氧浓缩装置的制造方法
【专利说明】氧浓缩装置
[0001 ] 本申请是申请号为200880015087.2 (国际申请日为2008年5月2日)、发明名称为“氧浓缩装置”的进入国家阶段的PCT申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及使用氮比氧先吸附的吸附剂的变压吸附型氧浓缩装置，特别涉及对慢性呼吸系统疾病患者等进行的吸氧疗法中使用的医疗用氧浓缩装置。
【背景技术】
[0003]近年来，被哮喘、肺气肿、慢性支气管炎等呼吸系统器官疾病折磨的患者有增加的倾向，但作为其治疗方法，最有效的方法之一为吸氧疗法。所述吸氧疗法是指使患者吸入氧气或富氧空气的方法。作为其供给源，已知氧浓缩装置、液氧、氧气瓶等，但从使用时的便利性或维修管理的容易性方面考虑，在家庭氧疗法中使用氧浓缩装置成为主流。
[0004]氧浓缩装置是高浓度地浓缩空气中存在的约21%的氧供给使用者的装置。上述装置有使用选择性地透过氧的高分子膜的膜式氧浓缩装置，使用与氧相比可以优先吸附氮的吸附剂的变压吸附型氧浓缩装置，电化学分离空气中包含的氧进行供给的装置等。因为能够收率良好地得到90%以上的高浓度氧，所以市场上主要采用变压吸附型氧浓缩装置。
[0005]变压吸附型氧浓缩装置是使用填充了 5A型、13X型、L1-X型、MD-X型等分子筛沸石作为与氧相比选择性地吸附氮的吸附剂的吸附床，从压缩机向吸附床供给压缩空气，由此在加压条件下吸附氮，将未吸附的氧作为氧浓缩气体排出的装置。上述装置通常具有2个以上吸附床，边依次转换边进行在一个吸附床中使氮吸附在吸附剂上生成未吸附的氧的吸附步骤和使另一个吸附床减压排出吸附的氮进行再生的解吸再生步骤，由此能够连续地生成氧。
[0006]变压吸附法有将解吸步骤的压力降至大气压的PSA ( Pre s sure SwingAdsorpt1n，变压吸附)法、为了提高吸附剂的再生效率使用压缩机将吸附筒减至真空压力的VPSA(Vacuum Pressure Swing Adsorpt1n，真空变压吸附)法，均被用作医疗用氧浓缩装置中的氧浓缩方法。
[0007]上述氧浓缩装置通常作为对慢性呼吸系统疾病患者的吸氧疗法不仅用于医院而且用于患者家。因此，不仅要求始终以一定流量且稳定地供给规定浓度的氧浓缩气体的氧浓缩装置的主性能，而且考虑到低电力消耗、安静、小型化等对装置的使用者的便利性的机器二次性能的要求也增大。
[0008]氧浓缩装置的结构要素零件中，压缩机消耗装置整体电力消耗的大部分，同时在壳体内也占据一定的容积，而且也是产生噪音的主体。为了实现上述装置的二次性能的要求，必须将使用的压缩机小型化。但是，因为压缩机的小型化伴随压缩机的供给风量或压缩性能降低，所以有用于维持氧浓缩装置的吸附解吸性能的余地减少的缺点。
[0009]在特开平11-207128号公报中，作为实现氧浓缩装置的低电力消耗化、实现高氧收率的手段，记载了下述装置，该装置根据设定氧流量控制压缩机的转数，控制原料空气的供给量，控制转换阀的开关来控制吸附步骤、解吸步骤的转换时机，由此以最佳的加压时间供给空气的装置。
[0010]另外，在特开2001-259341号公报中，记载了具有基于生成的氧浓缩气体的氧浓度和设定氧流量反相控制压缩机的转数、抑制低流量时的电力消耗的功能的装置。
[0011]作为缩短吸附步骤时的吸附筒的升压时间、在早期提高吸附效率的装置，在特开平6-31129号公报中公开了增加吸附步骤时的规定时间压缩机驱动马达的转数、此外控制为通常转数的气体分离装置。
【发明内容】
[0012]氧浓缩装置为了应对氧的设定流量转换时的供给流量的变化，具备暂时存储在吸附床的下游侧生成的浓缩氧的产品罐。由此使其具有对应供给流量变化的缓冲功能，同时，进一步进行用压力传感器检测产品罐内压力的变化、达到规定压力以下时提高压缩机的转数、增加氧生成量等反馈控制。
[0013]如果将生成氧量抑制在必要最低限度度，则可以降低压缩机的所需供给风量，能够将电力消耗小的小型压缩机搭载在氧浓缩装置上。产品罐本身也可以相应地小型化。另一方面，对于供给氧流量的设定变更、温度或气压等装置使用环境的变化，连维持装置的I次性能的余地都没有。针对上述问题，如果通过搭载氧浓度传感器或流量传感器、压力传感器等各种探测手段应对变化，则新探测手段或控制机构的搭載导致装置大型化、成本增加。
[0014]本发明解决上述课题，着眼于因抑制生成氧量导致的产品流量变化、单独使用流量传感器进行生成量的反馈控制，由此能够得到满足小型、低电力消耗、安静之类二次性能的装置。
[0015]本发明提供一种氧浓缩装置，是具备以下部分的变压吸附型氧浓缩装置:填充了与氧相比能够选择性地吸附氮的吸附剂的吸附床，向该吸附床供给空气的压缩机，用于在规定时机反复进行向该吸附床供给来自该压缩机的空气排出浓缩氧的吸附步骤、将该吸附床减压再生吸附剂的解吸步骤的流路切换阀，测定生成的浓缩氧的供给流量的流量测定设备，其特征在于，具备检测供给氧的脉动的脉动探测设备，具备基于该探测结果控制该压缩机的空气供给量的控制设备。
[0016]另外，本发明提供一种氧浓缩装置，其特征在于，上述脉动检测设备是具备测定供给的浓缩氧的峰流量及/底流量的功能的该流量测定设备，该控制设备是每规定时间的该峰流量值或该底流量值超过预先设定的阈值范围时进行增减该压缩机的空气供给量的控制的设备。
[0017]本发明提供一种氧浓缩方法，是通过在规定时机反复进行向填充了与氧相比能够选择性地吸附氮的吸附剂的吸附床供给加压空气排出氧浓缩气体的吸附步骤、将该吸附床减压再生吸附剂的解吸步骤，由此生成氧浓缩气体的变压吸附型氧浓缩方法，其特征在于，具备以下步骤:基于该生成的氧浓缩气体的供给流量的设定值，控制该加压空气的供给量的步骤I，检测该氧浓缩气体的脉动的步骤2，基于该脉动的探测结果控制该加压空气的供给量的步骤3。
[0018]本发明提供一种氧浓缩方法，其特征在于，检测上述氧浓缩气体的脉动的步骤2是测定供给的氧浓缩气体的峰流量和/或底流量，探测每规定时间的该峰流量值或该底流量值是否在预先设定的阈值范围内的步骤，超过该阈值范围时进行增减该加压空气的供给量的控制;其特征在于，该峰流量值或该底流量值相对于设定流量值超过± 5%的范围时判断产生脉动电流，比较变压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)的探测结果和规定阈值，特别是基于用(流量峰值(Lp)—流量底值(Lb))/流量设定值表示的流量变动率，与规定阈值进行比较，超过该阈值范围时进行增减该加压空气的供给量的控制。该氧浓缩气体的脉动不仅可以通过供给的氧浓缩气体的流量值测定，通过压力值也可以同样地测定。
【附图说明】
[0019]图1表示本发明的氧浓缩装置的实施方案例VPSA型变压吸附型氧浓缩装置的模式图。
[0020]图2表示本发明的氧浓缩装置的其他实施方案例PSA型变压吸附型氧浓缩装置的模式图。
【具体实施方式】
[0021]使用以下【附图说明】本发明的氧浓缩装置的实施方案例。图1是列举作为本发明的一个实施方案的双筒式VPSA型变压吸附型氧浓缩装置的简要装置构成图。
[0022]在图1中，1表示氧浓缩装置，3表示吸入被加湿的氧浓缩气体的使用者(患者)。变压吸附型的氧浓缩装置1具备外部空气导入过滤器101，具有压缩及真空功能的压缩机103，作为流路转换阀的三通电磁阀104a、104b，吸附筒105a、105b，止回阀106a、106b，产品罐107，调压阀108，流量设定设备109，过滤器110。由此可以从外部导入的原料空气中分离氧，制造浓缩的氧浓缩气体。
[0023]首先，从外部导入的原料空气被从具备用于除去尘埃等异物的外部空气导入过滤器101的空气导入口导入装置的壳体内。此时，在通常的空气中，包含约21 %的氧、