドレン水分離
器、透過空気フィルターおよび２次ドレン水分離器を備
えている。

１次空気ファン１２の作用により１次空気フィルター１
１を通して吸入された空気は、ガス分離膜モジュール１
３０１次側にほぼ大気圧下で供給され、そこから分離膜
１３ａを通り、２次側に接続された減圧ポンプ１４によ
、９，０．２〜０．３ａｔａの圧力で吸引される。分離
膜１３ａを通過した酸素富化空気は、分離膜１３ａを通
過しなかった空気（排気）によりガス冷却器１５におい
て冷却される。その冷却された酸素富化空気はドレン水
分離器１６において水分を除去され、さらに透過空気フ
ィルター１７および２次ドレン水分離器１８において含
有するミスト→を最終的に除去され、患者に供給される
。

汚染除去のため、フィルターには活性炭等を利用したも
のが設けられる場合が多い。

ｅウ　　発明が解決しようとする問題点上記のような、
従来の医療用酸素濃縮器において、酸素富化用ガス分離
膜１３ａは、酸素と同時に水分に対する透過速度も大き
いため、２次側の水分濃度は高くなる。また減圧ポンプ
１４における断熱圧縮により２次側の温度が高くなるこ
とは避けられない。

このため、ガス分離膜モジュール１３０２次側に通過し
たガスは、患者に供給される前に、１次側の排気を利用
して冷却されるとともに、フィルター１７および２次ド
レン水分離器１８においてさらにミスト等を分離する必
要がある。

したがって上記のような従来の装置は、（１）　　ガス
分離膜モジュールの２次側に減圧ポンプ、ドレン水分離
器等があるために、折角得られた無菌の酸素富化空気が
汚染される危険性がある。

（２）　　減圧ポンプが、高酸素、ミスト発生の雰囲気
下にあるため、ボ／プ部品中のダイヤフラムの破損また
は摩耗が早く、耐久性に問題が生じる。

（３）　　ドレン水分離器が微圧作動型で、大気湿度の
影響を犬きく受けるため、必要なときに動かない等の不
具合を生じ、また細菌汚染の原因ともなる。

（４）透過空気フィルターがミストによυ閉塞し易く、
また度々交換の必要がある。

（５）排気による冷却ではほぼ大気湿度までの露点しか
得られず、透過空気の利用先に至るまでの間にさらに結
露し、ドレンを発生する場合がある。（高湿度大気時に
２次側の相対湿度％ＲＨ＝１００％　となることがある
。）等の欠点を免れなかった。

本発明は、上記欠点がなく、とくに、医療用として要求
される衛生的な一時湿度の酸素富化空気を得ることので
きる、酸素濃縮器を提供することを目的とするものであ
る。

に）問題点を解決するための手段及び作用本発明は、１
次側空気を予め冷却して水分を除去した後、加圧状態で
ガス分離膜モジュールに供給し、一方、１次側排気が断
熱膨張するときの温度低下を利用して前記のように供給
空気を冷却調温し、１次側のガス組成を一定とし、２次
側透過空気の酸素濃度とＨ２０濃度を併せて一定に制御
することができる。

これによシ、２次側透過空気の汚染原因は完全に除去さ
れる。また、透過空気湿度が過剰とならないようにでき
るため、患者近くの２次ドレン水分離器が不要となる。

（ホ）実施例 第１図に示す本発明の実施例は、吸入空気を断熱圧縮し
て加圧空気を供給する圧縮機、該加圧空気を冷却する冷
却器、該冷却された加圧空気からドレンを分離するドレ
ン水分離器、および該ドレン水分離器を通過したガスか
ら酸素富化空気を得る分離膜モジュールを備えている。

本発明によれば、加圧空気を冷却するため、分離膜モジ
ュールを通過しなかった空気を膨脹弁において膨張させ
、低温にして用いる。

すなわち、１次空気コンプレッサ２の作用によシ１次空
気フィルタＡ１を通して吸入された空気は、ガス冷却器
３において冷却され、含有する水分をドレン水分離器４
において分離した後、分離膜５ａを備えたガス分離膜モ
ジュール５の１次側に圧力下で供給される。分離膜５ａ
を通過した空気は酸素が富化されるとともに、断熱膨張
のため温度が低下する。一方、分離膜５ａを通過しなか
った空気（非透過ガス）は、膨脹弁６を通してガス冷却
器３に供給され、未処理ガスを冷却した後排出する。

上記の作用を第２図の水蒸気飽和特性曲線図を用いて説
明する。

なお第２図において、φ点は大気の状態を示す。

従来の装置においては、分離膜における水分の透過性が
高いため水の分圧は点φから大気圧下の飽和曲線Ｐを通
過し、点１に達する。そして大気によ）冷却され、最終
的に点２の状態となる。

本発明の装置においては、点φからまず圧縮され点５の
状態となる。点５から膨脹弁６を通過することによシ、
温度の低下した非透過ガス（このとき第２図で温度Ｔｘ
　）により冷却器３で冷却されて、１次側温度はＴｒと
なシ、加圧下の飽和曲線上の点６に達し、ドレンを生成
する。ついでドレン分離以後の配管等に於ける吸熱によ
って点７に至り、さらに分離膜を通過して点８まで水の
分圧が高まる。それでもなお、従来の場合の点２よシは
水の分圧は低い。膨張後の温度Ｔｒを膜の水の濃縮特性
に合わせて設定すれば５点８の温度条件を一定に保つこ
とができる。すなわち、飽和点以下に設定することがで
きる。

つぎに第３図は、本発明の具体的な実例を示す。

１次空気コンプレッサ２は１５　ＮＪ／ｍｉｎ　、　　
２００　Ｗの容量を有し、コンプレッサと冷却器３０間
にさらに配置したガス放冷器３ａは、径８φで、長さ２
扉のＣｕチューブから構成されている。ドレン水分離器
４は自動排出型である。分離膜５ａはシリコン系高分子
薄膜のガス分離膜を使用した。膨脹弁６の開度は冷却器
３の排出側の温度に応じて制御される。

いま２２℃の空気を吸入すると、放冷器３ａを出た空気
の温度は４７゛Ｃとなシ、冷却器３で冷却され、ドレン
水分離器４を通過後温度１６°Ｃで分離膜モジュール５
に達し、毎分３１の酸素富化空気（０□％４０チ）が得
られる。上記のように、酸素富化空気をＲＨ９０％（ａ
ｔ２０°Ｃ）にするためには、１次側の冷却温度を１５
℃に保持する必要がある。一方、膜５ａを通過しなかっ
た空気（排気）は、１８℃の状態で１２　Ｎ！Ｉ／ｍｉ
ｎずつ膨脹弁６に達するが、弁の開度を適当に定めるこ
とにより、２℃に冷却され、冷却器３を通υ、温度が３
２℃に上昇して排出する。

（へ）発明の効果 上記のように構成されているので、本発明は、下記のよ
うな効果を奏する。

■　分離膜モジュールの２次側に減圧ポンプ、ドレン分
離器等がないので、清浄な分離膜を通過した無菌空気は
汚染される危険性がない。

■　減圧ポンプに代えて１次空気コンプレッサを用いた
ため、ポンプに故障のおこることがない。

■　分離膜の下流にドレン分離器を必要としないため、
大気湿度の影響によるドレン水分離器の不具合と無関係
である。

■　透過空気フィルターを備えていないので。

流路の詰まることがない。

■　膨脹弁を設けたため、非透過ガスが十分に冷却され
、したがってドレン水の除去が完全となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明実施例の線図的構成図。 第２図は、水蒸気の温度、圧力に対する飽和曲線を用い
た本発明の詳細な説明するだめの図。 第３図は本発明の具体的実例を示す図。 ｔｇ４図は従来の装置を示す第１図と同様の図。 １　、、、１次空気フィルター ２　、、、１次空気コンプレッサ ３・・、ガス冷却器　　４１１．ドレン水分離器５９１
１分離膜モジュール　　５ａ−・０分離膜６１．．膨脹
弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、吸込空気を断熱圧縮して加圧空気を供給する圧縮機
   、該加圧空気を冷却する冷却器、該冷却された加圧空気
   からドレンを分離するドレン水分離器、および該ドレン
   水分離器を通過したガスから酸素富化空気を得る分離膜
   モジュールを備え、前記冷却器が前記ドレン水分離器の
   直前に配設され、前記分離膜モジュールの排気系と前記
   冷却器の冷却系とが、冷却温度調節可能の膨脹弁を介し
   て導通していることを特徴とする加圧式医療用酸素濃縮
   器。