JPS60118605A - 酸素濃縮装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は窒素に比べて酸素の透過性の良い選択性酸素透
過膜を用いて、大気空気の酸素濃度を高める酸素濃縮装
置に関するもので、特に、酸素吸入療法に適する医療用
酸素濃縮装置に係る。

従来例の構成とその問題点 近年、喘息や肺気腫症などの慢性的な呼吸器系の疾患を
もつ人の呼吸補助、あるいは治療に酸素を投与する場合
が多い。

その酸素の供給源としては、鉄製ボンベ等につめた圧縮
酸素、あるいは液体酸素が主であるが、火気に対する安
全性や取り扱いの簡易性等の面から、模型酸素濃縮装置
が一部で酸素の供給源として使用されつつある。

以下第１図に基づいて前記したような従来の膜分離法に
よる酸素濃縮装置について説明する。

第１図は従来の脱型の酸素濃縮装置の７０−シ−トで、
１は大気空気、２は吸気フィルター、３は吸入ファンで
、吸気フィルター２を介して大気空気１を選択性酸素透
過膜モジュール４（以下膜モジュールとする）に供給す
る。５は膜モジュール４によって生産される酸素濃縮空
気で、後述する種々の処理を受けながら酸素濃縮空気吐
出口６より供給される。７は酸素濃縮空気６が生産され
る時に、副生物として生産される窒素濃縮空気で、後述
する真空ポンプ９．熱交換器１０を冷却しながら窒素濃
縮空気排気口８より排気される。前記真空ポンプ９は膜
モジュール４を介して大気空気１より酸素濃縮空気５を
得るだめのものである。

プランフィルター、１４は流量計である。また１ａｌは
排水ライン、１６は排水口である。

以上のように構成された酸素濃縮装置について、以下そ
の動作について説明する。

吸入ファン３により吸入フィルター２を通って膜モジュ
ール４に供給される大気空気１は、真空ポンプ９により
酸素濃縮空気６と窒素濃縮空気７に分離される。真空ポ
ンプ９は使用中、表面温度で周囲温度より数１ｏ度程度
高くなるため、この真空ポンプ９を通過する酸素濃縮空
気６は同等程度の温度上昇を示すが、熱交換器１０にお
いて室温の窒素濃縮空気７と熱交換を行々い、室温程度
で水分離器１１に進み、熱交換器１ｏでの冷却過程で析
出した凝縮水を分離除去する。その後、活性炭フィルタ
ー１２で脱臭を行ない、メンブランフィルタ−１３で、
細菌やゴミ等を除去、して、流量計１４を通って、酸素
濃縮空気吐出口６より供給される。一方、窒素濃縮空気
７は前記したように、熱交換器１ｏで高温の酸素濃縮空
気を冷却し、更に真空ポンプ９を冷却して温排風として
排気口８より排気される。また水分離器１１で酸素濃縮
空気から分離された凝縮水は、排水ライン１６を通り、
排水口１６より排水される。

しかしながら、上記のような構成では、目標とする酸素
濃縮空気量を確保するだめの最少限の選択性酸素透過膜
４の有効膜面積を決定する際、現在実用化されている選
択性酸素透過膜のほとんど全てが、供給温度が上昇すれ
ば得られる酸素濃縮空気量も増加するという温度依存性
を有するため、冬場の最も気温の低い時期を基準にせざ
るを得す、従って、必要有効膜面積が大きくなり、即ち
これが膜モジュールの重量化、大型化となり、結果、酸
素濃縮装置全体が大きくなり、また重量が大きいという
欠点を有していた。

発明の目的 本発明は上記欠点に鑑みてなされたもので、選択性酸素
透過膜の温度依存性を利用して、酸素濃縮空気が効率良
く得られる小型軽量化した酸素濃縮装置を提供するもの
である。

発明の構成 この目的を達成するために本発明の酸素濃縮装置は、窒
素より酸素の透過係数が大きく、かつ窒素、酸素の透過
係数に温度依存性のある選択性酸素透過膜（以下膜と称
す）と、この膜を介して大気空気から酸素を多く取り出
し、その酸素濃度の高くなった酸素濃縮空気を圧送する
真空ポンプと、装置内に大気空気を吸入し、前記膜に供
給するだめの吸入ファンと、この吸入ファンにより装置
内に吸入された大気空気の温度をあげて前記膜に供給す
る加熱ラインと、得られる酸素濃縮空気の取り出し口か
ら構成されている。

この構成によって、大気空気は前記膜に供給される前に
加熱ラインで加熱されるため、透過能に温度依存性のあ
る前記膜の単位面積当りの酸素濃縮空気生産量が増加し
、従って装置の小型化、軽量化が計れる。

実施例の説明 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第２図は本発明の一実施例における酸素濃縮装置のフロ
ーシート、第３図はその電気配線図、第４図は前記実施
例で使用したヒータ一部の詳細図である。第２図〜第４
図で部材について第１図と同一のものについては同一の
番号を使用し、詳細な説明を省略する。

第２図において、１７は吸入ファン３により装置Ａ内に
取り入れられた大気空気１を、熱交換°器１０、真空ポ
ンプ９の冷却とヒーター１８を利用して加熱し温度上昇
させてから膜モジュール４に前記大気空気１を供給する
加熱ラインである。

第３図において、１９は電源プラグ、２０は電源スィッ
チ、２１はサーキットブレーカ−５２２はヒーターのオ
ン・オフのためのサーモスイッチである。第４図におい
て、前記したヒーター１８は筒体１８ａ内に断熱用グラ
スウール２４を介して内部にニクロム線２３を内装して
いる。

以−にのように構成された酸素濃縮装置について、以下
にその動作について説明する。

吸入ファン３により吸入フィルター２を通って装置Ａ内
に取り入れられた大気空気１は、熱交換器１ｏにおいて
酸素濃縮空気６と熱交換し、続いて真空ポンプ９の中を
通過したことにより同ポンプを冷却し、定常状態で６０
〜６０℃程度に温度上昇し、さらにヒーター１８を通り
膜モジュール４に供給される。ヒーター１８は酸素濃縮
空気流路にニクロム線２３をら線状にして酸素濃縮空気
と充分接触できるように配置し、そのニクロム線２３を
外側から断熱用グラスウール２４で包みこんである。こ
のヒーター１８のオン−オフは予め設定された温度を保
つように第３図のサーモスイッチ２２により行われる。

第６図に膜モジュール４への供給大気空気の温度上昇と
運転時間の関係を示した。

以上のように本実施例によれば、膜モジュール４に供給
される大気空気１は１．真空ポンプ９を冷却し、更にヒ
ーター１８により設定温度まで加熱されてから供給され
るため、膜モジュール４の酸素濃縮空気の生産量は、そ
の温度依存性から増加される。その増加量については第
６図に示した。

本実施例で膜モジュール４に供給される大気空気１に加
熱ライン１７によって３０℃の温度上昇を与えたところ
、膜モジユール４０重量は約３Ｋｇ（２６％）軽くする
ことができ、膜モジュールとしては、厚さで８ｆｌ薄く
することができた。

発明の効果 ある選択性酸素透過膜と、この膜を介して大気空気から
酸素を取り出し、その酸素濃度の高くなった酸素濃縮空
気を圧送する真空ポンプと、大気空気を吸入し、前記膜
に供給するための吸入ファンと、この吸入ファンにより
装置内に吸入された大気空気の温度をあげて前記膜に供
給する加熱ラインを設けたもので、前記膜の単位面積あ
たりの酸素濃縮空気生産量を増加させ、従って装置の小
型化、軽量化することができ、その実用的な効果は犬な
るものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の酸素濃縮装置のフローシート、第２図は
本発明の一実施例における酸素濃縮装置のフローシート
、第３図は本発明の一実施例における電気配線図、第４
図は第２図のヒータ一部の断面図、第６図は本発明の一
実施例の膜モジュールへの供給大気空気の温度上昇と運
転時間の関係図、第６図は本発明の一実施例の膜モジュ
ールへの供給大気空気の温度と生産される酸素濃縮空気
量およびその酸素濃度の関係図である。 ３・・・・・・吸入ファン、４・・・・・・選択性酸素
透過膜モジュール、６・・・・・・酸素濃縮空気吐出口
、９・・・・・・真空ポンプ、１７・・・・・・加熱ラ
イン。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 第３図 ０２１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 窒素より酸素の透過係数が大きく、かつ窒素。 酸素の透過能に温度依存性のちる選択性酸素透過膜と、
   この膜を介して大気空気から酸素を取り出し、その酸素
   濃度の高くなった酸素濃縮空気を圧送する真空ポンプと
   、大気空気を吸入し、前記選択性酸素透過膜に供給する
   吸入ファンと、この吸入ファンにより吸入された大気空
   気の温度をあげて前記選択性酸素透過膜に供給する加熱
   ラインとを有する酸素濃縮装置。