氧濃縮裝置的製作方法
2023-07-06 01:32:36
專利名稱：氧濃縮裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及使用與氧相比優先吸附氮的吸附材料的壓カ波動吸附型氧濃縮裝置，尤其涉及用於對慢性呼吸系統疾病患者等進行的氧氣吸入療法的醫用氧濃縮裝置。
背景技術：
近年來，苦於哮喘、肺氣腫、慢性支氣管炎等呼吸系統疾病的患者有増加的趨勢，其最有效的治療方法之一為氧氣吸入療法。所謂氧氣吸入療法為使患者吸入氧氣或富含氧的空氣的治療方法。作為用於氧氣吸入療法的氧的供給源，已知有分離空氣中的氧的氧濃縮裝置、使用液體氧的氧供給裝置和氧氣瓶等，從使用時的便利性和保存管理的容易性出發，在家庭氧療法中主流使用氧濃縮裝置。
氧濃縮裝置為將空氣中存在的約21%的氧分離濃縮後供給的裝置，有使用選擇性地透過氧的氧富化膜的膜式氧濃縮裝置和使用選擇性地吸附氮或氧的吸附材料的壓カ波動吸附型氧濃縮裝置，從可獲得90%以上的高濃度氧的優點出發，壓カ波動吸附型氧濃縮裝置成為主流。壓カ波動吸附型氧濃縮裝置通過交替重複進行以下吸附エ序和解吸エ序可連續生成高濃度氧氣在吸附エ序中，通過向填充有作為與氧相比選擇性地吸附氮的吸附材料的5A型或13X型、Li-X型等分子篩沸石的吸附筒供給用壓縮機壓縮的空氣，從而在加壓條件下吸附氮，獲得未吸附的氧濃縮氣體；在解吸エ序中，通過將上述吸附筒內的壓カ降低至大氣壓或大氣壓以下，解吸排出吸附材料所吸附的氮，從而進行吸附材料的再生。現有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開2006-141896號公報專利文獻2 日本特開2002-253675號公報
發明內容
發明所要解決的課題利用吸附材料的壓カ波動吸附型氧濃縮裝置通常在來自壓縮機等加壓空氣供給機構的原料空氣供給量和吸附過程順序一定時，獲得的產品氣體中的氧濃度因環境溫度、供給空氣溫度而變化。這取決於吸附材料的氮氧選擇吸附率的溫度特性，就Li-X型或MD-X型等分子篩沸石而言，當環境溫度高時，吸附材料的氮吸附量降低，所以採用常溫下最優化的順序時，在吸附エ序中氮發生穿透，產品氧濃度降低。另外，當溫度低時雖然吸附材料的氮吸附率増大，但由於吸附速度降低，所以導致在解吸エ序中吸附材料對氮的解吸不足，造成產品氣體中的氧濃度降低。近年來，如專利文獻I所示提出了基於周圍環境溫度，通過採用使壓縮機等加壓空氣供給機構的能力變化的方法，來確保高濃度的氧的方法。但是，採用這種方法的氧濃縮裝置需要儘可能提高導入吸附筒的空氣的壓力，隨著提高壓縮機的加壓空氣供給能力，產生導致裝置的耗電功率升高的問題。當使用此類居家使用的醫用氧濃縮裝置吋，由於啟動裝置所需的電費成為患者負擔，所以強烈要求降低耗電功率。作為降低壓カ波動吸附型氧濃縮裝置的耗電功率的方法，提出了檢測作為產品氣體的氧氣濃度，根據檢測結果控制空氣供給機構的電動機轉數的方法(專利文獻2)。專利文獻2中記載有根據氧濃縮氣體通過氧濃度檢測機構獲得的檢測值，改變壓縮機等加壓空氣供給機構的供給能力，從而實現低耗電功率化的壓カ波動吸附型氧濃縮裝置。但是，與專利文獻I中記載的裝置一祥，若環境溫度發生變化，則產生提高加壓空氣供給機構的加壓能力的必要，產生導致裝置的耗電功率升高等問題。就此類裝置而言，通過為確保一定的氧濃度而控制電動機轉數，在裝置的運轉環境和部件的狀態良好、氧生成能力高時，抑制空氣供給機構的能力以降低耗電功率，反之在高溫或寒冷下等裝置的運轉環境惡化時或氧生成能力因部件的劣化加劇而降低時，通過提、高空氣供給機構的供給能力，與現有氧濃縮裝置相比實現初期耗電功率的降低。但是，僅憑空氣供給機構的控制難以迎合吸附材料的吸附性能隨環境溫度變化而發生的變化以維持高濃度的氧生成，而且難以實現耗電功率的大幅降低。解決課題的手段作為上述問題的解決方法，本申請發明人發現了如下所示的發明。即，本發明提供氧濃縮裝置，其是壓カ波動吸附型氧濃縮裝置，具備填充有與氧相比選擇性吸附氮的吸附材料的多個吸附筒；向該吸附筒供給原料空氣的壓縮機；流路切換機構，其用於依次切換該壓縮機和各吸附筒之間的流路，在規定時機重複向各吸附筒供給加壓空氣以排出氧濃縮氣體的吸附エ序，將各吸附筒減壓使吸附材料再生的解吸エ序，連通各吸附筒的均壓エ序，將來自於吸附エ序一側吸附筒的高濃度氧導入解吸エ序ー側吸附筒的吹掃エ序；和以規定流量向使用者供給氧濃縮氣體的流量設定機構，其特徵在幹，還具備檢測該氧濃縮裝置生成的氧濃縮氣體氧濃度的氧濃度傳感器；測定裝置溫度的溫度傳感器；和吹掃エ序控制機構，其當該氧濃度傳感器的輸出值低於規定值時，或當該溫度傳感器的輸出值偏離規定溫度範圍時，通過改變該流路切換機構的開閉時機來增減吹掃エ序的時間，變更控制為氧濃度達最大的吹掃エ序時間。另外，本發明提供氧濃縮裝置，其中，上述吹掃エ序控制機構為如下機構以吹掃エ序時間的變更控制臨開始前的氧濃縮氣體的氧濃度為基準濃度，進行使吹掃エ序時間增加一定時間的控制及控制後的氧濃度檢測，當氧濃度升高時將吹掃エ序時間變更後的氧濃度更新為基準濃度，進而重複進行增加吹掃エ序時間、檢測氧濃度的控制至氧濃度相對於基準濃度下降的點(以下稱P1點。)，然後以P1點的氧濃度為基準濃度，進行使吹掃エ序時間減少一定時間的控制及控制後的氧濃度檢測，當氧氣濃度升高時將吹掃エ序時間變更後的氧濃度更新為基準濃度，進而重複進行減少吹掃エ序時間和檢測氧濃度的控制至氧濃度相對於基準濃度下降的點(以下稱Q1點。)，然後以Q1點的氧濃度為基準濃度，進行使吹掃エ序時間增加一定時間的控制及控制後的氧濃度檢測，當氧氣濃度升高時將吹掃エ序時間變更後的氧濃度更新為基準濃度，進而重複進行增加吹掃エ序時間和檢測氧濃度的控制至氧濃度相對於基準濃度下降的點(以下稱R1點。)，進行將Q1點和R1點的中間值確定為吹掃エ序時間的控制。
另外，本發明提供氧濃縮裝置，其中，上述吹掃エ序控制機構為如下機構以吹掃エ序時間的變更控制臨開始前的氧濃縮氣體的氧濃度為基準濃度，進行使吹掃エ序時間減少一定時間的控制及控制後的氧濃度檢測，當氧濃度升高時將吹掃エ序時間變更後的氧濃度更新為基準濃度，進而重複進行減少吹掃エ序時間、檢測氧濃度的控制至氧濃度相對於基準濃度下降的點(以下稱P2點。)，然後以P2點的氧濃度為基準濃度，進行使吹掃エ序時間增加一定時間的控制及控制後的氧濃度檢測，當氧濃度升高時將吹掃エ序時間變更後的氧濃度更新為基準濃度，進而重複進行增加吹掃エ序時間和檢測氧濃度的控制至氧濃度相對於基準濃度下降的點(以下稱Q2點。)，然後以Q2點的氧濃度為基準濃度，進行使吹掃エ序時間減少一定時間的控制及控制後的氧濃度檢測，當氧濃度升高時將吹掃エ序時間變更後的氧濃度更新為基準濃度，進而重複進行減少吹掃エ序時間和檢測氧濃度的控制至氧濃度相對於基準濃度下降的點(以下稱R2點。)，進行將Q2點和R2點的中間值確定為吹掃エ序時間的控制。另外，本發明提供氧濃縮裝置，其中，該吹掃エ序控制機構為將氧濃縮裝置啟動時或設定流量變更時該溫度傳感器的輸出值記為基準溫度，將以根據基準溫度值確定的吹掃時間設定控制為初期值的機構，並且為將氧濃縮裝置啟動時或設定流量變更時該溫度傳感 器的輸出值記為基準溫度，當溫度傳感器的檢測值相對於該基準溫度發生一定以上變化時，重新設定為預先通過溫度傳感器的輸出值確定的吹掃時間的機構。另外，本發明提供氧濃縮裝置，其中，該吹掃エ序控制機構為如下機構具備預先設定的吹掃エ序時間可變範圍，當未檢測到氧濃度相對於基準濃度下降的P點而達到吹掃時間可變臨界點時，或在檢測到P點後未檢測到氧濃度相對於基準濃度下降的Q點而達到吹掃時間可變臨界點時，進行將達到的吹掃時間可變臨界點確定為吹掃時間的控制。另外，本發明提供氧濃縮裝置，其具備檢測該氧濃縮裝置生成的氧濃縮氣體流量的氧流量傳感器，該吹掃エ序控制機構為如下機構當氧氣流量偏離一定範圍時，或溫度傳感器的檢測值偏離一定變化量的範圍時，進行中止或中斷實施吹掃エ序時間變更控制的控制。發明的效果根據本發明，相對於由氧濃縮裝置使用環境的溫度變化所引起的吸附材料吸附效率的波動，可提供可一直生成所規定的高濃度氧濃縮氣體的最佳運轉順序，對於使用者，可提供在低耗電功率下進行穩定的氧供給的裝置。
圖I示出作為本發明氧濃縮裝置實施方式實例的壓カ波動吸附型氧濃縮裝置的示意圖。另外，圖2示出作為本發明氧濃縮裝置實施方式實例的各エ序的示意圖，圖3、圖4示出作為本發明氧濃縮裝置實施方式實例的吹掃時間控制的示意圖。實施發明的方式使用
本發明的氧濃縮裝置的實施方式實例。圖I為例示作為本發明的一個實施方式的壓カ波動吸附型氧濃縮裝置的概略裝置構成圖。本發明的壓カ波動吸附型氧濃縮裝置I具備供給原料空氣的壓縮機112，填充有與氧相比選擇性地吸附氮的吸附材料的吸附筒131、132，作為切換吸附解吸エ序的流路切換機構的供給閥121、122，排氣閥123、124，均壓閥125，在將由原料空氣分離生成的氧濃縮氣體用作為流量設定器的控制閥142調整至規定流量後，使用套管148提供給使用者。首先，從外部攝入的原料空氣從具備用於清除塵埃等異物的外部空氣攝入過濾器111等的空氣攝入口攝入。此時，通常的空氣中含有約21%的氧氣、約77%的氮氣、O. 8%的氬氣，ニ氧化碳以外的氣體含1.2%。對於這樣的裝置，分離濃縮作為呼吸用氣體必需的氧氣後排出。氧濃縮氣體的分離通過以下方式進行在吸附エ序中，對於填充有含有與氧氣分子相比選擇性地吸附氮氣分子的沸石等的吸附材料的吸附筒131、132，通過控制供給閥121、122，排氣閥123、124的開閉，切換以原料空氣為供給對象的流向吸附筒的流路，從而從壓縮機112依次供給加壓空氣，在加壓狀態的吸附筒131、132內選擇性地吸附除去原料空氣中所含有的約77%的氮氣。 上述吸附筒由填充有與氧相比選擇性地吸附氮的吸附材料的圓筒狀容器構成。吸附筒的數量由與氧生成量的關係決定，除I個筒、2個筒外還有使用3個筒以上的多個筒的氧濃縮裝置，但是為連續且有效地由原料空氣製備氧濃縮氣體，優選使用如圖I所示的2筒型或多筒型吸附筒。另外，就上述壓縮機112而言，作為僅具有壓縮功能或具有壓縮、真空功能的壓縮機，可使用雙頭型的擺動型空氣壓縮機，除此之外也存在使用螺旋式、旋轉式、捲軸式等旋轉型空氣壓縮機的情況。另外，驅動該壓縮機的電動機的電源可以為交流或直流。由於壓縮機112成為噪音源和發熱源，所以可通過收納於具備冷卻風扇113的壓縮機箱內謀求裝置的平靜化。以未被上述吸附筒131、132吸附的氧氣為主要成分的氧濃縮氣體經由為不向吸附筒倒流而設置的逆止閥128、129流入產品罐140。需要說明的是，為連續生成氧濃縮氣體，需要解吸除去吸附筒內充填的吸附材料所吸附的氮。因此，在解吸エ序中通過關閉供給閥121、122，打開排氣閥123、124，將吸附筒與排氣管路連接，將加壓狀態的吸附筒131、132切換至與大氣相通的狀態，使加壓狀態下吸附的氮氣解吸，使吸附材料再生。通過在排氣管路的末端安裝排氣消音器150，可降低排氮氣所伴有的噪音。此外，在該解吸エ序中，為提高該氮的解吸效率，進行使氧濃縮氣體作為吹掃氣體經由均壓閥125從吸附エ序中的吸附筒131的產品端一側向解吸エ序中的吸附筒132倒流的吹掃エ序。為控制吹掃氣體的流量，在均壓閥125上具有孔126、127。
在2個吸附筒131、132中，錯開各エ序進行運轉控制，當一個吸附筒131中進行吸附エ序生成氧時，另ー個吸附筒132中進行解吸エ序進行吸附材料的再生，通過切換各エ序來連續地生成氧。氧濃縮氣體由原料空氣製備，蓄積於產品罐140中。該產品罐140中所蓄積的氧濃縮氣體含有例如95%的高濃度氧濃縮氣體，在通過調壓閥141、控制閥等流量設定機構142控制其供給流量和壓カ的同時，將提供給加溼器145加溼的氧濃縮氣體提供給患者。這樣的加溼器145除使用水作為加溼源的鼓泡式加溼器或表面蒸髮式加溼器外，還可使用通過具有Nafion (ナフィォン)等全氟磺酸類膜或聚醯亞胺膜、聚醚醯亞胺膜等水分透過膜的水分透過膜組件從外部空氣攝入水分，向乾燥狀態的氧濃縮氣體進行供給加溼的無給水式加溼器。提供給使用者的氧濃縮氣體的流量和氧濃度也可通過超聲式氧濃度 流量傳感器144檢測，反饋控制壓縮機112的轉數或流路切換閥的開閉時間，控制氧生成。此外，氧濃縮裝置除通過具備壓カ傳感器115和安全閥114檢測壓縮機的運轉異常或吸附筒的加壓異常外，通過具備溫度傳感器151，檢測氧濃縮裝置的吸附溫度，進行裝置異常的檢測和吸附解吸エ序的最優化控制。圖2示出作為本發明一個實施方式的依次切換在壓縮機112與各吸附筒131、132之間的流路上設置的供給閥121、122，排氣閥123、 124，在吸附筒下遊ー側對各吸附筒間進行均壓的均壓閥125的流路切換機構的開閉時機示意圖。在壓カ波動吸附型氧濃縮裝置中，如圖2所示，當一個吸附筒131進行吸附エ序時，在另ー個吸附筒132中進行解吸エ序，通過控制供給閥121、122，排氣閥123、124和均壓閥125的開閉，以各自反相位的形式依次切換吸附エ序、解吸エ序，連續地生成氧。為提高再生效率，加入將使吸附エ序中生成的氧的一部分經由均壓閥125流向解吸エ序ー側的吸附筒的吹掃エ序(吹掃生成エ序、吹掃排氣エ序)、吸附エ序或吹掃生成エ序結束後的吸附筒與解吸エ序或吹掃排氣エ序結束後的吸附筒之間連接，通過壓カ轉移進行能量回收的均壓エ序，通過進行在一個吸附筒131中依次切換吸附エ序、吹掃生成エ序、均壓エ序、解吸エ序、吹掃排氣エ序、均壓エ序，與此同時在另ー個吸附筒132中依次切換解吸エ序、吹掃排氣エ序、均壓エ序、吸附エ序、吹掃生成エ序、均壓エ序的恆定順序，可有效地生成氧。吹掃エ序為如下エ序例如從正在吸附エ序中生成氧的吸附筒132排出氧的同時，使生成氧的一部分經由均壓閥125流向正在解吸エ序中減壓排出氮的吸附筒131，提高吸附材料的氮解吸再生效率。若延長該吹掃時間，則吸附材料的再生效率亦提高，結果可見生成的氧濃縮氣體的氧濃度升高。當氧排出量少時，出現不僅氮而且氧也吸附於吸附材料的過度吸附現象，氧濃縮氣體中的氬氣濃度升高，所以引起氧濃度的降低。因此，通過延長吹掃エ序時間，也可進行通過調整氧生成量維持高氧濃度的控制。另ー方面，吹掃氣體由於直接排放到大氣中，所以若過度延長排氣吹掃時間，則除吸附筒132的氧排出量減少外，也存在因排出量導致由氮穿透造成的生成氧濃度的降低，作為產品氣體的生成量減少等缺點。這樣將氧濃縮氣體的氧濃度維持在最佳所需的吹掃時間因氧濃縮裝置的運轉環境溫度或氧排出量等而不同。圖3為作為本發明的一個實施方式的壓カ波動吸附型氧濃縮裝置的吹掃エ序時間控制示意圖，吹掃エ序時間控制如下實施。在氧濃縮裝置啟動時，以包括依據氧濃縮裝置溫度設定的吹掃エ序時間(圖3的No. I)的吸附解吸順序啟動。就吸附解吸順序而言，由於最佳順序因裝置溫度而發生大的變化，所以可以以根據裝置的溫度檢測結果預先包含吹掃エ序時間的初期設定時間啟動。當控制包括吸附エ序或解吸エ序的時間變更在內的整個順序時，整個順序的平衡破壞，生成的氧濃縮氣體的氧濃度穩定需要時間，所以在本申請發明中控制吹掃エ序的時間。啟動時的吹掃エ序時間由氧濃縮裝置的周圍環境溫度決定，在由該溫度確定的最佳時間啟動。尤其是根據吸附材料的氮吸附特性，在10°c以下的低溫區域，與常溫區域的情形相比，通過設定長的啟動初期的吹掃エ序時間，可提高生成的氧濃縮氣體的氧濃度。另夕卜，為排除運轉中環境溫度的影響，即使在提供給使用者的流量設定值變更吋，為應對運轉中的溫度變化，通過將吹掃エ序時間變更為對應於運轉中的裝置溫度的吹掃エ序時間，也可在最佳順序下運轉。此外，即使當啟動中的環境溫度因空調等的影響而波動至規定閾值以上時，亦可進行吹掃エ序時間的變更控制。氧濃縮裝置可能在從冰點以下區域至近40°C的高溫區域的多種環境條件下使用，啟動後使用環境溫度的波動導致吸附材料的氮氧吸附效率發生大的波動。在以啟動時的規定運轉順序啟動氧濃縮裝置後，根據隨著此後的環境變化而產生的氧濃縮氣體氧濃度的波動確定最佳運轉順序。因此，通過吹掃エ序控制機構控制供給閥、排氣閥的開閉時間，進行吹掃エ序時間的最優化以使氧濃度達到最大。就這樣的控制而言，當生成的氧濃縮氣體中的氧濃度低於例如90%等低於預先設定的規定濃度值時，通過研究生成氧濃度與吹掃時間的關係，進行吹掃エ序時間的最優化，謀求生成氧濃度的升高。
將吹掃エ序控制臨開始前的氧濃縮氣體中的氧濃度記為控制基準濃度，此後使吹掃エ序時間增加規定時間(圖3的No. 2)。根據經過一定時間後的氧濃度檢測結果，對生成氧濃縮氣體的氧濃度相對於基準濃度升高或下降進行判斷，當氧濃度升高時，將最近的濃度替換為控制基準濃度，進ー步増加吹掃エ序時間。當氧濃度下降時，將該時間(圖3的No. 2)記為P1點。重複該操作，増加吹掃時間，直至檢測出氧濃度降低。當確定P1點吋，將P1點的氧濃度記為控制基準濃度，相反使吹掃エ序時間減少規定時間(圖3的No. 3)。在經過一定時間後,對生成的氧濃縮氣體的濃度相對於控制基準濃度升高或下降進行判斷，當氧濃度升高時，將最近的濃度替換為控制基準濃度，進ー步減少吹掃時間。重複該操作，減少吹掃時間，直至檢測出氧濃度降低(圖3的No. 3 No. 9)。當氧濃度下降時，將該時間(圖3的No. 9)記為Q1點。當確定Q1點吋，將作為最近濃度的Q1點的氧濃度記為控制基準濃度，相反使吹掃時間增加規定時間。在經過一定時間後，對氧濃度相對於控制基準濃度升高或下降進行判斷，當氧濃度升高吋，將最近的濃度替換為控制基準濃度，進ー步増加吹掃時間，重複進行該操作至檢測出氧濃度降低(圖3的No. 10 No. 14)。當氧濃度下降吋，將該時間記為R1點(圖3的No. 14)。在確定R1點後，將作為Q1點和R1點的中間點的圖3的S1點確定為最佳吹掃時間。具體而言，可將Q1點和R1點的吹掃時間的平均時間確定為S1點。因此，在S1點可生成在裝置運轉的環境下的最大氧濃度的氧濃縮氣體。在這樣的實施方式實例中，可從在吹掃時間控制開始時延長吹掃時間的控制施行，反之也可從縮短吹掃時間的控制開始。即，如圖4所示，將吹掃時間控制臨開始前(圖4的No. I)的氧濃縮氣體中的氧濃度記為控制基準濃度，然後使吹掃時間減少規定時間(圖4的No. 2)，根據經過一定時間後的氧濃度檢測結果，對生成氧濃縮氣體的氧濃度相對於控制基準濃度升高或下降進行判斷，當氧濃度升高時，將最近的濃度替換為控制基準濃度，進ー步減少吹掃時間。重複進行該控制至氧濃度下降(圖4的No. 2 No. 7)，將檢測出氧濃度下降的時間(圖4的No. 7)記為P2點。當確定P2點吋，將P2點的氧濃度記為控制基準濃度，使吹掃時間升高規定時間(圖4的No. 8)。在經過一定時間後，對生成氧濃縮氣體的氧濃度相對於控制基準濃度升高或下降進行判斷，當氧濃度升高時，將最近的濃度替換為控制基準濃度，進ー步増加吹掃時間，重複進行該操作至檢測出氧濃度降低(圖4的No. 8 No. 12)。當氧濃度下降時，將該時間(圖4的No. 12)記為Q2點。當確定Q2點吋，將作為最近濃度的Q2點的氧濃度記為控制基準濃度，再次將吹掃エ序時間減少規定時間。在經過一定時間後，對氧濃度相對於控制基準濃度升高或下降進行判斷，當氧濃度升高時，將最近的濃度替換為控制基準濃度，進ー步減少吹掃時間，重複進行該操作至檢測出氧濃度降低(圖4的No. 13 No. 17)。當氧濃度下降時，將該時間記為R2點(圖4的No. 17)。在確定R2點後，將作為Q2點與R2點的中間點的圖4的S2點確定為最佳吹掃時間。具體而言，可將Q2點與R2點的吹掃時間的平均時間確定為S2點。在這種情況下，P2點與R2點從結果上為同一點，但在控制開始時，由於無法認識到本控制開始初期的吹掃時間相對 於最佳吹掃時間的長短，所以不是將P2點與Q2點的中間點，而是將Q2點與R2點的中間點確定為S2點。這樣，在作為最佳吹掃時間的S1點、S2點，氧濃縮裝置可生成在運轉的當前環境下的最大氧濃度的氧濃縮氣體。上述控制可在由吸附筒生成的氧濃縮氣體的氧濃度達到規定值以下時開始，但在運轉中的溫度因室內的空調等而與啟動時的溫度相比偏離規定值以上時也可進行。這樣通過檢測產品氣體中的氧濃度，精確度良好地設定最佳吹掃時間，可確定實現最高氧濃度的運轉順序。而且，為抑制過剩的氧供給，通過降低壓縮機的轉數等抑制空氣供給機構的能力，進行將氧濃縮氣體的氧濃度維持在例如90%的運轉，也可實現耗電功率的降低。此外，即使在因氧濃縮裝置的運轉環境惡化或部件劣化導致的氧生成能力降低的狀態下，仍可穩定供給氧濃縮氣體。吹掃エ序時間的變更控制不能無限制地進行，若過度延長吹掃エ序時間，則引起吸附エ序中的氮穿透，若過度縮短，則吸附材料的再生效率降低，無法穩定維持控制氧濃度。因此，優選預先設定可補償氧濃度控制的吹掃エ序時間可變範圍，在該範圍內限制吹掃時間控制。具體而言，在上述吹掃エ序控制中，當未檢測出氧濃度相對於基準濃度降低的P點而達到吹掃時間可變臨界點時，或在檢測出P點後，未檢測出氧濃度相對於基準濃度降低的Q點而達到吹掃時間可變臨界點時，將達到的吹掃時間可變臨界點確定為吹掃時間。此外，由於產品氣體流量或溫度條件也大大影響氧濃度控制，所以當氧氣流量偏離一定範圍時，進行中止或中斷實施吹掃時間變更控制的控制。此外，當溫度傳感器的檢測值因環境溫度的變化而出現一定量變化吋，中止或中斷實施吹掃時間的變更控制。由此可補償運轉中的氧氣濃度。本申請發明的吹掃エ序控制機構進行確定產品氧氣濃度達到最大值的吹掃時間的控制。若氧濃度在必要濃度以上，則可降低壓縮機的供風量，例如進行將氧濃度設為90%的節能運轉。反之當氧濃度因吸附材料的劣化等而降低時，可合用提高壓縮機轉數，提高供風量、吸附壓カ的控制。需要說明的是，優選限制壓縮機供風量的變更，即壓縮機轉數的變更控制與進行吹掃時間的最優化的吹掃エ序控制同時進行。產業上的利用可能性本申請發明的氧濃縮裝置作為醫用氧濃縮裝置，可用作用於針對苦於哮喘、肺氣腫、慢性支氣管炎等呼吸系統疾病的患者的氧氣吸入療法的氧供給源。另外，本申請發明的特徵在於可用作可在低耗電功率下穩定供 給氧的裝置。
權利要求
1.氧濃縮裝置，其是壓カ波動吸附型氧濃縮裝置，具備填充有與氧相比選擇性吸附氮的吸附材料的多個吸附筒；對所述吸附筒供給原料空氣的壓縮機；流路切換機構，其用於依次切換所述壓縮機和各吸附筒之間的流路，在規定時機重複向各吸附筒供給加壓空氣以排出氧濃縮氣體的吸附エ序，將各吸附筒減壓使吸附材料再生的解吸エ序，連通各吸附筒的均壓エ序，將來自於吸附エ序ー側吸附筒的高濃度氧導入解吸エ序ー側吸附筒的吹掃エ序；和以規定流量向使用者供給氧濃縮氣體的流量設定機構，其特徵在幹， 具備檢測所述氧濃縮裝置生成的氧濃縮氣體氧濃度的氧濃度傳感器；測定裝置溫度的溫度傳感器；和吹掃エ序控制機構，其當所述氧濃度傳感器的輸出值低於規定值時，或當所述溫度傳感器的輸出值偏離規定溫度範圍時，通過改變所述流路切換機構的開閉時機來增減吹掃エ序的時間，變更控制為氧濃度達最大的吹掃エ序時間。
2.權利要求I的氧濃縮裝置，其中，上述吹掃エ序控制機構為如下機構以吹掃エ序時間的變更控制臨開始前的氧濃縮氣體的氧濃度為基準濃度，進行使吹掃エ序時間增加一定時間的控制及控制後的氧濃度檢測，當氧濃度升高時將吹掃エ序時間變更後的氧濃度更新為基準濃度，進而重複進行增加吹掃エ序時間、檢測氧濃度的控制至氧濃度相對於基準濃度下降的點(以下稱P1點。)， 然後以P1點的氧濃度為基準濃度，進行使吹掃エ序時間減少一定時間的控制及控制後的氧濃度檢測，當氧氣濃度升高時將吹掃エ序時間變更後的氧濃度更新為基準濃度，進而重複進行減少吹掃エ序時間和檢測氧濃度的控制至氧濃度相對於基準濃度下降的點(以下稱Q1點。)， 然後以Q1點的氧濃度為基準濃度，進行使吹掃エ序時間增加一定時間的控制及控制後的氧濃度檢測，當氧氣濃度升高時將吹掃エ序時間變更後的氧濃度更新為基準濃度，進而重複進行増加吹掃エ序時間和檢測氧濃度的控制至氧濃度相對於基準濃度下降的點(以下稱R1點。)， 進行將Q1點和R1點的中間值確定為吹掃エ序時間的控制。
3.權利要求I的氧濃縮裝置，其中，上述吹掃エ序控制機構為如下機構以吹掃エ序時間的變更控制臨開始前的氧濃縮氣體的氧濃度為基準濃度，進行使吹掃エ序時間減少一定時間的控制及控制後的氧濃度檢測，當氧濃度升高時將吹掃エ序時間變更後的氧濃度更新為基準濃度，進而重複進行減少吹掃エ序時間、檢測氧濃度的控制至氧濃度相對於基準濃度下降的點(以下稱P2點。)， 然後以P2點的氧濃度為基準濃度，進行使吹掃エ序時間增加一定時間的控制及控制後的氧濃度檢測，當氧濃度升高時將吹掃エ序時間變更後的氧濃度更新為基準濃度，進而重複進行増加吹掃エ序時間和檢測氧濃度的控制至氧濃度相對於基準濃度下降的點(以下稱Q2點。)， 然後以Q2點的氧濃度為基準濃度，進行使吹掃エ序時間減少一定時間的控制及控制後的氧濃度檢測，當氧濃度升高時將吹掃エ序時間變更後的氧濃度更新為基準濃度，進而重複進行減少吹掃エ序時間和檢測氧濃度的控制至氧濃度相對於基準濃度下降的點(以下稱R2點。)， 進行將Q2點和R2點的中間值確定為吹掃エ序時間的控制。
4.權利要求2或3的氧濃縮裝置，其中，上述吹掃エ序控制機構為根據各自吹掃エ序時間的平均值確定Q1點和R1點的中間值或Q2點和R2點的中間值的控制機構。
5.權利要求I 4中任ー項的氧濃縮裝置，其中，上述吹掃エ序控制機構為將氧濃縮裝置啟動時或設定流量變更時上述溫度傳感器的輸出值記為基準溫度，將根據基準溫度值確定的吹掃時間設定控制為初期值的機構。
6.權利要求5的氧濃縮裝置，其中，上述吹掃エ序控制機構為將氧濃縮裝置啟動時或設定流量變更時上述溫度傳感器的輸出值記為基準溫度，當溫度傳感器的檢測值相對於所述基準溫度發生一定以上變化時，重新設定為預先通過溫度傳感器的輸出值確定的吹掃時間的機構。
7.權利要求2 4中任ー項的氧濃縮裝置，其中，上述吹掃エ序控制機構為如下機構具備預先設定的吹掃エ序時間可變範圍，當未檢測到氧濃度相對於基準濃度下降的P點而達到吹掃時間可變臨界點時，或在檢測到P點後未檢測到氧濃度相對於基準濃度下降的Q點而達到吹掃時間可變臨界點時，進行將達到的吹掃時間可變臨界點確定為吹掃時間的控制。
8.權利要求I 7中任ー項的氧濃縮裝置，其中，具備檢測所述氧濃縮裝置生成的氧濃縮氣體流量的氧流量傳感器，上述吹掃エ序控制機構為如下機構當氧氣流量偏離一定範圍時，進行中止或中斷實施吹掃エ序時間變更控制的控制。
9.權利要求I 7中任ー項的氧濃縮裝置，其中，上述吹掃エ序控制機構為如下機構當溫度傳感器的檢測值偏離一定變化量的範圍時，進行中止或中斷實施吹掃エ序時間變更控制的控制。
10.權利要求I的氧濃縮裝置，其特徵在於，具備如下壓縮機控制機構根據上述氧濃縮氣體的氧濃度檢測值，增減上述壓縮機的供風量，進行將氧濃度維持在規定濃度的控制。
11.權利要求10的氧濃縮裝置，其特徵在於，上述吹掃エ序控制機構為不同時實施利用上述吹掃エ序控制機構的控制和利用上述壓縮機控制機構的控制的控制機構。
全文摘要
本發明提供氧濃縮裝置，其特徵在於，作為迎合吸附性能隨氧濃縮裝置的使用環境溫度變化而發生的變化，降低耗電功率的裝置，具備通過在氧濃縮裝置的運轉中改變流路切換機構的開閉時機來增減吹掃工序的時間，控制為所述氧氣濃度達到最大的吹掃工序時間的吹掃工序控制機構。
文檔編號A61M16/10GK102665812SQ20108004971
公開日2012年9月12日 申請日期2010年10月29日 優先權日2009年11月2日
發明者切明久, 安藤誠 申請人:帝人製藥株式會社