JP2002315833A - Pressure variation adsorption type oxygen concentration equipment for medical treatment - Google Patents
Pressure variation adsorption type oxygen concentration equipment for medical treatmentInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、大気中から酸素濃
縮気体(酸素富化空気を含む)を分離して使用するため
の酸素濃縮装置に関する。更に詳細には、複数の吸着床
を備えた圧力変動吸着型酸素濃縮装置に関し、空気を吸
着床へ一定のタイミングで順次加圧供給し吸脱着をさせ
るための回転分配器弁組立て構造の流路切替手段の寿命
を延ばし、ベアリング材質の摩耗、かじり、潤滑剤の洩
れ、錆等の腐食の発生及びベアリングへのゴミの混入や
圧空の流入を低減できるようにした、改善された酸素濃
縮装置を提供するものである。The present invention relates to an oxygen concentrator for separating and using oxygen-enriched gas (including oxygen-enriched air) from the atmosphere. More specifically, the present invention relates to a pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator having a plurality of adsorption beds, and a flow path of a rotary distributor valve assembly structure for sequentially pressurizing and supplying air to the adsorption bed at a constant timing to perform adsorption and desorption. An improved oxygen concentrator that extends the life of the switching means and reduces the occurrence of corrosion such as wear, galling, lubricant leakage, rust, etc. of the bearing material, dirt entry into the bearing, and inflow of compressed air. To provide.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年喘息、肺気腫症、慢性気管支炎等の
呼吸器系疾患に苦しむ患者が増加する傾向にあるが、そ
の最も効果的な治療法の一つとして酸素吸入療法があ
り、空気中から酸素濃縮気体を直接分離する酸素濃縮装
置が開発され、使用時の利便性、保守管理の容易さから
酸素吸入療法のための治療装置として次第に普及するよ
うになって来ている。2. Description of the Related Art In recent years, the number of patients suffering from respiratory diseases such as asthma, emphysema and chronic bronchitis tends to increase. One of the most effective treatments is oxygen inhalation therapy. Oxygen concentrators that directly separate oxygen-enriched gas from water have been developed, and are becoming increasingly popular as therapeutic devices for oxygen inhalation therapy because of their convenience in use and ease of maintenance.
【0003】かかる酸素濃縮装置として、窒素又は酸素
を選択的に吸着し得る吸着剤を1個或いは、複数の吸着
床に充填した吸着型酸素濃縮装置が知られている。吸着
型酸素濃縮装置としては、コンプレッサーを用いた圧力
変動吸着型酸素濃縮装置があり、通常、窒素を選択的に
吸着し得る吸着剤を充填した1個或いは複数の吸着床に
コンプレッサーで圧縮空気を供給して加圧状態で窒素を
吸着させることにより酸素濃縮気体を得る吸着工程と、
吸着床の内圧を減少させて窒素を脱着させ吸着剤の再生
を行う脱着工程、更には、脱着工程終了直前に、既に生
成した乾燥酸素濃縮気体を一部逆流させ再生効率の向上
と昇圧を目的とする均圧工程を順次一定サイクルで行う
ことにより酸素濃縮気体を得る装置である。[0003] As such an oxygen concentrator, an adsorbent oxygen concentrator in which one or a plurality of adsorbent beds are filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing nitrogen or oxygen is known. As the adsorption-type oxygen concentrator, there is a pressure fluctuation adsorption-type oxygen concentrator using a compressor. Usually, compressed air is compressed by a compressor into one or more adsorption beds filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing nitrogen. An adsorption step of obtaining an oxygen-enriched gas by supplying and adsorbing nitrogen in a pressurized state,
A desorption step in which the internal pressure of the adsorption bed is reduced to desorb nitrogen to regenerate the adsorbent, and immediately before the end of the desorption step, a part of the previously generated dry oxygen-enriched gas is back-flowed to improve the regeneration efficiency and increase the pressure This is an apparatus for obtaining an oxygen-enriched gas by sequentially performing a pressure equalizing step in a constant cycle.
【0004】かかる酸素濃縮気体を得る装置としては、
コンプレッサーと吸着床とを配管で接続し、その間に弁
手段を設置することにより吸着床への加圧空気の供給経
路を切替えるフローが一般的である。しかし、このよう
な装置では部品点数の増加やメンテナンスに不具合が生
じるという問題点がある。これらの不具合を改善する装
置として特表平7−508205に記載の流体分別装置
を介して吸着床に加圧空気を供給するモジュール化され
た酸素濃縮装置が開発されている。[0004] As an apparatus for obtaining such oxygen-enriched gas,
Generally, a flow is used in which a compressor and an adsorption bed are connected by a pipe, and a valve means is provided therebetween to switch a supply path of pressurized air to the adsorption bed. However, such an apparatus has a problem that the number of parts increases and a problem occurs in maintenance. As a device for solving these problems, a modularized oxygen concentrator for supplying pressurized air to the adsorption bed via a fluid separation device described in JP-T-7-508205 has been developed.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】かかる酸素濃縮装置は
在宅用、医療用途として使用する為には、装置の小型化
が必須であり、このような流体分別装置に使用されるメ
カニカルシールの回転バルブ及び固定バルブ部の構造
は、該モジュールの小型化を図る為、バルブ内に十分な
機構スペースをとることは難しい。またメカニカルシー
ルの機構上、軸心に対してアキシアル方向に荷重がかか
る構造をとる為、回転バルブの軸受けとして薄型のスラ
ストベアリングを使用することが多い。しかし、薄型の
スラストベアリングは潤滑剤を保持封入する為のシール
又はシールド構造にすることが困難であるという問題点
を備えている。In order to use such an oxygen concentrator for home use or medical use, it is essential to reduce the size of the device. A rotary valve of a mechanical seal used in such a fluid separation device is required. In addition, with the structure of the fixed valve section, it is difficult to take a sufficient mechanical space inside the valve in order to reduce the size of the module. In addition, a thin thrust bearing is often used as a bearing for a rotary valve because a mechanical seal has a structure in which a load is applied in the axial direction to the shaft center. However, a thin thrust bearing has a problem that it is difficult to form a seal or shield structure for holding and enclosing a lubricant.
【0006】その結果、比較的短期に潤滑剤がベアリン
グの軸方向及び放射方向に流出し、ベアリング材の摩
耗、かじり、或いは錆等の酸化腐食が発生する可能性が
ある。錆等の酸化腐食の対処として、ステンレス系のベ
アリング材質を使用することも有るが、ベアリング材と
して使用されるステンレス鋼はマルテンサイト系ステン
レス鋼が主流で多少の延命は可能であるが、完全に錆等
の酸化腐食から免れることは出来ない。As a result, the lubricant may flow out in the axial direction and the radial direction of the bearing in a relatively short period of time, and may cause oxidative corrosion such as wear, galling, or rust of the bearing material. As a countermeasure against oxidative corrosion such as rust, stainless steel bearing material may be used, but stainless steel used as bearing material is mainly martensitic stainless steel, and it is possible to extend the life a little, but completely It cannot be escaped from oxidative corrosion such as rust.
【0007】又、シール構造をもたない薄型のスラスト
ベアリングは、外部からのゴミの混入により、異物の噛
み込みや潤滑剤の性能低下を発生したり、排気ガスの流
れ中で潤滑剤が流出してしまう問題を発生する。In addition, a thin thrust bearing without a seal structure may cause foreign matter to be caught or deteriorate the performance of a lubricant due to entry of dust from the outside, or the lubricant may flow out in the flow of exhaust gas. Problem.
【0008】本発明は、回転分配器弁組立体構造を備え
た流路切替手段を備えた圧力変動吸着型酸素濃縮装置に
おいて、長期間、潤滑剤の流出を防ぎ、且つ、外部から
の異物混入を防ぎ、ベアリング材の摩耗かじり、或いは
錆等の酸化腐食の発生を無くし正常な運転継続が可能と
なる装置を提供することを目的とする。The present invention relates to a pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator having a flow path switching means having a rotary distributor valve assembly structure, which prevents a lubricant from flowing out for a long period of time and prevents foreign matter from entering from outside. It is an object of the present invention to provide a device which can prevent the occurrence of oxidative corrosion such as wear or galling of a bearing material or rust and can continue normal operation.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明者は、かかる課題
に対して鋭意検討した結果、従来の酸素濃縮装置の流体
分別装置中のメカニカルシールに使用される回転バルブ
を受けるベアリングの軸方向及び放射方向に洩れ止め手
段を具備することにより、長期間潤滑剤の流出を防ぐと
ともに、外部からの異物やガスの混入を防ぎ、ベアリン
グ材の摩耗、かじり、或いは錆等の酸化腐食の発生を防
止できる酸素濃縮装置を見出したものである。SUMMARY OF THE INVENTION As a result of intensive studies on the above problem, the present inventor has found that the axial direction of a bearing for receiving a rotary valve used for a mechanical seal in a fluid separation device of a conventional oxygen concentrator and the like. Equipped with radial leakage prevention means to prevent lubricant from flowing out for a long period of time, prevent foreign substances and gases from entering from outside, and prevent oxidized corrosion such as abrasion, galling or rust of bearing materials The present inventors have found a possible oxygen concentrator.
【0010】即ち本発明は、酸素よりも窒素を選択的に
吸着し得る吸着剤を充填した複数の吸着床と、該吸着床
へ空気を供給する空気供給手段と、該空気供給手段から
の空気を吸着床へ一定のタイミングで順次加圧供給し吸
脱着をさせるための流路切替手段を具備した医療用圧力
変動吸着型酸素濃縮装置において、該流路切替手段がベ
アリングを具備した回転分配器弁組立て構造体であり、
該ベアリングの軸方向及び放射方向に洩れ止め手段を具
備したことを特徴とする医療用圧力変動吸着型酸素濃縮
装置を提供するものである。That is, the present invention provides a plurality of adsorption beds filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing nitrogen over oxygen, air supply means for supplying air to the adsorption beds, and air from the air supply means. Pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator equipped with flow switching means for sequentially supplying pressure to the adsorption bed at a certain timing to perform adsorption and desorption, wherein the flow switching means comprises a rotary distributor having a bearing. A valve assembly structure,
It is an object of the present invention to provide a medical pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator characterized by comprising a leakage preventing means in the axial direction and the radial direction of the bearing.
【0011】また本発明は、かかる軸方向の洩れ止め手
段がオイルシールであることを特徴とする医療用圧力変
動吸着型酸素濃縮装置を提供するものである。The present invention also provides a medical pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator characterized in that the means for preventing leakage in the axial direction is an oil seal.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】本発明の酸素濃縮装置は、酸素よ
りも窒素を選択的に吸着し得る吸着剤を充填した複数の
吸着床と、該吸着床へ空気を供給する空気供給手段と、
該空気供給手段からの空気を吸着床へ一定のタイミング
で順次加圧供給し吸脱着をさせるための回転分配器弁組
立て構造の流路切替手段を具備した装置であり、該回転
分配器弁組立て構造の流路切替手段にベアリングを具備
し、ベアリングの軸方向及び放射方向に洩れ止め手段を
具備したことを特徴とするものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An oxygen concentrator according to the present invention comprises a plurality of adsorption beds filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing nitrogen over oxygen, air supply means for supplying air to the adsorption beds,
A rotary distributor valve assembling structure for supplying air from the air supply means to the adsorbent bed by pressurizing and sequentially adsorbing and desorbing the air at a predetermined timing; The structure is characterized in that the flow path switching means is provided with a bearing, and the bearing is provided with leakage preventing means in the axial direction and the radial direction of the bearing.
【0013】特に、2個以上の複数の吸着床を有するも
のに有効であり、更には、特表平7−508205に記
載の電磁弁を使用せずに、吸着塔と一体型のマニホール
ドを介して流路を回転式バルブで切替えることにより、
吸着床に加圧空気を順次供給することが可能であるモジ
ュール化された酸素濃縮装置に効果的に使用することが
出来る。Particularly, the present invention is effective for those having a plurality of adsorption beds of two or more. In addition, it does not use the solenoid valve described in JP-T-7-508205, but uses an integral manifold with the adsorption tower. By switching the flow path with a rotary valve,
The present invention can be effectively used for a modularized oxygen concentrator capable of sequentially supplying pressurized air to an adsorption bed.
【0014】回転バルブを受けるベアリングには、スラ
スト方向に荷重を受けるスラストベアリングが具備され
る。ベアリングに使用される潤滑剤としてはリチウムグ
リース、ナトリウムグリース、カルシウムグリース、混
合基グリース、複合基グリース、非石けん基グリースが
一般的であり、シール又は、シールド構造であるため全
ての材質を条件によって使用することが可能である。The bearing that receives the rotary valve is provided with a thrust bearing that receives a load in the thrust direction. Lubricants used for bearings are generally lithium grease, sodium grease, calcium grease, mixed base grease, composite base grease, and non-soap base grease. It is possible to use.
【0015】ベアリングの軸方向の洩れ止め手段として
は、ゴム製シールが一般的であるが、特にオイルシール
が好ましい。具体的には、NOK(株)製オイルシール等
がある。またベアリングの放射方向の洩れ止め手段とし
ては、回転バルブ部の形状、圧力、温度、ガスの成分、
潤滑剤の成分等を考慮し各種ゴム製のシールを選定する
のが一般的である。As a means for preventing the bearing from leaking in the axial direction, a rubber seal is generally used, and an oil seal is particularly preferable. Specifically, there is an oil seal manufactured by NOK. In addition, as means for preventing leakage in the radial direction of the bearing, the shape of the rotary valve, pressure, temperature, gas components,
In general, various rubber seals are selected in consideration of the components of the lubricant.
【0016】[0016]
【実施例】以下に本発明の酸素濃縮装置の好適な具体的
実施例について必要に応じて図面を用いながら説明す
る。但し、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred specific embodiments of the oxygen concentrator according to the present invention will be described below with reference to the drawings as necessary. However, the present invention is not limited to these examples.
【0017】本発明の酸素濃縮装置は、図2のフローで
示すように、酸素よりも窒素を選択的に吸着し得る吸着
剤を充填した複数の吸着床と、該吸着床へ空気を供給す
るコンプレッサーと、該コンプレッサーからの加圧空気
を吸着床へ一定のタイミングで順次加圧供給し吸脱着を
させるための流路切替手段を具備した医療用圧力変動吸
着型酸素濃縮装置である。As shown in the flow chart of FIG. 2, the oxygen concentrator of the present invention supplies a plurality of adsorption beds filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing nitrogen over oxygen, and supplies air to the adsorption beds. The medical pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator is provided with a compressor and a flow path switching means for sequentially pressurizing and supplying pressurized air from the compressor to the adsorption bed at a predetermined timing to perform adsorption and desorption.
【0018】かかる吸着床として米国 SeQual社製AT
Fモジュールを使用した。このATFモジュールは、吸
着塔と一体型のマニホールドを介して回転式バルブで吸
着床に加圧空気を順次供給することが可能であり、回転
式バルブ構造は固定バルブと回転バルブで構成されるメ
カニカルシール構造となっている。As such an adsorbent bed, AT manufactured by SeQual, USA
The F module was used. This ATF module is capable of sequentially supplying pressurized air to the adsorption bed with a rotary valve via a manifold integrated with the adsorption tower, and the rotary valve structure is a mechanical system consisting of a fixed valve and a rotary valve. It has a seal structure.
【0019】図1に、かかるATFモジュールに組み込
む回転分配器弁組立て構造の流路切替手段の構造を示
す。固定バルブ(1)と回転バルブ(2)及びスプリン
グ(3)より構成されるメカニカルシール部を表したも
のであり、回転バルブ(2)を回転させる為の回転バル
ブシャフト(4)をスラストニードル軸受け(5)で受
け、軸受けの座金をベアリング押え板(6)と回転バル
ブシャフト(4)で挟み、固定した。かかるスラスト軸
受けとして、米国Torrington製TRA−16
25を使用し、鉱油系グリースを充填した。FIG. 1 shows the structure of the flow path switching means of the rotary distributor valve assembly structure incorporated in the ATF module. A rotary valve shaft (4) for rotating the rotary valve (2) is represented by a thrust needle bearing. The mechanical seal portion includes a fixed valve (1), a rotary valve (2), and a spring (3). In (5), the bearing washer was sandwiched and fixed between the bearing presser plate (6) and the rotary valve shaft (4). As such a thrust bearing, TRA-16 manufactured by Torrington, USA
25 and mineral oil-based grease was charged.
【0020】ベアリングの軸方向の洩れ防止手段として
は、オイルシール(10)をベアリング押え板(6)の
装着し内径側を回転バルブシャフト(4)にはめ、シー
ルした。かかる、オイルシールとして、NOK(株)製
VC型AG1291E0を使用した。As means for preventing the bearing from leaking in the axial direction, an oil seal (10) was mounted on the bearing presser plate (6), and the inner diameter side was fitted to the rotary valve shaft (4) to seal. Such an oil seal is manufactured by NOK Co., Ltd.
VC type AG1291E0 was used.
【0021】ベアリングの放射方向の洩れ防止手段とし
ては、NBR製の成型品のシール材(11)を使用し
た。As a means for preventing leakage of the bearing in the radial direction, a sealing material (11) made of NBR was used.
【0022】[0022]
【発明の効果】本願発明の酸素濃縮器を使用することに
より、従来の酸素濃縮装置で使用される、ベアリングの
軸方向及び放射方向の洩れ防止装置を具備することによ
り、長期間、ベアリング部の潤滑剤の流出を防ぎ、ベア
リング材の摩耗かじり、或いは錆等の酸化腐食の発生を
無くし正常な運転継続が可能となる酸素濃縮装置を提供
することが可能になる。By using the oxygen concentrator of the present invention, it is possible to provide a bearing for preventing leakage in the axial and radial directions of the bearing used in the conventional oxygen concentrator for a long period of time. It is possible to provide an oxygen concentrator capable of preventing outflow of lubricant, eliminating galling of bearing material, or oxidizing corrosion such as rust, and continuing normal operation.
【図1】本発明の酸素濃縮装置に使用する回転分配器弁
組立て構造の流路切替手段の概略図。FIG. 1 is a schematic diagram of a flow path switching means of a rotary distributor valve assembly structure used in an oxygen concentrator according to the present invention.
【図2】本発明の医療用圧力変動吸着型酸素濃縮装置の
フロー図。FIG. 2 is a flowchart of a medical pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator according to the present invention.
1 固定バルブ 2 回転バルブ 3 スプリング 4 回転バルブシャフト 5 スラストベアリング 6 ベアリング押え板 7 モーターユニット 8 加圧空気供給口 9 酸素取出口 10 オイルシール 11 シール材 12 コンプレッサー 13 吸着床 14 流路切替え手段 15 調圧弁 16 流量設定器 17 加湿器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fixed valve 2 Rotating valve 3 Spring 4 Rotating valve shaft 5 Thrust bearing 6 Bearing holding plate 7 Motor unit 8 Compressed air supply port 9 Oxygen outlet 10 Oil seal 11 Sealing material 12 Compressor 13 Adsorption floor 14 Channel switching means 15 Adjustment Pressure valve 16 Flow rate setting device 17 Humidifier
Claims (2)
着剤を充填した複数の吸着床と、該吸着床へ空気を供給
する空気供給手段と、該空気供給手段からの空気を吸着
床へ一定のタイミングで順次加圧供給し吸脱着をさせる
ための流路切替手段を具備した医療用圧力変動吸着型酸
素濃縮装置において、該流路切替手段がベアリングを具
備した回転分配器弁組立て構造体であり、該ベアリング
の軸方向及び放射方向に洩れ止め手段を具備したことを
特徴とする医療用圧力変動吸着型酸素濃縮装置。1. A plurality of adsorbent beds filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing nitrogen over oxygen, air supply means for supplying air to the adsorbent beds, and an adsorbent bed for supplying air from the air supply means. Pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator equipped with a flow path switching means for sequentially pressurizing and supplying at a constant timing to perform adsorption and desorption, a rotary distributor valve assembly structure in which the flow path switching means is provided with a bearing A medical pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator characterized in that it is a body and is provided with a leak preventing means in an axial direction and a radial direction of the bearing.
であることを特徴とする請求項1に記載の医療用圧力変
動吸着型酸素濃縮装置。2. The medical pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator according to claim 1, wherein said axial leakage preventing means is an oil seal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001122410A JP2002315833A (en) | 2001-04-20 | 2001-04-20 | Pressure variation adsorption type oxygen concentration equipment for medical treatment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001122410A JP2002315833A (en) | 2001-04-20 | 2001-04-20 | Pressure variation adsorption type oxygen concentration equipment for medical treatment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2002315833A true JP2002315833A (en) | 2002-10-29 |
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ID=18972123
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Country Status (1)
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JP (1) | JP2002315833A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010501059A (en) * | 2006-08-17 | 2010-01-14 | カーハーエス・アクチエンゲゼルシヤフト | Sealing structure for pivot bearing device |
CN113457365A (en) * | 2021-05-21 | 2021-10-01 | 众智机械(临沂)有限公司 | But exhaust treatment device of quick conversion absorption and desorption |
-
2001
- 2001-04-20 JP JP2001122410A patent/JP2002315833A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010501059A (en) * | 2006-08-17 | 2010-01-14 | カーハーエス・アクチエンゲゼルシヤフト | Sealing structure for pivot bearing device |
CN113457365A (en) * | 2021-05-21 | 2021-10-01 | 众智机械(临沂)有限公司 | But exhaust treatment device of quick conversion absorption and desorption |
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