Concentrador de oxígeno.

Un concentrador de oxígeno de tipo adsorción por cambio de presión (1),

que incluye:

al menos un lecho de adsorción (105) relleno de un adsorbente capaz de adsorber selectivamente nitrógeno enrelación con oxígeno;

un dispositivo de suministro de aire (101, 103) para suministrar aire comprimido al lecho de adsorción,un dispositivo de conmutación del canal de flujo (104) para repetir con una periodicidad predeterminada una etapade adsorción en la que se suministra aire desde el dispositivo de suministro de aire al lecho de adsorción para aislaroxígeno concentrado y una etapa de desorción para despresurizar el lecho de adsorción con el fin de regenerar eladsorbente del mismo;

un dispositivo de ajuste del caudal (109) para ajustar el caudal volumétrico de oxígeno concentrado suministrado aun usuario;

un canal de tubo de escape equipado con una válvula de descarga (102) en un canal de flujo entre el dispositivo desuministro de aire y el lecho de adsorción para liberar a la atmósfera una parte del aire comprimido que se ha desuministrar al lecho de adsorción; y

un dispositivo de control para controlar el caudal volumétrico de aire comprimido suministrado desde el dispositivo desuministro de aire de manera que esté en un determinado valor límite inferior de funcionamiento con el fin de permitirel funcionamiento estable del dispositivo de suministro de aire y un caudal volumétrico de aire comprimido liberado através de la válvula de descarga, cada uno de ellos cuando el ajuste del dispositivo de ajuste del caudal es igual oinferior a un valor de ajuste dado, y en los demás casos para controlar el caudal volumétrico de aire comprimidosuministrado desde el dispositivo de suministro de aire en función del ajuste del dispositivo de ajuste del caudal.

Concentrador de oxígeno.

La presente invención se refiere a un concentrador de oxígeno para separar aire enriquecido en oxígeno o gas concentrado en oxígeno del aire para su uso.

Técnica anterior

En los últimos años, el número de pacientes que padecen enfermedades respiratorias crónicas tales como el enfisema pulmonar, las secuelas de la tuberculosis pulmonar, la bronquitis crónica y similares, ha tendido a aumentar debido al creciente envejecimiento y al deterioro de las condiciones de vida. La terapia por inhalación de oxígeno, consistente en inhalar oxígeno altamente concentrado, se ha utilizado como un procedimiento eficaz para el tratamiento de tales pacientes. La terapia por inhalación de oxígeno es un procedimiento de tratamiento para pacientes con las enfermedades descritas anteriormente consistente en inhalar oxígeno gaseoso o un gas concentrado en oxígeno. Una fuente de suministro de oxígeno gaseoso o gas concentrado en oxígeno usada en el tratamiento incluye una botella de oxígeno a alta presión, una botella de oxígeno licuado, un concentrador de oxígeno y similares, pero los casos en los que se utiliza el concentrador de oxígeno han aumentado debido a su durabilidad en uso continuo durante un período prolongado, su facilidad de uso y similares.

El concentrador de oxígeno es un aparato capaz de separar el oxígeno del aire para concentrarlo. Como tal, un aparato para separar y concentrar el oxígeno, un concentrador de oxígeno de tipo adsorción, equipado con un único o una pluralidad de lechos de adsorción rellenos de adsorbentes capaces de adsorber selectivamente el nitrógeno del aire, es ampliamente conocido y utilizado en los hospitales y en los domicilios con el objetivo de generar oxígeno altamente concentrado, al 90 % o superior. Entre ellos, se usa ampliamente un concentrador de oxígeno de tipo adsorción por cambio de presión que utiliza un compresor como aparato de cambio de presión. Tal aparato es un aparato para generar oxígeno altamente concentrado de forma continua mediante la repetición, en un ciclo determinado, de una etapa de adsorción para obtener oxígeno altamente concentrado suministrando aire comprimido desde un compresor a un único o una pluralidad de lechos de adsorción rellenos de adsorbentes capaces de adsorber selectivamente nitrógeno y adsorbiendo el nitrógeno sobre los adsorbentes en las condiciones en las que el interior de los lechos de adsorción está presurizado, y una etapa de desorción para desorber el nitrógeno de los adsorbentes reduciendo la presión interna de los lechos de adsorción hasta una presión atmosférica o hasta un nivel de vacío para su regeneración.

Se adoptan medidas para optimizar un intervalo de ajuste de un volumen de aire que se suministra desde un compresor a los lechos de adsorción o para corregir una secuencia de adsorción-desorción de manera que tolere un cambio de las condiciones del entorno, en particular la dependencia de la temperatura de los adsorbentes para mantener la concentración de oxígeno, con el fin de responder ante una disminución de una concentración de oxígeno en un gas concentrado en oxígeno generado, que es causada por un cambio de las condiciones ambientales, tal como la variación de la temperatura o la presión barométrica utilizadas en el concentrador de oxígeno o una disminución de la concentración de oxígeno en un gas concentrado en oxígeno generado, que es causada por el deterioro de los equipos con el tiempo.

Se conoce un aparato de este tipo que permite mantener una concentración de oxígeno producto, en el que se 45 corrige un cambio de la concentración de oxígeno con el tiempo o se compensa una disminución de la concentración de oxígeno causada por el deterioro del equipo con el tiempo y la concentración de oxígeno de un gas concentrado en oxígeno se mantiene en un valor constante detectando la concentración de oxígeno del gas concentrado en oxígeno mediante el uso de un sensor de oxígeno y la realización de controles de retroalimentación en un volumen de flujo de aire de un compresor, una temporización de ciclo de adsorción-desorción y similares (solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público n.º 2000-516854 y patente japonesa abierta a consulta por el público n.º H09-183601) .

La publicación de patente de Estados Unidos n.º 5, 071, 543 describe un aparato de adsorción por cambio de presión para generar un gas producto enriquecido en oxígeno, que incluye un lecho de tamiz molecular, una entrada de aire,

válvulas de retención motorizadas, una línea de purga, reguladores montados sobre el panel, un restrictor de flujo en una línea y una válvula de control del regulador con una ventilación.

La publicación de patente de Estados Unidos n.º 5, 137, 549 describe un concentrador de oxígeno superenriquecido de dos etapas para separar oxígeno gaseoso sustancialmente puro del aire atmosférico, que incluye lechos de tamiz molecular, un compresor, un conjunto de válvula de cruce, válvulas de retención y un sistema de regulación de presión con una válvula limitadora de presión y una válvula de alivio de seguridad.

Exposición de la invención 65 Una cantidad de oxígeno prescrita, que es un caudal de oxígeno que se ha de suministrar desde un concentrador de oxígeno a un usuario, se determina en función de la gravedad de los pacientes que vayan a utilizarlo. Por consiguiente, se elige un aparato óptimo para los pacientes, que se les entrega para que lo usen, entre diversos equipos, como por ejemplo un aparato de tipo de caudal bajo con un caudal de suministro máximo posible de 2 l/min, 3 l/min y similares, y una aparato de tipo de caudal alto con un caudal de suministro máximo posible de 5 l/min, 7 l/min y 10 l/min y similares.

Mientras que el caudal de suministro máximo del aparato es el valor descrito anteriormente, un caudal de suministro real de oxígeno utilizado clínicamente se puede ajustar, en general, a un caudal bajo de 0, 25 l/min, 0, 5 l/min y similares. En este caso, en el que se genera oxígeno con el caudal predeterminado máximo incluso si un caudal prescrito es bajo, ese produce un derroche de oxígeno generado y se consume más energía eléctrica. Esto se traduce en que muchos aparatos traten de reducir el consumo de energía eléctrica mediante un control por inversor de un motor de accionamiento de un compresor con el fin de reducir un volumen de aire como materia prima que se ha de suministrar desde el compresor a un lecho de adsorción.

Cuando se trata de garantizar un volumen de aire como materia prima necesario para suministrar oxígeno concentrado en una zona de ajuste de caudal alto en un aparato de tipo de caudal alto, un volumen de aire como materia prima llega a ser excesivo en una zona de ajuste del caudal bajo, lo que se traduce en un exceso de suministro de la materia prima. Esto conduce a la adsorción de parte del oxígeno presente en el aire como materia prima sobre los adsorbentes destinados a concentrar el argón no adsorbido en el gas generado y, como resultado, se reduce una concentración de oxígeno en el gas concentrado en oxígeno generado.

Se aplica un procedimiento para reducir un volumen de aire como materia prima suministrado reduciendo el número de revoluciones de un compresor, pero surgen problemas tales como que un intervalo de control del número de revoluciones del compresor es limitado, y que su funcionamiento se vuelve inestable cuando un intervalo del número de revoluciones utilizado es demasiado bajo.

Un objeto de la presente invención consiste en resolver los problemas descritos anteriormente y dar a conocer un concentrador de oxígeno que tiene ambas funciones, reduciéndose el consumo de energía eléctrica del aparato y manteniéndose constante una concentración de oxígeno en una zona de ajuste del caudal bajo de un caudal de oxígeno suministrado desde el concentrador de oxígeno.

Es decir, la presente invención da a conocer un concentrador de oxígeno de tipo adsorción por cambio de presión de acuerdo con la reivindicación 1.

Las realizaciones preferentes de la presente invención se definen en las reivindicaciones dependientes. Por ejemplo,

una realización en la que el canal de tubo de escape se bifurca desde un canal de tubo que conecta el dispositivo de suministro de aire y el dispositivo de conmutación del canal y está equipado con una válvula de control del caudal como la válvula de descarga.

En una realización adicional, el concentrador está dispuesto para liberar una parte del aire comprimido suministrado al lecho de adsorción inmediatamente antes de la finalización de la etapa de adsorción.

En una realización adicional, el dispositivo de conmutación... [Seguir leyendo]

1. Un concentrador de oxígeno de tipo adsorción por cambio de presión (1) , que incluye:

al menos un lecho de adsorción (105) relleno de un adsorbente capaz de adsorber selectivamente nitrógeno en relación con oxígeno;

un dispositivo de suministro de aire (101, 103) para suministrar aire comprimido al lecho de adsorción,

un dispositivo de conmutación del canal de flujo (104) para repetir con una periodicidad predeterminada una etapa de adsorción en la que se suministra aire desde el dispositivo de suministro de aire al lecho de adsorción para aislar oxígeno concentrado y una etapa de desorción para despresurizar el lecho de adsorción con el fin de regenerar el adsorbente del mismo;

un dispositivo de ajuste del caudal (109) para ajustar el caudal volumétrico de oxígeno concentrado suministrado a un usuario;

un canal de tubo de escape equipado con una válvula de descarga (102) en un canal de flujo entre el dispositivo de suministro de aire y el lecho de adsorción para liberar a la atmósfera una parte del aire comprimido que se ha de suministrar al lecho de adsorción; y

un dispositivo de control para controlar el caudal volumétrico de aire comprimido suministrado desde el dispositivo de suministro de aire de manera que esté en un determinado valor límite inferior de funcionamiento con el fin de permitir el funcionamiento estable del dispositivo de suministro de aire y un caudal volumétrico de aire comprimido liberado a través de la válvula de descarga, cada uno de ellos cuando el ajuste del dispositivo de ajuste del caudal es igual o inferior a un valor de ajuste dado, y en los demás casos para controlar el caudal volumétrico de aire comprimido suministrado desde el dispositivo de suministro de aire en función del ajuste del dispositivo de ajuste del caudal.

2. El concentrador de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el canal de tubo de escape se bifurca desde un canal de tubo que conecta el dispositivo de suministro de aire y el dispositivo de conmutación del canal de flujo y está equipado con una válvula de control del caudal como la válvula de descarga.

3. El concentrador de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el dispositivo de suministro de aire es un compresor (103) con un inversor y el dispositivo de control está dispuesto para controlar el número de

revoluciones del compresor para mantener el determinado valor límite inferior de funcionamiento y para controlar el caudal volumétrico de aire comprimido llevando a cabo una operación de apertura/cierre de la válvula de descarga para liberar desde el tubo de escape la parte del aire comprimido, cada uno de ellos cuando el ajuste es igual o inferior al valor de ajuste dado.

4. El concentrador de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el concentrador está dispuesto para liberar una parte del aire comprimido suministrado al lecho de adsorción inmediatamente antes de la finalización de la etapa de adsorción.

5. El concentrador de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el dispositivo de conmutación 45 del canal de flujo comprende:

una válvula electromagnética de dos vías (a) instalada en un tubo de suministro de aire comprimido que conecta el dispositivo de suministro de aire y el lecho de adsorción,

un canal de tubo bifurcado entre el lecho de adsorción y un lado de escape instalado en un lado aguas abajo de la válvula electromagnética de dos vías (a) y

una válvula electromagnética de dos vías (b) instalada en el canal de tubo bifurcado en el lado de liberación.

6. El concentrador de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el lecho de adsorción se compone de dos lechos de adsorción, y el dispositivo de conmutación del canal de flujo comprende:

un canal de tubo bifurcado que conecta el dispositivo de suministro de aire y cada lecho de adsorción para suministrar aire comprimido;

válvulas electromagnéticas de dos vías (a1 y a2) instaladas en cada canal de tubo bifurcado;

un canal de tubo bifurcado en el lecho de adsorción y un lado de escape instalado en un lado aguas abajo de las válvulas electromagnéticas de dos vías (a1 y a2) ;

válvulas electromagnéticas de dos vías (b1 y b2) instaladas en cada canal de tubo bifurcado en el lado de escape; y un canal de tubo bifurcado que conecta una salida de escape y las válvulas electromagnéticas de dos vías (b1 y b2) .

7. El concentrador de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el dispositivo de conmutación del canal de flujo comprende cada distribuidor de: el canal de tubo bifurcado que conecta el dispositivo de suministro de aire y cada lecho de adsorción para suministrar aire comprimido;

las válvulas electromagnéticas de dos vías (a1 y a2) instaladas en cada canal de tubo bifurcado; el canal de tubo bifurcado en el lecho de adsorción y un lado de escape instalado en un lado aguas abajo de las válvulas electromagnéticas de dos vías (a1 y a2) ;

las válvulas electromagnéticas de dos vías (b1 y b2) instaladas en cada canal de tubo bifurcado en el lado de escape; y el canal de tubo bifurcado que conecta una salida de escape y las válvulas electromagnéticas de dos vías (b1 y b2) .

8. El concentrador de oxígeno de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende un dispositivo de control para controlar, en función del ajuste del dispositivo de ajuste del caudal, una temporización de conmutación del dispositivo de conmutación del canal de flujo con el fin de determinar un volumen de liberación de aire comprimido inmediatamente antes de la finalización de una etapa de adsorción.