氧濃縮裝置的制造方法
【專利說明】氧濃縮裝置
[0001 ] 本申請是申請?zhí)枮?00880015087.2 (國際申請日為2008年5月2日)、發(fā)明名稱為“氧濃縮裝置”的進入國家階段的PCT申請的分案申請。
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及使用氮比氧先吸附的吸附劑的變壓吸附型氧濃縮裝置，特別涉及對慢性呼吸系統(tǒng)疾病患者等進行的吸氧療法中使用的醫(yī)療用氧濃縮裝置。
【背景技術】
[0003]近年來，被哮喘、肺氣腫、慢性支氣管炎等呼吸系統(tǒng)器官疾病折磨的患者有增加的傾向，但作為其治療方法，最有效的方法之一為吸氧療法。所述吸氧療法是指使患者吸入氧氣或富氧空氣的方法。作為其供給源，已知氧濃縮裝置、液氧、氧氣瓶等，但從使用時的便利性或維修管理的容易性方面考慮，在家庭氧療法中使用氧濃縮裝置成為主流。
[0004]氧濃縮裝置是高濃度地濃縮空氣中存在的約21%的氧供給使用者的裝置。上述裝置有使用選擇性地透過氧的高分子膜的膜式氧濃縮裝置，使用與氧相比可以優(yōu)先吸附氮的吸附劑的變壓吸附型氧濃縮裝置，電化學分離空氣中包含的氧進行供給的裝置等。因為能夠收率良好地得到90%以上的高濃度氧，所以市場上主要采用變壓吸附型氧濃縮裝置。
[0005]變壓吸附型氧濃縮裝置是使用填充了 5A型、13X型、L1-X型、MD-X型等分子篩沸石作為與氧相比選擇性地吸附氮的吸附劑的吸附床，從壓縮機向吸附床供給壓縮空氣，由此在加壓條件下吸附氮，將未吸附的氧作為氧濃縮氣體排出的裝置。上述裝置通常具有2個以上吸附床，邊依次轉換邊進行在一個吸附床中使氮吸附在吸附劑上生成未吸附的氧的吸附步驟和使另一個吸附床減壓排出吸附的氮進行再生的解吸再生步驟，由此能夠連續(xù)地生成氧。
[0006]變壓吸附法有將解吸步驟的壓力降至大氣壓的PSA ( Pre s sure SwingAdsorpt1n，變壓吸附)法、為了提高吸附劑的再生效率使用壓縮機將吸附筒減至真空壓力的VPSA(Vacuum Pressure Swing Adsorpt1n，真空變壓吸附)法，均被用作醫(yī)療用氧濃縮裝置中的氧濃縮方法。
[0007]上述氧濃縮裝置通常作為對慢性呼吸系統(tǒng)疾病患者的吸氧療法不僅用于醫(yī)院而且用于患者家。因此，不僅要求始終以一定流量且穩(wěn)定地供給規(guī)定濃度的氧濃縮氣體的氧濃縮裝置的主性能，而且考慮到低電力消耗、安靜、小型化等對裝置的使用者的便利性的機器二次性能的要求也增大。
[0008]氧濃縮裝置的結構要素零件中，壓縮機消耗裝置整體電力消耗的大部分，同時在殼體內也占據(jù)一定的容積，而且也是產生噪音的主體。為了實現(xiàn)上述裝置的二次性能的要求，必須將使用的壓縮機小型化。但是，因為壓縮機的小型化伴隨壓縮機的供給風量或壓縮性能降低，所以有用于維持氧濃縮裝置的吸附解吸性能的余地減少的缺點。
[0009]在特開平11-207128號公報中，作為實現(xiàn)氧濃縮裝置的低電力消耗化、實現(xiàn)高氧收率的手段，記載了下述裝置，該裝置根據(jù)設定氧流量控制壓縮機的轉數(shù)，控制原料空氣的供給量，控制轉換閥的開關來控制吸附步驟、解吸步驟的轉換時機，由此以最佳的加壓時間供給空氣的裝置。
[0010]另外，在特開2001-259341號公報中，記載了具有基于生成的氧濃縮氣體的氧濃度和設定氧流量反相控制壓縮機的轉數(shù)、抑制低流量時的電力消耗的功能的裝置。
[0011]作為縮短吸附步驟時的吸附筒的升壓時間、在早期提高吸附效率的裝置，在特開平6-31129號公報中公開了增加吸附步驟時的規(guī)定時間壓縮機驅動馬達的轉數(shù)、此外控制為通常轉數(shù)的氣體分離裝置。

【發(fā)明內容】

[0012]氧濃縮裝置為了應對氧的設定流量轉換時的供給流量的變化，具備暫時存儲在吸附床的下游側生成的濃縮氧的產品罐。由此使其具有對應供給流量變化的緩沖功能，同時，進一步進行用壓力傳感器檢測產品罐內壓力的變化、達到規(guī)定壓力以下時提高壓縮機的轉數(shù)、增加氧生成量等反饋控制。
[0013]如果將生成氧量抑制在必要最低限度度，則可以降低壓縮機的所需供給風量，能夠將電力消耗小的小型壓縮機搭載在氧濃縮裝置上。產品罐本身也可以相應地小型化。另一方面，對于供給氧流量的設定變更、溫度或氣壓等裝置使用環(huán)境的變化，連維持裝置的I次性能的余地都沒有。針對上述問題，如果通過搭載氧濃度傳感器或流量傳感器、壓力傳感器等各種探測手段應對變化，則新探測手段或控制機構的搭載導致裝置大型化、成本增加。
[0014]本發(fā)明解決上述課題，著眼于因抑制生成氧量導致的產品流量變化、單獨使用流量傳感器進行生成量的反饋控制，由此能夠得到滿足小型、低電力消耗、安靜之類二次性能的裝置。
[0015]本發(fā)明提供一種氧濃縮裝置，是具備以下部分的變壓吸附型氧濃縮裝置:填充了與氧相比能夠選擇性地吸附氮的吸附劑的吸附床，向該吸附床供給空氣的壓縮機，用于在規(guī)定時機反復進行向該吸附床供給來自該壓縮機的空氣排出濃縮氧的吸附步驟、將該吸附床減壓再生吸附劑的解吸步驟的流路切換閥，測定生成的濃縮氧的供給流量的流量測定設備，其特征在于，具備檢測供給氧的脈動的脈動探測設備，具備基于該探測結果控制該壓縮機的空氣供給量的控制設備。
[0016]另外，本發(fā)明提供一種氧濃縮裝置，其特征在于，上述脈動檢測設備是具備測定供給的濃縮氧的峰流量及/底流量的功能的該流量測定設備，該控制設備是每規(guī)定時間的該峰流量值或該底流量值超過預先設定的閾值范圍時進行增減該壓縮機的空氣供給量的控制的設備。
[0017]本發(fā)明提供一種氧濃縮方法，是通過在規(guī)定時機反復進行向填充了與氧相比能夠選擇性地吸附氮的吸附劑的吸附床供給加壓空氣排出氧濃縮氣體的吸附步驟、將該吸附床減壓再生吸附劑的解吸步驟，由此生成氧濃縮氣體的變壓吸附型氧濃縮方法，其特征在于，具備以下步驟:基于該生成的氧濃縮氣體的供給流量的設定值，控制該加壓空氣的供給量的步驟I，檢測該氧濃縮氣體的脈動的步驟2，基于該脈動的探測結果控制該加壓空氣的供給量的步驟3。
[0018]本發(fā)明提供一種氧濃縮方法，其特征在于，檢測上述氧濃縮氣體的脈動的步驟2是測定供給的氧濃縮氣體的峰流量和/或底流量，探測每規(guī)定時間的該峰流量值或該底流量值是否在預先設定的閾值范圍內的步驟，超過該閾值范圍時進行增減該加壓空氣的供給量的控制;其特征在于，該峰流量值或該底流量值相對于設定流量值超過± 5%的范圍時判斷產生脈動電流，比較變壓吸附法的吸附解吸的1次序(sequence)中的流量峰值(Lp)和流量底值(Lb)的探測結果和規(guī)定閾值，特別是基于用(流量峰值(Lp)—流量底值(Lb))/流量設定值表示的流量變動率，與規(guī)定閾值進行比較，超過該閾值范圍時進行增減該加壓空氣的供給量的控制。該氧濃縮氣體的脈動不僅可以通過供給的氧濃縮氣體的流量值測定，通過壓力值也可以同樣地測定。
【附圖說明】
[0019]圖1表示本發(fā)明的氧濃縮裝置的實施方案例VPSA型變壓吸附型氧濃縮裝置的模式圖。
[0020]圖2表示本發(fā)明的氧濃縮裝置的其他實施方案例PSA型變壓吸附型氧濃縮裝置的模式圖。
【具體實施方式】
[0021]使用以下【附圖說明】本發(fā)明的氧濃縮裝置的實施方案例。圖1是列舉作為本發(fā)明的一個實施方案的雙筒式VPSA型變壓吸附型氧濃縮裝置的簡要裝置構成圖。
[0022]在圖1中，1表示氧濃縮裝置，3表示吸入被加濕的氧濃縮氣體的使用者(患者)。變壓吸附型的氧濃縮裝置1具備外部空氣導入過濾器101，具有壓縮及真空功能的壓縮機103，作為流路轉換閥的三通電磁閥104a、104b，吸附筒105a、105b，止回閥106a、106b，產品罐107，調壓閥108，流量設定設備109，過濾器110。由此可以從外部導入的原料空氣中分離氧，制造濃縮的氧濃縮氣體。
[0023]首先，從外部導入的原料空氣被從具備用于除去塵埃等異物的外部空氣導入過濾器101的空氣導入口導入裝置的殼體內。此時，在通常的空氣中，包含約21 %的氧、