JPH08117338A - 医療用空気乾燥装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パージ用として流す乾燥空気の流量を消費量
に応じた量とすることができる医療用空気乾燥装置を提
供する。 【構成】 医療用空気乾燥装置３５において、吸着筒１
７，１８は吸着工程と脱着再生工程とを交互に繰返し行
い乾燥空気を生成する。脱着再生工程を行っている一方
の吸着筒には、吸着工程にある他方の吸着筒において生
成された乾燥空気の一部がパージ用として供給される。
脱着再生工程を行っている吸着筒に供給される乾燥空気
は、それぞれ順番にオリフィス２１，２２，２３が設け
られている導管３２，３３，３４を介して供給される。
乾燥空気の消費量に応じて制御回路８が、導管３２，３
３，３４に対してそれぞれ順番に設けられる電磁弁２
４，２５，２６の開閉を制御し、パージ用として流す乾
燥空気の流量を調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、医療分野において用い
られる医療用空気乾燥装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】病院では、患者に呼吸用として投与した
り、人口呼吸器などを駆動するための治療用空気、ある
いは手術器械を駆動するための駆動用空気などの大気圧
より高圧である空気が必要とされる。

【０００３】これらの空気は、油分、水分を含まない空
気であることが要求されるため、供給空気中に油分が入
らないようにしたコンプレッサによって空気を圧縮して
高圧状態にし、水分を吸着するための吸着筒を具備した
医療用空気乾燥装置を用いて空気中に含まれる水分を除
去している。前記医療用空気乾燥装置においては、吸着
筒内において水分の吸着を行う吸着剤が有限であるた
め、連続して乾燥空気を得るには複数の吸着筒を用意
し、水分の吸着と吸着剤の再生とを交互に行う必要があ
る。

【０００４】吸着剤を再生する方法の１つとして、ＰＳ
Ａ（Pressure Swing Adsorption；圧力スイング吸着）
法がある。これは、吸着剤の性質の１つである圧力が高
い場合には吸着量が多く、圧力が低い場合には少量しか
吸着しないという性質を利用したものである。ＰＳＡ法
を用いて吸着剤の再生を行う医療用空気乾燥装置におい
ては、吸着時の圧力は、たとえば治療用に用いられる場
合は０．５〜０．７ＭＰａであり、駆動用に用いられる
場合はより高い圧力となる。

【０００５】ＰＳＡ法に基づいて脱着再生を行う方法に
は、大気圧まで圧力を下げる方法と吸着筒内を真空にす
ることで圧力を下げる方法とがある。いずれの方法にお
いても、吸着筒内の水分分圧を下げ、吸着剤に付着して
いる水分の脱着を促進させるために、乾燥空気の一部を
再生中の吸着筒にパージガスとして流す方法が取られ
る。

【０００６】医療用空気乾燥装置が最大消費量を供給し
ているとき、吸着筒に供給される空気の露点が４０℃と
すると、当該空気の蒸気圧は７３ｍｂａｒであり、再生
中の吸着筒にパージ用として流される乾燥空気の量は最
大消費量である乾燥空気の量の１０〜２０％になる。医
療用空気乾燥装置においては、最大消費量となっても充
分なパージ用の乾燥空気が与えられるように、固定的に
最大消費量の１０〜２０％の乾燥空気がパージ用として
流されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】最大消費量の１０〜２
０％の乾燥空気を、常にパージ用として再生工程中の吸
着筒に供給すると、無駄になる乾燥空気が多く発生する
場合がある。そのため、乾燥空気の消費量が少ないとき
には、パージ用として流す乾燥空気の量を、消費量に応
じた量とする医療用空気乾燥装置が必要となる。消費量
が減少してパージ用として流す乾燥空気の量を減少させ
る際、即時に変化させると、パージ用の乾燥空気が不足
して吸着剤の再生が充分に行われずに水分が吸着剤中に
残ってしまい、吸着剤が劣化するおそれがあるので、あ
る程度変化させる時間を遅らせる必要がある。

【０００８】本発明の目的は、パージ用として供給する
乾燥空気の量を、消費量に応じた量とすることができる
医療用空気乾燥装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、吸着剤を充填
した複数の吸着筒と、吸着筒へ空気を供給および遮断す
る電磁弁とを有し、空気供給源から供給される比較的高
圧の空気を、吸着筒を通過させることによって水分を吸
着させ、乾燥空気を生産する吸着工程と、吸着筒内を減
圧することによって吸着剤から水分を脱着させる脱着再
生工程とを１サイクルとして繰返し行い、複数の吸着筒
のうち少なくとも１つの吸着筒では吸着工程が行われ、
残余の吸着筒のうち少なくとも１つの吸着筒では脱着再
生工程が行われ、各吸着筒には脱着再生工程時に、吸着
工程が行われている吸着筒からパージ用の乾燥空気が供
給される医療用空気乾燥装置において、当該医療用空気
乾燥装置が処理する空気の流量を検出する流量検出手段
と、脱着再生工程が行われている吸着筒に供給される乾
燥空気の流量を変更する流量変更手段とを備え、当該医
療用空気乾燥装置が処理する空気の流量の変動に応じ
て、脱着再生工程が行われている吸着筒に供給される乾
燥空気の流量を変更することを特徴とする医療用空気乾
燥装置である。 また本発明は、吸着剤を充填した複数の吸着筒と、吸着
筒へ空気を供給および遮断する電磁弁とを有し、空気供
給源から供給される比較的高圧の空気を、吸着筒を通過
させることによって水分を吸着させ、乾燥空気を生産す
る吸着工程と、吸着筒内を減圧することによって吸着剤
から水分を脱着させる脱着再生工程とを１サイクルとし
て繰返し行い、複数の吸着筒のうち少なくとも１つの吸
着筒では吸着工程が行われ、残余の吸着筒のうち少なく
とも１つの吸着筒では脱着再生工程が行われ、各吸着筒
には脱着再生工程時に、吸着工程が行われている吸着筒
からパージ用の乾燥空気が供給される医療用空気乾燥装
置において、当該医療用空気乾燥装置が処理する空気の
流量を検出する流量検出手段と、脱着再生工程が行われ
ている吸着筒に供給される乾燥空気の流量を変更する流
量変更手段とを備え、当該医療用空気乾燥装置が処理す
る空気の流量の変動に応じて、吸着工程が行われている
期間において吸着筒に供給される空気量が一定となるよ
うに吸着工程を含むサイクル期間を変更し、かつ当該医
療用空気乾燥装置が処理する空気の流量の変動に応じ
て、脱着再生工程が行われている吸着筒に供給される乾
燥空気の流量を変更することを特徴とする医療用空気乾
燥装置である。 また本発明は、前記空気供給源は、複数の圧縮機と、圧
縮機の下流側に接続される空気貯留タンクとを含み、空
気貯留タンクの圧力に基づいて予め定める運転方法で当
該圧縮機を選択的に運転し、前記流量検出手段は、圧縮
機の運転台数に基づいて処理する空気の流量を検出する
ことを特徴とする。 また本発明は、前記流量検出手段は、空気供給源から供
給される高圧の空気を吸着筒に導く導管にオリフィスを
設け、当該オリフィスを挟んだ位置における圧力の差を
測定することによって、処理する空気の流量を検出する
ことを特徴とする。 また本発明は、前記流量変更手段は、それぞれオリフィ
スを備え、パージ用の乾燥空気を供給する複数の導管
と、それぞれの導管の開閉を行う電磁弁とを備え、処理
する空気の流量の変動によって電磁弁を開閉してパージ
用の乾燥空気の流量を変更することを特徴とする。 また本発明は、前記流量変更手段は、パージ用の乾燥空
気を供給する導管に設けられる質量流量制御装置である
ことを特徴とする。 また本発明は、前記流量変更手段は、医療用空気乾燥装
置が処理する空気の流量が増加したときには、パージ用
の乾燥空気の流量を即時に増加させ、当該空気乾燥装置
が処理する空気の流量が減少したときには、当該乾燥空
気の流量を減少させるのを予め定める時間遅らせること
を特徴とする。 また本発明は、流量変更手段がパージ用の乾燥空気の流
量の変化を遅らせる時間は、１サイクル期間の１／２倍
から５倍の範囲であることを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明に従えば、医療用空気乾燥装置は吸着剤
を充填した複数の吸着筒を有し、吸着筒を減圧すること
で脱着再生工程を行う。当該空気乾燥装置で処理を行う
空気の流量が、空気の流量を検出する手段によって検出
され、当該流量の変動に対して流量変更手段によって、
脱着再生工程時の吸着筒に流すパージ用の乾燥空気の流
量を変更する。したがって、当該空気乾燥装置において
処理を行う空気の流量によって、脱着再生工程中の吸着
筒へ流す乾燥空気の流量を変更することができる。

【００１１】また本発明に従えば、医療用空気乾燥装置
は吸着剤を充填した複数の吸着筒への空気の供給と遮断
とを行う電磁弁を制御し、吸着筒内を減圧することで脱
着再生工程を行う。当該空気乾燥装置で処理を行う空気
の流量が、流量検出手段によって検出され、当該流量の
変動に対して吸着工程と脱着再生工程とを含む１サイク
ル期間を変更して、吸着筒へ供給する空気量が常に一定
になるようにし、また当該流量の変動に対して流量変更
手段によって、脱着再生工程時の吸着筒に流すパージ用
の乾燥空気の流量を変更する。したがって、当該空気乾
燥装置において、処理を行う空気の流量によって吸着工
程の期間を変更するので、吸着工程が行われる期間に吸
着筒へ供給する空気量を常に一定にすることができ、ま
た脱着再生工程中の吸着筒へ流す乾燥空気の流量を変更
することができる。医療用空気乾燥装置において吸着工
程の期間が変更されると脱着再生工程の期間も同様に変
更される。

【００１２】また好ましくは、流量検出手段は、医療用
空気乾燥装置に接続される空気供給源に含まれる空気貯
留タンクの圧力に基づいて、予め定める運転方法によっ
て運転制御される圧縮機の運転台数によって処理空気流
量を検出する。したがって、圧縮機の運転台数によって
処理される空気の流量を検出することができる。

【００１３】また好ましくは、流量検出手段は、医療用
空気乾燥装置に接続される空気供給源から供給される空
気を、吸着筒に導く導管に設けられるオリフィスを挟ん
だ位置における圧力の差を測定することによって処理空
気流量を検出する。したがって、導管内の２点の圧力差
を測定することによって処理される空気の流量を検出す
ることができる。

【００１４】また好ましくは、流量変更手段は、パージ
用の乾燥空気を供給し、オリフィスを備える複数の導管
と、それぞれの導管の開閉を行う電磁弁とを備え、処理
を行う空気の流量の変動によって電磁弁を開閉して該乾
燥空気の流量を変更する。したがって、処理する空気の
流量に応じて導管に設けられた電磁弁が開閉され、パー
ジ用の乾燥空気の流量が段階的に変更される。

【００１５】また好ましくは、流量変更手段は、パージ
用の乾燥空気を供給する導管に設けられる質量流量制御
装置であり、当該空気乾燥装置において処理する空気の
流量の変動によって質量流量制御装置の絞りを開閉し、
当該乾燥空気の流量を変更する。したがって、処理する
空気の流量に応じて質量流量制御装置の絞りが調節さ
れ、パージ用の乾燥空気の流量が段階的にまたは連続的
に変更される。

【００１６】また好ましくは、パージ用の乾燥空気の流
量を、医療用空気乾燥装置で処理する空気の流量が増加
したときには即時に増加させ、処理する空気の流量が減
少したときには予め定める時間遅らせて減少させる。し
たがって、医療用空気乾燥装置で処理する空気の流量が
増加したときには、パージ用に供給される乾燥空気の流
量が即時に増加させ、また処理する空気の流量が減少し
た際には、予め定める時間だけ流量を維持した後に、パ
ージ用の乾燥空気の流量を減少させる。

【００１７】また好ましくは、医療用空気乾燥装置で処
理する空気の流量が減少した場合のパージ用の乾燥空気
の流量の変化を、１サイクル期間の１／２倍から５倍の
範囲で遅らせる。したがって、医療用空気乾燥装置で処
理する空気の流量が減少すると、パージ用の乾燥空気の
流量を１サイクル期間の１／２倍から５倍の範囲で維持
した後に、減少した空気の流量に応じた流量とする。

【００１８】

【実施例】図１は、本発明の第１実施例である医療用空
気乾燥装置３５、および当該医療用空気乾燥装置３５に
高圧の空気を供給する高圧空気発生源３６の構成を示す
ブロック図である。

【００１９】高圧空気発生源３６は、コンプレッサ（圧
縮機）１，２，３と、空気タンク５とを含んで構成され
ている。高圧空気発生源３６は、複数台（本実施例では
３台）のコンプレッサを備え、１台のコンプレッサが故
障しても最大消費量を供給できるように構成されてい
る。

【００２０】コンプレッサ１，２，３は、医療用空気乾
燥装置３５へ供給する高圧の空気を生成し、医療用空気
乾燥装置３５へ供給する高圧空気内に油分が含まれない
ような構造であるコンプレッサが用いられる。また、コ
ンプレッサ１，２，３は、後述する自動交互追従運転法
によって運転の制御が行われている。コンプレッサ１，
２，３から供給される高圧空気は、配管４を介して空気
タンク５に与えられる。

【００２１】空気タンク５は、コンプレッサ１，２，３
から供給される高圧空気を一時的に蓄え、医療用空気乾
燥装置３５へと与える。空気タンク５には、圧力センサ
６が取付けられ、圧力センサ６の値によってコンプレッ
サの運転台数が決定される。

【００２２】医療用空気乾燥装置３５は、ハンドバルブ
９と、フィルタ１０，２７と、複数の電磁弁１１〜１
４，１９，２０，２４〜２６と、吸着筒１７，１８と、
減圧弁２８と、制御回路８と、サイレンサ１５，１６と
を含んで構成される。

【００２３】高圧空気発生源３６から医療用空気乾燥装
置３５に供給される高圧空気は、ハンドバルブ９を介し
てフィルタ１０に与えられる。ハンドバルブ９は手動に
よって開閉が制御されるバルブであり、医療用空気乾燥
装置３５が正常に動作しているときは開かれたままであ
り、異常発生時などに閉じられる。医療用空気乾燥装置
３５に導入された高圧空気は、フィルタ１０によってご
みや水滴が取除かれる。ごみや水滴が取除かれた高圧空
気は、電磁弁１１を介して吸着筒１７へ供給され、吸着
筒１７内で水分吸着が行われ乾燥空気となる。吸着筒１
７で生成された乾燥空気は、電磁弁１９を介して導管３
０を経てフィルタ２７へと与えられ、塵埃などが取除か
れる。塵埃などが取除かれた乾燥空気は、減圧弁２８に
よって減圧され、取出口２９から乾燥空気の供給先であ
る各病棟へ供給される。

【００２４】吸着筒１７と並列に配置される吸着筒１８
は、吸着筒１７と同一の構造であり、吸着筒１７と同様
にフィルタ１０によってごみや水滴が取除かれた高圧空
気が、電磁弁１２を介して供給される。該高圧空気は、
吸着筒１８において水分吸着されて乾燥空気となり、電
磁弁２０を介して導管３０を経てフィルタ２７へと与え
られる。

【００２５】電磁弁１１と吸着筒１７とを結ぶ管路３７
に、電磁弁１３を介してサイレンサ１５が接続される。
また同様に、電磁弁１２と吸着筒１８とを結ぶ管路３８
に、電磁弁１４を介してサイレンサ１６が接続される。
サイレンサ１５，１６は、脱着再生工程を行う際に、各
吸着筒を大気圧にまで開放することによる急激な圧力変
化のために発生する音を小さくする。吸着筒１７と電磁
弁１９とを結ぶ管路３９と、吸着筒１８と電磁弁２０と
を結ぶ管路４０とに対して、それぞれに同一の直径であ
るオリフィス２１，２２，２３が設けられた導管３２，
３３，３４が接続される。導管３２，３３，３４にはそ
れぞれ電磁弁２４，２５，２６が設けられる。なお、本
実施例においては、３つのオリフィスの直径を同一の直
径としたが、それぞれ異なる直径のオリフィスが用いら
れてもよい。また、電磁弁２４，２５，２６はそれぞれ
１ケ所ずつ開くようにしても、複数の電磁弁が同時に開
くようにしてもよい。

【００２６】制御回路８は、医療用空気乾燥装置３５に
含まれるすべての電磁弁に対して、信号線３１を介して
個別的な制御を行う。制御回路８は、予め定める時間、
たとえば２分毎に電磁弁１１，１４，１９と、電磁弁１
２，１３，２０とをそれぞれ組にして開閉の制御を行
い、かつ信号線７によって入力されるコンプレッサ１，
２，３の運転台数によって医療用空気乾燥装置３５が処
理する空気の流量を判断し、電磁弁２４，２５，２６の
開閉を制御してパージ用の乾燥空気の流量を変更する。

【００２７】吸着筒１７，１８は、圧力容器中に水の吸
着剤として用いられるアルミナおよびゼオライトが充填
されており、高圧空気は吸着筒を通ることで含有してい
る水分が吸着剤に吸着される。吸着筒１７，１８は、一
方の吸着筒が水分の吸着工程を行っているときは、他方
の吸着筒は水分の脱着再生工程を行う。各吸着筒におい
て、１回の吸着工程と脱着再生工程とが行われる期間を
１サイクル期間として各工程を繰返し行う。脱着再生工
程時には、電磁弁１３または電磁弁１４が開かれ吸着筒
内が大気圧にまで減圧される。吸着剤は、高圧時には吸
着剤の水分吸着力によって水分を吸着するが、低圧時に
は水分吸着力が弱まり水分を脱着する。脱着された水分
は水蒸気となって大気に放出され、吸着剤が再生され
る。さらに、一方の吸着筒で作成した乾燥空気の一部
を、再生工程中の他方の吸着筒に導入することによっ
て、水分分圧を下げ水分の脱着を促進させている。脱着
再生工程によって吸着剤はほぼ完全に再生される。その
ため、必ずどちらかの吸着筒において吸着工程を行うこ
とが可能となるので、乾燥空気の供給が途切れない。

【００２８】上述のように構成された医療用空気乾燥装
置３５およびコンプレッサ１，２，３の動作を図２およ
び図３のフローチャートによって示す。コンプレッサ
１，２，３は自動交互追従運転法に基づいて運転が制御
されている。

【００２９】自動交互追従運転法では、コンプレッサ
１，２，３の制御を行う手段が、処理する空気が通る導
管内など（本実施例では空気タンク５）の圧力を監視
し、予め定める値（本実施例では０．５４ＭＰａ）に圧
力が低下したとき、１台目を運転させ、１台目の起動に
よって導管内の圧力が上昇すれば１台目のみの運転とす
る。ここで、導管内の圧力がさらに一定時間低下すると
きには２台目、３台目と運転起動させ、導管内の圧力が
上昇するようにする。また、各コンプレッサの使用状態
が均等になるように順番で、交互に稼働する。

【００３０】図２は、コンプレッサ１，２，３それぞれ
の動作について示したフローチャートである。図２に示
すフローチャートでは、空気タンク５の圧力を調べるこ
とで当該コンプレッサの動作を決定している。まず、ス
テップｓ１において空気タンク５の圧力が０．５４ＭＰ
ａ以下であるかどうかを判断している。空気タンク５の
圧力が０．５４ＭＰａを超えている場合には、ステップ
ｓ１の処理を繰返す。ステップｓ１の判断が肯定である
場合、すなわち空気タンク５の圧力が０．５４ＭＰａ以
下である場合にはステップｓ２へ進み、新たにコンプレ
ッサを起動させる。引続くステップｓ３において、空気
タンク５の圧力が０．４９ＭＰａ以下であるかどうかを
判断している。空気タンク５の圧力が０．４９ＭＰａ以
下であるならば、ステップｓ４において予備のコンプレ
ッサが全て起動しているかどうかを判断する。起動して
いないコンプレッサがある場合には、ステップｓ５へ進
み、予備の起動していないコンプレッサを起動させる。
予備コンプレッサ起動後は、ステップｓ３からの処理を
再び行う。また、全てのコンプレッサが起動している場
合は、ステップｓ３からの処理を繰り返し行う。

【００３１】ステップｓ３の判断が否定である場合、す
なわち空気タンク５の圧力が０．４９ＭＰａを超える場
合は、ステップｓ６へ進み、空気タンク５の圧力が０．
６９ＭＰａ以上であるかどうかを判断している。空気タ
ンク５の圧力が０．６９ＭＰａ以上である場合、ステッ
プｓ７へ進み、コンプレッサを停止させる。コンプレッ
サを停止させた後再びステップｓ１からの処理を繰返
す。ステップｓ６の判断が否定である場合、すなわち空
気タンク５の圧力が０．６９ＭＰａ未満であると判断し
た場合には、ステップｓ３からの処理を再び行う。

【００３２】図３は、医療用空気乾燥装置３５の動作を
示したフローチャートである。ステップｒ１において、
図示しない操作パネルから運転開始の指示が出たかどう
かを判断し、運転の指示が出た場合には、ステップｒ２
へ進み、制御回路８は空気乾燥装置３５の動作を開始さ
せる。引続くステップｒ３では、コンプレッサ１，２，
３のうち２台以上が動作中であるかどうかを判断する。
ステップｒ３の判断が肯定である場合、すなわちコンプ
レッサが２台以上動作している場合、ステップｒ４にお
いてパージ用の乾燥空気の流量を、コンプレッサの運転
台数分の空気の流量に対応した流量に設定する。

【００３３】ステップｒ５では運転停止の指示が出たか
どうかを判断し、指示が出た場合には処理を終了し、指
示が出ていない場合にはステップｒ３からの処理を再び
行う。ステップｒ３の判断が否定である場合、すなわち
動作しているコンプレッサが１台である場合、ステップ
ｒ６においてパージ用の乾燥空気の流量を、コンプレッ
サ１台分の空気の流量に対応した流量に設定し、ステッ
プｒ５へ進む。ステップｒ５以降の処理は前述したとお
りである。

【００３４】ステップｒ１の判断が否定である場合、す
なわち運転の指示が出されていない場合には処理を終了
する。

【００３５】図４は、医療用空気乾燥装置３５における
各電磁弁の動作を示したタイミングチャートである。電
磁弁の参照符号は、図１における電磁弁の参照符号に対
応している。各信号がハイレベルであるとき、それぞれ
の電磁弁は開いており、各信号がローレベルであるとき
それぞれの電磁弁は閉じている。

【００３６】時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間ｗ１にお
いて、電磁弁１１，１４，１９は開かれ、電磁弁１２，
１３，２０は閉じられる。すなわち、期間ｗ１において
吸着筒１７は吸着工程を行い、吸着筒１８は再生工程を
行う。また、時刻ｔ０において電磁弁２４，２５が開い
ているため、パージ用の空気が再生工程中の吸着筒１８
へと導入される。

【００３７】時刻ｔ１からｔ２までの期間ｗ２におい
て、電磁弁１１，１４，１９は閉じられ、電磁弁１２，
１３，２０は開かれる。すなわち、期間ｗ２において吸
着筒１７は再生工程を行い、吸着筒１８は吸着工程を行
う。期間ｗ１と期間ｗ２とを合わせた時刻ｔ０から時刻
ｔ２までの吸着工程と再生工程とを行う期間ｗ１１が、
処理する空気の流量に応じたサイクル期間である。

【００３８】図５は、医療用空気乾燥装置３５におい
て、処理する空気の流量が増加した場合の各電磁弁の動
作を示したタイミングチャートである。電磁弁の参照符
号および信号のレベルによる電磁弁の状態は図４と同様
である。

【００３９】時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの期間ｗ３
において、電磁弁１１，１４，１９は閉じられ、電磁弁
１２，１３，２０は開かれる。すなわち、期間ｗ３にお
いて吸着筒１７は再生工程を行い、吸着筒１８は吸着工
程を行う。また、時刻ｔ１０において電磁弁２４が開
き、パージ用の空気が再生工程中の吸着筒１７へと導入
される。

【００４０】時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの期間ｗ４
において、電磁弁１１，１４，１９は開かれ、電磁弁１
２，１３，２０は閉じられる。すなわち、期間ｗ４にお
いて、吸着筒１７は吸着工程を行い、吸着筒１８は再生
工程を行う。期間ｗ３と期間ｗ４とを合わせた時刻ｔ１
０から時刻ｔ１２までの期間ｗ１２が処理する空気の流
量に応じたサイクル期間である。

【００４１】時刻ｔ１２において、医療用空気乾燥装置
３５が処理する空気の流量が２倍になったとする。空気
乾燥装置３５が処理する空気の流量が増加したので、単
位時間当たりの水分吸着量が増える。各吸着筒において
吸着可能な水分量には限界があるため、１工程の時間が
短くなり、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までの期間ｗ５と
なる。期間ｗ５において、電磁弁１１，１４，１９は閉
じられ、電磁弁１２，１３，２０は開かれる。期間ｗ５
において吸着筒１７は再生工程を行い、吸着筒１８は吸
着工程を行う。したがって、１サイクル期間は時刻ｔ１
３から時刻ｔ１４までの期間ｗ６と前記期間ｗ５とを合
わせた期間ｗ１３となる。短くなったサイクル期間にお
ける再生工程の期間で充分に吸着筒の再生を行うため
に、時刻ｔ１２において電磁弁２５を開き吸着筒へパー
ジする乾燥空気の流量を増加させる。以上のように、処
理する空気の流量の増加によって１サイクル期間が短縮
される。

【００４２】図６は、医療用空気乾燥装置３５におい
て、処理する空気の流量が減少した場合の各電磁弁の動
作を示したタイミングチャートである。電磁弁の参照符
号および信号のレベルによる電磁弁の状態は図４，図５
と同一である。

【００４３】時刻ｔ２０から時刻ｔ２１までの期間ｗ７
において、電磁弁１１，１４，１９は開かれ、電磁弁１
２，１３，２０は閉じられる。すなわち、期間ｗ７にお
いて吸着筒１７は吸着工程を行い、吸着筒１８は再生工
程を行う。処理する空気の流量が大きいため、電磁弁２
４，２５，２６はいずれも開いて最大量のパージ用の乾
燥空気が送られている。期間ｗ７と同一の長さである時
刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの期間ｗ８において電磁弁
１１，１４，１９は閉じられ、電磁弁１２，１３，２０
は開かれる。したがって、期間ｗ８において吸着筒１７
は再生工程を行い、吸着筒１８は吸着工程を行う。期間
ｗ７と期間ｗ８とを合わせた期間ｗ１４が、処理する空
気の流量に応じた１サイクル期間である。

【００４４】時刻ｔ２３において、医療用空気乾燥装置
３５が処理する空気の流量が３分の１になったとする。
時刻ｔ２３以降、各工程を行う期間を時刻ｔ２３から時
刻ｔ２５までの期間ｗ９とする。また、時刻ｔ２５から
時刻ｔ２６までの期間ｗ１０と期間ｗ９とは同一の長さ
である。期間ｗ９と期間ｗ１０とを合わせた期間ｗ１５
が、減少した処理する空気の流量に応じた１サイクル期
間である。処理する空気の流量の減少とともにパージ用
の空気の流量も減少させるが、再生工程にある吸着筒に
水分が吸着状態のまま残存しないように、時刻ｔ２３以
降も期間ｗ７の間、時刻ｔ２３以前と同じ流量のパージ
用の空気を供給する。時刻ｔ２４において、充分なパー
ジが行われたとして電磁弁２５，２６が閉じられ、電磁
弁２４のみが開いている状態となり、パージ用の空気の
流量が減少する。以上のように、処理する空気の流量が
変化する前の１サイクル期間である期間ｗ１４の一部で
ある期間ｗ７だけ乾燥空気の流量が変化するのが遅れ
る。

【００４５】以上のように本実施例によれば、医療用空
気乾燥装置３５において処理する空気の流量の増減によ
って、１サイクル期間の長さとパージ用の乾燥空気の流
量とが変更されるので、処理を行う空気の流量が少ない
ときには電磁弁の開閉回数を少なくすることができ、ま
た充分に再生された吸着筒にさらに乾燥空気を導入する
という乾燥空気の無駄を減らすことができる。また、空
気乾燥装置３５において処理する空気の流量が減少した
場合、パージ用の乾燥空気の流量を減少させるのを遅ら
せているので、再生工程中の吸着筒に水分が吸着状態の
まま残存しない。

【００４６】図７は、本発明の第２実施例である医療用
空気乾燥装置４１、および該医療用空気乾燥装置４１に
高圧の空気を供給する高圧空気発生源３６の構成を示す
ブロック図である。

【００４７】医療用空気乾燥装置４１において、第１実
施例で示した医療用空気乾燥装置３５と同一の構成要素
には、同一の参照符号を付して説明を省略する。

【００４８】本実施例における医療用空気乾燥装置４１
の特徴は、ハンドバルブ９とフィルタ１０との間に、処
理空気流量を計測する流量計４３が設けられていること
と、吸着筒１７と吸着筒１８とを結ぶ管路４４に質量流
量制御装置４５が設けられていることである。

【００４９】制御回路４６は、医療用空気乾燥装置４１
に含まれるすべての電磁弁に対して信号線４７を介して
個別的な制御を行い、かつ流量計４３によって測定され
た流量に従って質量流量制御装置４５の絞りを制御して
いる。流量変更手段である質量流量制御装置４５は、パ
ージ用の乾燥空気の流量を医療用空気乾燥装置４１の処
理空気量に対応させてリニアに制御することができる。
流量検出手段である流量計４３は、導管に設けられたオ
リフィスを挟んだ位置における圧力の差を測定すること
によって処理する空気の流量を検出している。

【００５０】図８は、医療用空気乾燥装置４１の動作を
示したフローチャートである。図８に示すフローチャー
トでは、まずステップｑ０において流量計４３を用い
て、医療用空気乾燥装置４１に供給される空気の流量を
測定する。続くステップｑ１において、流量計４３の測
定値によって空気が医療用空気乾燥装置４１に供給され
ているかどうかを判断している。空気が供給されている
場合は、ステップｑ２へ進み、供給されていなければ医
療用空気乾燥装置４１は停止中であるとして処理を終了
する。

【００５１】ステップｑ２において、現在供給されてい
る空気の流量と、前回測定時に供給されていた空気の流
量とを流量計４３の測定値によって比較し、現在の空気
の流量が前回測定時の空気の流量と等しいか多い場合に
は、ステップｑ３へ進む。ステップｑ３では、ステップ
ｑ２と同様にして、現在の空気の流量と前回測定時の空
気の流量との比較を行い、現在の空気の流量が前回測定
時の空気の流量よりも多い場合にはステップｑ４へ進
む。

【００５２】ステップｑ４では、ステップｑ３において
供給される空気の流量が増加したと判断したので、質量
流量制御装置４５の絞りを開き、脱着再生工程を行って
いる吸着筒へ流すパージ用の乾燥空気の流量を増加させ
る。続くステップｑ５では、パージ用として脱着再生工
程中の吸着筒へ流される乾燥空気の流量が適正な量であ
るかどうかを判断している。パージ用の乾燥空気の流量
が適正な量であるならば、ステップｑ１からの処理を再
び行い、適正な量でない場合には、ステップｑ４からの
処理を繰返し行う。

【００５３】ステップｑ３の判断が否定である場合、す
なわち現在の空気の流量が、前回測定時の空気の流量と
等しい場合には、ステップｑ６において質量流量制御装
置４５の絞りを保ったままにしてステップｑ１からの処
理を再び行う。

【００５４】ステップｑ２の判断が否定である場合、す
なわち前回測定時の空気の流量の方が現在の空気の流量
よりも多い場合には、ステップｑ７へ進み、流量が減少
してから充分な量の乾燥空気をパージしたかどうかを判
断している。乾燥空気が充分な量をパージされていない
場合には、ステップｑ７の処理を繰返し行う。

【００５５】乾燥空気が充分な量をパージされた場合に
は、ステップｑ８へ進み、質量流量制御装置４５の絞り
を絞って、パージ用の乾燥空気の流量を減少させる。続
くステップｑ９では、パージ用として脱着再生工程中の
吸着筒に流される乾燥空気の流量が適正な量であるかど
うかを判断している。パージ用の乾燥空気の流量が適正
な量であるならば、ステップｑ１からの処理を繰返し行
い、適正な量でない場合にはステップｑ８からの処理を
再び行う。

【００５６】以上のように本実施例においても、医療用
空気乾燥装置４１に供給される空気の流量に応じてパー
ジ用として流す乾燥空気の流量を調節することができ
る。さらに、乾燥空気の流量を調節する質量流量制御装
置４５によって、医療用空気乾燥装置４１に供給される
空気の流量に応じて乾燥空気の流量をリニアに調節する
ために、脱着再生工程を行っている吸着筒に供給される
乾燥空気において余分となる乾燥空気を極力減らすこと
ができる。

【００５７】なお、いずれの実施例においても、再生工
程時に吸着筒を開放し、大気圧にまで減圧する方法につ
いて述べたが、真空ポンプを用いて吸着筒内を真空にし
て吸着剤の再生を行う方法であってもパージ用の乾燥空
気が供給されるため本発明の効果は有効であり、本発明
の範囲内である。

【００５８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、医療用空
気乾燥装置において、処理を行う空気の流量によって脱
着再生工程中の吸着筒に流す乾燥空気の流量が変更され
る。そのため、脱着再生工程において必要とする量のみ
が吸着筒へ供給されるようになり、乾燥空気の無駄が生
じない。

【００５９】また本発明によれば、医療用空気乾燥装置
において、処理を行う空気の流量によって吸着工程の長
さと吸着再生工程の長さとを合わせた１サイクルの長さ
を変更するので吸着筒に導入する空気量を常に一定にす
ることができ、また脱着再生工程中の吸着筒に供給する
乾燥空気の流量が変更される。そのため、処理を行う空
気の流量が少ないときには、１サイクルの期間を長くし
て電磁弁の開閉回数を少なくすることができるので、電
磁弁の寿命が延び、また故障の頻度を減らすことができ
る。

【００６０】さらに本発明によれば、空気貯留タンクの
圧力に基づいて圧縮機の運転台数を制御し、圧縮機の運
転台数によって処理空気流量を検出している。そのため
に、流量を検出する手段を用いなくても、圧縮機の運転
台数を調べるだけで処理空気量を検出することができ
る。

【００６１】さらに本発明によれば、医療用空気乾燥装
置において空気供給源からの空気を吸着筒に導く導管に
オリフィスを設け、オリフィスを挟んだ位置における圧
力の差を測定して処理空気流量を検出した。そのため
に、圧力差を測定することによって処理空気流量を検出
するので、処理空気量を正確に検出することができる。

【００６２】さらに本発明によれば、処理される空気の
流量の変動によって、パージ用の乾燥空気が流れる導管
に設けられた電磁弁が開閉して当該乾燥空気の流量が変
更される。そのために、処理される空気の流量に応じて
乾燥空気の流量が変更されるので、再生工程中の吸着筒
へ供給される乾燥空気の無駄を少なくすることができ
る。

【００６３】さらに本発明によれば、医療用空気乾燥装
置において処理される空気の流量の変動によって、パー
ジ用の乾燥空気が流れる導管に設けられた質量流量制御
装置の絞りが開閉し、乾燥空気の流量を変更する。その
ために、処理される空気の流量が少し変化しただけであ
っても、パージ用の乾燥空気の流量が変更されるので、
再生工程中の吸着筒へ供給される乾燥空気の無駄を極力
少なくすることができる。

【００６４】さらに本発明によれば、パージ用の乾燥空
気の流量を、医療用空気乾燥装置で処理する空気の流量
が増加したときには即時に増加させ、処理する空気の流
量が減少したときには、予め定める時間遅らせて減少さ
せる。そのために、比較的少ない処理空気流量に対して
充分なパージ用空気が供給されるので、水分の脱着が充
分に行われ、吸着筒内に水分が残存することがなく、吸
着筒内の吸着剤の劣化を防ぐことができる。

【００６５】さらに本発明によれば、医療用空気乾燥装
置で処理する空気の流量が減少した場合のパージ用の乾
燥空気の流量の変化を、１サイクル期間の１／２倍から
５倍の範囲で遅らせる。そのために、処理する空気の流
量の変化の度合によって、乾燥空気の流量が減少するま
での時間が変化するので乾燥空気の無駄が発生せず、ま
た吸着筒内に水分が残存することも防止できるので、吸
着筒内の吸着剤の劣化を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例である医療用空気乾燥装置
３５と高圧空気発生源３６との構成を示すブロック図で
ある。

【図２】コンプレッサ１，２，３の動作を規定するフロ
ーチャートである。

【図３】医療用空気乾燥装置３５においてパージする量
を決定する処理のフローチャートである。

【図４】医療用空気乾燥装置３５における各電磁弁の動
作を示したタイミングチャートである。

【図５】医療用空気乾燥装置３５において処理する空気
の流量が増加した場合の各電磁弁の動作を示したタイミ
ングチャートである。

【図６】医療用空気乾燥装置３５において処理する空気
の流量が減少した場合の各電磁弁の動作を示したタイミ
ングチャートである。

【図７】本発明の第２実施例である医療用空気乾燥装置
４１と高圧空気発生源３６との構成を示すブロック図で
ある。

【図８】医療用空気乾燥装置４１で行われる処理を示し
たフローチャートである。

【符号の説明】

１，２，３ コンプレッサ ５ 空気タンク ６ 圧力センサ ８，４６ 制御回路 ９ ハンドバルブ １０，２７ フィルタ １５，１６ サイレンサ １７，１８ 吸着筒 ２１，２２，２３ オリフィス ２８ 減圧弁 ３５，４１ 医療用空気乾燥装置 ３６ 高圧空気発生源 ４３ 流量計 ４５ 質量流量制御装置

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸着剤を充填した複数の吸着筒と、吸着
   筒へ空気を供給および遮断する電磁弁とを有し、空気供
   給源から供給される比較的高圧の空気を、吸着筒を通過
   させることによって水分を吸着させ、乾燥空気を生産す
   る吸着工程と、吸着筒内を減圧することによって吸着剤
   から水分を脱着させる脱着再生工程とを１サイクルとし
   て繰返し行い、複数の吸着筒のうち少なくとも１つの吸
   着筒では吸着工程が行われ、残余の吸着筒のうち少なく
   とも１つの吸着筒では脱着再生工程が行われ、各吸着筒
   には脱着再生工程時に、吸着工程が行われている吸着筒
   からパージ用の乾燥空気が供給される医療用空気乾燥装
   置において、 当該医療用空気乾燥装置が処理する空気の流量を検出す
   る流量検出手段と、 脱着再生工程が行われている吸着筒に供給される乾燥空
   気の流量を変更する流量変更手段とを備え、 当該医療用空気乾燥装置が処理する空気の流量の変動に
   応じて、脱着再生工程が行われている吸着筒に供給され
   る乾燥空気の流量を変更することを特徴とする医療用空
   気乾燥装置。
2. 【請求項２】 吸着剤を充填した複数の吸着筒と、吸着
   筒へ空気を供給および遮断する電磁弁とを有し、空気供
   給源から供給される比較的高圧の空気を、吸着筒を通過
   させることによって水分を吸着させ、乾燥空気を生産す
   る吸着工程と、吸着筒内を減圧することによって吸着剤
   から水分を脱着させる脱着再生工程とを１サイクルとし
   て繰返し行い、複数の吸着筒のうち少なくとも１つの吸
   着筒では吸着工程が行われ、残余の吸着筒のうち少なく
   とも１つの吸着筒では脱着再生工程が行われ、各吸着筒
   には脱着再生工程時に、吸着工程が行われている吸着筒
   からパージ用の乾燥空気が供給される医療用空気乾燥装
   置において、 当該医療用空気乾燥装置が処理する空気の流量を検出す
   る流量検出手段と、 脱着再生工程が行われている吸着筒に供給される乾燥空
   気の流量を変更する流量変更手段とを備え、 当該医療用空気乾燥装置が処理する空気の流量の変動に
   応じて、吸着工程が行われている期間において吸着筒に
   供給される空気量が一定となるように吸着工程を含むサ
   イクル期間を変更し、かつ当該医療用空気乾燥装置が処
   理する空気の流量の変動に応じて、脱着再生工程が行わ
   れている吸着筒に供給される乾燥空気の流量を変更する
   ことを特徴とする医療用空気乾燥装置。
3. 【請求項３】 前記空気供給源は、複数の圧縮機と、圧
   縮機の下流側に接続される空気貯留タンクとを含み、空
   気貯留タンクの圧力に基づいて予め定める運転方法で当
   該圧縮機を選択的に運転し、 前記流量検出手段は、圧縮機の運転台数に基づいて処理
   する空気の流量を検出することを特徴とする請求項１ま
   たは請求項２記載の医療用空気乾燥装置。
4. 【請求項４】 前記流量検出手段は、空気供給源から供
   給される高圧の空気を吸着筒に導く導管にオリフィスを
   設け、当該オリフィスを挟んだ位置における圧力の差を
   測定することによって、処理する空気の流量を検出する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の医療用
   空気乾燥装置。
5. 【請求項５】 前記流量変更手段は、それぞれオリフィ
   スを備え、パージ用の乾燥空気を供給する複数の導管
   と、それぞれの導管の開閉を行う電磁弁とを備え、処理
   する空気の流量の変動によって電磁弁を開閉してパージ
   用の乾燥空気の流量を変更することを特徴とする請求項
   １または請求項２記載の医療用空気乾燥装置。
6. 【請求項６】 前記流量変更手段は、パージ用の乾燥空
   気を供給する導管に設けられる質量流量制御装置である
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の医療用
   空気乾燥装置。
7. 【請求項７】 前記流量変更手段は、医療用空気乾燥装
   置が処理する空気の流量が増加したときには、パージ用
   の乾燥空気の流量を即時に増加させ、当該空気乾燥装置
   が処理する空気の流量が減少したときには、当該乾燥空
   気の流量を減少させるのを予め定める時間遅らせること
   を特徴とする請求項１または請求項２記載の医療用空気
   乾燥装置。
8. 【請求項８】 流量変更手段がパージ用の乾燥空気の流
   量の変化を遅らせる時間は、１サイクル期間の１／２倍
   から５倍の範囲であることを特徴とする請求項７記載の
   医療用空気乾燥装置。