JP3547503B2

JP3547503B2 - Medical compressed air supply device

Info

Publication number: JP3547503B2
Application number: JP26586194A
Authority: JP
Inventors: 徳治坂口; 健治大野; 悦雄三宅; 和潔高野; 光一大熊
Original assignee: 川重防災工業株式会社; 山陽電子工業株式会社
Priority date: 1994-10-28
Filing date: 1994-10-28
Publication date: 2004-07-28
Anticipated expiration: 2019-07-28
Also published as: JPH08117339A

Description

【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圧縮空気供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
病院には、患者に呼吸用として投与されたり、人口呼吸器などを駆動するための治療用空気と、手術機械を駆動するための駆動用空気との通常より高圧である空気が必要とされる。
【０００３】
前述したそれぞれの空気は、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圧縮機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剤を封入した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、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、ＰＳＡ（ＰｒｅｓｓｕｒｅＳｗｉｎｇＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎ；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ししか吸着しないという性質を利用したものである。ＰＳＡ法によっ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。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て水分を除去する方法と、吸着筒中を真空にすることで圧力を下げ水分を除去する方法とがある。いずれの方法においても、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。
【０００５】
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配管圧力下露点が４０℃とすると、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、最大消費量を供給している場合でも充分に吸着剤の再生が行われれように、常に最大消費量の１０〜２０％の乾燥空気を固定的にパージ用として流している。
【０００６】
医療用として供給される圧縮空気は、生命に直接関係する重要なものであるので、たとえ短時間であっても途切れないようにしなければならないが、圧縮空気の生成は機械装置によって行われているため、故障が発生する確率をなくすことは困難である。
【０００７】
ＰＳＡ法によって吸着剤の再生を行っている医療用空気乾燥装置は、装置内に多くの電磁弁を含んで構成されるため、電磁弁の故障および電源の供給が停止した場合、電磁弁が閉じたままとなり当該医療用空気乾燥装置の下流側に圧縮空気が供給されなくなる。
【０００８】
医療用空気乾燥装置は、実際に病院で用いられる場合には、圧縮空気の供給源などとともに医療用圧縮空気供給装置として設備される。従来の医療用圧縮空気供給装置は、複数台の医療用空気乾燥装置を備え、１台の医療用空気乾燥装置に故障が発生したときには、手動によって医療用空気乾燥装置の運転停止を制御している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような医療用圧縮空気供給装置において、運転中の医療用空気乾燥装置に故障が発生した場合には、手動によって故障が発生した医療用空気乾燥装置を停止させてから別の医療用空気乾燥装置の運転を開始するので乾燥空気の供給が途切れる。そのため、医療用圧縮空気供給装置において運転中の医療用空気乾燥装置に障害が発生したときには、自動的に障害が発生した医療用空気乾燥装置を停止させ、別の医療用空気乾燥装置を運転起動させ乾燥空気の供給が途切れないようにする必要がある。
【００１０】
また、運転を停止した医療用空気乾燥装置を圧縮空気が供給されている配管系から切放し、医療用圧縮空気供給装置における他の装置に影響を与えないようにしなければならない。さらに、障害が発生した医療用空気乾燥装置を停止させ、別の医療用空気乾燥装置を起動させる際に、医療用空気乾燥装置よりも下流側において圧縮空気の圧力が低下しないようにしなければならない。
【００１１】
本発明の目的は、運転中の医療用空気乾燥装置に障害が発生した場合でも、障害が発生した医療用空気乾燥装置の停止と別の医療用空気乾燥装置の起動とを自動的に行い、途切れることなく乾燥した圧縮空気を供給することができる医療用圧縮空気供給装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、圧縮空気供給源と、
前記圧縮空気供給源に並列に接続され、圧縮空気供給源からの圧縮空気を乾燥して導出する複数の医療用空気乾燥装置と、
前記圧縮空気供給源および前記各医療用空気乾燥装置の運転および停止を統括して制御する集中制御手段とを含み、
前記各医療用空気乾燥装置は、前記圧縮空気供給源からの圧縮空気が入力される複数の乾燥器と、前記圧縮空気供給源から乾燥器への圧縮空気の入力状態および前記乾燥器からの乾燥空気の出力状態を検出する状態検出手段と、乾燥器の運転状態を制御し、状態検出手段の出力に基づいて乾燥器の運転状態の異常を検出したときは異常検出信号を出力する制御手段とをそれぞれ含み、
前記制御手段は、前記状態検出手段の出力に基づいて異常を検出したときは、所定の回復動作を行い、回復動作後に異常が解消しないときに異常検出信号を出力し、
前記集中制御手段は、運転中である医療用空気乾燥装置の制御手段から異常検出信号が入力されたときは、当該医療用空気乾燥装置の制御手段に運転停止を指示し、残りの停止中である医療用空気乾燥装置の制御手段に運転開始を指示することを特徴とする医療用圧縮空気供給装置である。
また本発明は、前記制御手段は、前記所定の回復動作として前記乾燥器に含まれる電磁弁の開閉動作を行うことを特徴とする。
また本発明は、前記制御手段は、前記電磁弁の開閉動作を、予め定める回数繰返し行うことを特徴とする。
【００１３】
【作用】
本発明に従えば、医療用圧縮空気供給装置は、運転中の医療用空気乾燥装置における乾燥器への圧縮空気の入力状態および乾燥器からの乾燥空気の出力状態を医療用空気乾燥装置に含まれる状態検出手段が検出し、当該状態検出手段の出力に基づいて医療用空気乾燥装置に含まれる制御手段から出力される異常検出信号が集中制御手段へと入力されると、集中制御手段は医療用空気乾燥装置の制御手段に運転停止を指示し、残りの停止中である医療用空気乾燥装置の制御手段に運転開始を指示する。したがって、医療用空気乾燥装置において異常が発生した場合には、状態検出手段の出力に基づいて制御手段が集中制御手段へと異常検出信号を出力し、集中制御手段は異常が発生した医療用空気乾燥装置の制御手段に対して運転停止を指示し、残りの停止中である医療用空気乾燥装置の制御手段に対して運転開始を指示する。また医療用空気乾燥装置は状態検出手段の出力に基づいて制御手段が異常を検出すると、制御手段の指示によって所定の回復動作を行い、回復動作後に異常が解消しないときには異常検出信号を出力する。したがって医療用空気乾燥装置において異常が発生した場合には、医療用空気乾燥装置内の制御手段の指示によって所定の回復動作を行い、回復動作を行っても異常が解消しないときには異常検出信号を出力する。
【００１４】
また好ましくは、医療用空気乾燥装置は状態検出手段の出力に基づいて制御手段が異常を検出すると、制御手段の指示による所定の回復動作として医療用空気乾燥装置に含まれる全ての電磁弁を開閉動作させる。したがって、医療用空気乾燥装置において異常が発生した場合には、医療用空気乾燥装置内の制御手段の指示によって当該医療用空気乾燥装置内の全ての電磁弁が開閉動作を行う。
【００１５】
また好ましくは、医療用空気乾燥装置は状態検出手段の出力に基づいて制御手段が異常を検出した場合に行う前記所定の回復動作である電磁弁の開閉動作を予め定める回数繰返し行う。したがって、医療用空気乾燥装置において異常が発生した場合には、医療用空気乾燥装置内の制御手段の指示によって予め定める回数当該医療用空気乾燥装置内の全ての電磁弁が開閉動作を行う。
【００２０】
【実施例】
図１は、本発明の第１実施例である医療用圧縮空気供給装置７１の構成を示したブロック図である。医療用圧縮空気供給装置７１は、圧縮空気発生源７２と、二点鎖線で囲まれる医療用空気乾燥装置１０，８０と、共通空気タンク４０と、集中制御回路４４と、減圧部７３とを含んで構成される。
【００２１】
圧縮空気発生源７２は、圧縮機１，２，３と、一次空気タンク５と、圧力センサ７４とを含んで構成される。圧縮空気発生源７２は、複数台（本実施例では３台）の圧縮機を備え、たとえば１台の圧縮機が故障したとしても最大消費量を供給できるように構成されている。各圧縮機は、供給する圧縮空気中に油分が混入しないような構造となっている。各圧縮機の運転方法については後述する。圧縮機１，２，３によって生成された圧縮空気は配管４を介して一次空気タンク５へと供給され、該空気タンク５において貯留される。圧力センサ７４は、一次空気タンク５の圧力を測定し、集中制御回路４４へと出力する。
【００２２】
圧縮空気発生源７２において生成された圧縮空気は、一次配管６およびハンドバルブ７を介して医療用空気乾燥装置１０へと供給され、後述するようにして医療用空気乾燥装置１０において圧縮空気中の水分が吸着除去される。水分が吸着除去された圧縮空気は、ハンドバルブ３４，６０を介して共通空気タンク４０へと供給される。当該圧縮空気は、共通空気タンク４０において一時貯留された後、ハンドバルブ３５を介して減圧部７３へ供給される。減圧部７３において圧縮空気は予め定める圧力に減圧され、取出口５３から各病棟へと供給される。
【００２３】
医療用圧縮空気供給装置７１には、医療用空気乾燥装置１０と並列に医療用空気乾燥装置１０と同一の構成である医療用空気乾燥装置８０が備えられる。圧縮空気発生源７２において生成された圧縮空気は、一次配管６およびハンドバルブ８を介して医療用空気乾燥装置８０へと供給され、医療用空気乾燥装置１０と同様に、医療用空気乾燥装置８０において水分が吸着除去されハンドバルブ３６，６０を介して共通空気タンク４０へと供給される。共通空気タンク４０以降は、前述した医療用空気乾燥装置１０の場合と同様である。
【００２４】
医療用圧縮空気供給装置７１における医療用空気乾燥装置１０，８０がともに故障した場合、集中制御回路４４から信号線４３を介して制御信号が出力され電磁弁３９が開かれる。医療用空気乾燥装置１０，８０の故障時には圧縮空気発生源７２から一次配管６、ハンドバルブ９、電磁弁３９、ハンドバルブ３８，６０を介して共通空気タンク４０へと圧縮空気が供給される。また、共通空気タンク４０のメンテナンスなどを行う場合には、ハンドバルブ６０、およびハンドバルブ３５を閉じる。この場合、ハンドバルブ３４，３６，３８を通過した圧縮空気はハンドバルブ３７を介して減圧部７３へと供給される。
【００２５】
医療用圧縮空気供給装置７１において、各装置の前後にそれぞれ手動によって開閉が制御されるハンドバルブが設けられており、それぞれの装置において故障が発生した場合などは当該装置の前後のハンドバルブを閉じることで、医療用圧縮空気供給装置７１の運転に影響を及ぼすことなく修理または交換することが可能となっている。医療用圧縮空気供給装置７１が運転状態であり、いずれの装置においても故障が発生していないときには、すべてのハンドバルブは開かれている。
【００２６】
減圧部７３へと供給された圧縮空気は、ハンドバルブ４５を介してフィルタ４９へと送られ、フィルタ４９によって細かい塵埃などが取除かれ、減圧弁５１によって減圧調整され、ハンドバルブ４７を介し、さらに三次配管５６を経て取出口５３から各病棟へと供給される。減圧部７３には、前述の管路と同様にもう１本の管路が設けられる。前述の場合と同様に、減圧部７３へと供給された圧縮空気は、ハンドバルブ４６を介して、フィルタ５０を通り減圧弁５２によって減圧調整され、ハンドバルブ４８を介し、さらに三次配管５６を経て取出口５３から各病棟へと供給される。このように、同一の構成である２つの経路を用意することで減圧弁５１，５２のいずれか一方が故障したとき、およびフィルタ４９，５０の交換時などでも乾燥空気の供給が途切れないようにしている。
【００２７】
減圧弁５１および減圧弁５２は、減圧部７３に供給された圧縮空気を治療用に用いられる場合は０．４２ＭＰａ、駆動用として用いられる場合は１．１ＭＰａに減圧する。
【００２８】
集中制御回路４４は、医療用空気乾燥装置１０の制御回路２２と信号線４１によって接続され、医療用空気乾燥装置８０の制御回路９２と信号線４２によって接続される。また、集中制御回路４４は信号線４３によって電磁弁３９の開閉を制御する。さらに集中制御回路４４は、入力される信号に従って医療用圧縮空気供給装置７１の運転制御を行う。集中制御回路４４において行われる処理については後述する。
【００２９】
共通空気タンク４０は、医療用空気乾燥装置１０または医療用空気乾燥装置８０によって生成された乾燥空気が一時的に蓄えられる。共通空気タンク４０は、減圧部７３よりも上流側に設けられており、減圧される前の圧縮された状態で乾燥空気を蓄えるために、減圧を行ってから蓄えるよりも多くの乾燥空気を蓄えることができる。共通空気タンク４０によって乾燥空気が蓄えられているため、後述するような自己回復動作時、あるいは停電後非常用発電機が電気を供給するまでの間、あるいは１台の医療用空気乾燥装置が故障した際に停止中である残余の医療用空気乾燥装置を駆動させるときなど、乾燥空気の供給が一時的に途絶えても共通空気タンク４０に貯留されている乾燥空気によって補うことができる。
【００３０】
医療用圧縮空気供給装置７１において、停電などによって電力の供給が遮断されると、医療用空気乾燥装置１０，８０の電磁弁はすべて閉じられ停止していまい、乾燥した圧縮空気の供給が止まる。また、各圧縮機も停止するため脱湿されない圧縮空気の供給も止まる。実際に病院に設備される場合には、上述のような非常時に対応するため自家発電などの非常用電源を準備しているが、非常用電源から電力が供給されるようになるには約４０秒の時間を必要とする。共通空気タンク４０は、非常用電源によって医療用圧縮空気供給装置７１の各装置が再び動作し、圧縮空気が供給されるようになるまで病室に乾燥空気が供給できるようにタンクの容量が定められる。
【００３１】
医療用空気乾燥装置１０は、フィルタ１１と、複数の電磁弁１５〜１８，１９，２０，２４〜２６と、吸着筒１３，１４と、制御回路２２と、サイレンサ２３とを含んで構成される。
【００３２】
圧縮空気発生源７２から医療用空気乾燥装置１０に供給される圧縮空気は、ハンドバルブ７を介してフィルタ１１に与えられる。ハンドバルブ７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１０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１０に導入された圧縮空気は、フィルタ１１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圧縮空気は、電磁弁１５を介して吸着筒１３へ供給され、吸着筒１３内で水分吸着が行われ乾燥空気となる。吸着筒１３で生成された乾燥空気は、電磁弁１９を介してハンドバルブ３４へと供給される。
【００３３】
吸着筒１３と並列に配置される吸着筒１４は、吸着筒１３と同一の構造であり、吸着筒１３と同様にフィルタ１１によってごみや水滴が取除かれた圧縮空気が、電磁弁１７を介して供給される。該圧縮空気は、吸着筒１４において水分が吸着されて乾燥空気となり、電磁弁２０を介してハンドバルブ３４へと供給される。
【００３４】
電磁弁１５と吸着筒１３とを結ぶ管路３０に、電磁弁１５を介してサイレンサ２３が接続される。また同様に、電磁弁１６と吸着筒１４とを結ぶ管路３１に、電磁弁１８を介してサイレンサ２３が接続される。サイレンサ２３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１３と電磁弁１９とを結ぶ管路３２と、吸着筒１４と電磁弁２０とを結ぶ管路３３とに対して、それぞれに同一の直径であるオリフィス２７，２８，２９が設けられた導管５６，５７，５８が接続される。導管５６，５７，５８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。
【００３５】
制御回路２２は、医療用空気乾燥装置１０に含まれるすべての電磁弁に対して、個別的な制御を行う。制御回路２２は、予め定める時間、たとえば２分毎に電磁弁１５，１８，１９と、電磁弁１７，１６，２０とをそれぞれ組にして開閉の制御を行い、かつ圧縮機１，２，３の運転台数によって医療用空気乾燥装置１０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。
【００３６】
吸着筒１３，１４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、圧縮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１３，１４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い、交互に２つの工程を行っている。脱着再生工程時には、電磁弁１６または電磁弁１８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、水分分圧を下げることによって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。
【００３７】
上述のように構成された医療用空気乾燥装置１０および圧縮機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。圧縮機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。
【００３８】
自動交互追従運転法では、圧縮機１，２，３の制御を行う手段（本実施例では集中制御回路４４）が、処理する空気が通る導管内など（本実施例では一次空気タンク５）の圧力を監視し、予め定める値（本実施例では１．２２５ＭＰａ）以下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、各圧縮機の使用状態が均等になるように順番で、交互に稼働する。
【００３９】
図２は、圧縮機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圧縮機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１．２２５ＭＰａ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１．２２５ＭＰａ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１．２２５ＭＰａ以下である場合にはステップｓ２へ進み、新たに圧縮機を起動させる。引続くステップｓ３において、空気タンク５の圧力が１．１７６ＭＰａ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１．１７６ＭＰａ以下であるならば、ステップｓ４において圧縮機が全て起動しているかどうかを判断する。起動していない圧縮機がある場合には、ステップｓ５へ進み、予備の起動していない圧縮機を起動させる。予備圧縮機起動後は、ステップｓ３からの処理を再び行う。また、全ての圧縮機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。
【００４０】
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１．１７６ＭＰａ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１．３７２ＭＰａ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１．３７２ＭＰａ以上である場合、ステップｓ７へ進み、１台を除く他の圧縮機を停止させる。圧縮機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の判断を否定、すなわち空気タンク５の圧力が１．３７２ＭＰａ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。
【００４１】
図３は、医療用空気乾燥装置１０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２２は医療用空気乾燥装置１０の動作を開始させる。引続くステップｒ３では、圧縮機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、すなわち圧縮機が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、圧縮機の運転台数分の空気の流量に対応した流量に設定する。
【００４２】
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、すなわち動作している圧縮機が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、圧縮機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。
【００４３】
ステップｒ１の判断が否定、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。
【００４４】
図４は、医療用空気乾燥装置１０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。
【００４５】
時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間ｗ１において、電磁弁１５，１８，１９は開かれ、電磁弁１６，１７，２０は閉じられる。すなわち、期間ｗ１において吸着筒１３は吸着工程を行い、吸着筒１４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１４へと導入される。
【００４６】
時刻ｔ１からｔ２までの期間ｗ２において、電磁弁１５，１８，１９は閉じられ、電磁弁１６，１７，２０は開かれる。すなわち、期間ｗ２において吸着筒１３は再生工程を行い、吸着筒１４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。
【００４７】
図５は、医療用空気乾燥装置１０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。
【００４８】
時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの期間ｗ３において、電磁弁１５，１８，１９は閉じられ、電磁弁１６，１７，２０は開かれる。すなわち、期間ｗ３において吸着筒１３は再生工程を行い、吸着筒１４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１３へと導入される。
【００４９】
時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの期間ｗ４において、電磁弁１５，１８，１９は開かれ、電磁弁１６，１７，２０は閉じられる。すなわち、期間ｗ４において、吸着筒１３は吸着工程を行い、吸着筒１４は再生工程を行う。期間ｗ３と期間ｗ４とを合わせた時刻ｔ１０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。
【００５０】
時刻ｔ１２において、医療用空気乾燥装置１０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１０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１５，１８，１９は閉じられ、電磁弁１６，１７，２０は開かれる。期間ｗ５において吸着筒１３は再生工程を行い、吸着筒１４は吸着工程を行う。したがって、１サイクル期間は時刻ｔ１３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。
【００５１】
図６は、医療用空気乾燥装置１０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。
【００５２】
時刻ｔ２０から時刻ｔ２１までの期間ｗ７において、電磁弁１５，１８，１９は開かれ、電磁弁１６，１７，２０は閉じられる。すなわち、期間ｗ７において吸着筒１３は吸着工程を行い、吸着筒１４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２４，２５，２６はいずれも開いて最大量のパージ用の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１５，１８，１９は閉じられ、電磁弁１６，１７，２０は開かれる。したがって、期間ｗ８において吸着筒１３は再生工程を行い、吸着筒１４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。
【００５３】
時刻ｔ２３において、医療用空気乾燥装置１０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。
【００５４】
上述のように、医療用空気乾燥装置１０において処理する空気の流量の増減によってパージ用の乾燥空気の流量が変更されるので、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、医療用空気乾燥装置１０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。
【００５５】
図７は、医療用空気乾燥装置１０の他の構成例である医療用空気乾燥装置１１４の構成を示すブロック図である。
【００５６】
医療用空気乾燥装置１１４において、医療用空気乾燥装置１０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。
【００５７】
医療用空気乾燥装置１１４の特徴は、フィルタ１１よりも上流側に、処理空気流量を計測する流量計１１５が設けられていることと、吸着筒１３と吸着筒１４とを結ぶ管路１１６に質量流量制御装置１１７が設けられていることである。
【００５８】
制御回路１１８は、医療用空気乾燥装置１１４に含まれるすべての電磁弁に対して個別的な制御を行い、かつ流量計１１５によって測定された流量に従って質量流量制御装置１１７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１１７は、パージ用の乾燥空気の流量を医療用空気乾燥装置１１４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１１５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。
【００５９】
図８は、医療用空気乾燥装置１１４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１１５を用いて、医療用空気乾燥装置１１４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１１５の測定値によって空気が医療用空気乾燥装置１１４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１１４は停止中であるとして処理を終了する。
【００６０】
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１１５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。
【００６１】
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１１７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。
【００６２】
ステップｑ３の判断を否定、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１１７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。
【００６３】
ステップｑ２の判断が否定、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。
【００６４】
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１１７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。
【００６５】
医療用圧縮空気供給装置７１に備えられる医療用空気乾燥装置１０において、当該医療用空気乾燥装置１０の異常を検出するための手段として、吸着筒１３，１４に対して上流側に圧力センサ１２を設け、また吸着筒１３，１４に対して下流側に圧力センサ２１を設ける。各圧力センサから出力される測定値が制御回路２２に入力され、医療用空気乾燥装置１０の圧力の異常を検出する。
【００６６】
すなわち、電磁弁１５もしくは電磁弁１７が異常となり閉じた状態のままで開かない場合は、圧縮空気の流れ先がないために圧力センサ１２は高圧を示し、圧力センサ２１は流れてくるべき圧縮空気が流れてこないために低圧を示し、異常が検出される。また、電磁弁１５もしくは電磁弁１７が開いた状態のままで閉じない場合は、互いの吸着筒に圧縮空気を送るときに、再生側の吸着筒の入口が開いたままとなり、排気用の電磁弁１８を介して大気に排出されるので圧力センサ１２は低圧を示し、二次側の圧力センサ２１も低圧を示し、異常が検出される。
【００６７】
排気用の電磁弁１６もしくは電磁弁１８が閉じた状態のままで開かない場合は、閉じた状態のままで圧力の抜けていない吸着筒に再び圧縮空気を送込むときに、正常時には圧力センサ１２において一定圧まで圧力降下があった後、昇圧するのが検出されるが、これがないので異常と検出される。また、電磁弁１６もしくは電磁弁１８が開いた状態のままで閉じない場合は、吸着筒へ供給される圧縮空気が開いたままの排気用の電磁弁からサイレンサ２３へ流れてしまい、圧力が上がらないので圧力センサ１２が低圧を示す。同時に、二次側に圧縮空気が流れないので、二次側の圧力センサ２１にも低圧が検出されるようになる。
【００６８】
次に、出口側の電磁弁１９もしくは電磁弁２０が閉じた状態のまま開かない場合は、圧縮空気の流れ先がないために圧力センサ１２は高圧を検出し、二次側の圧力センサ２１は乾燥空気が出てこないために低圧を検出する。また、電磁弁１９もしくは電磁弁２０が開いた状態のまま閉じない場合は、通常ならば再生工程中の吸着筒へと供給される乾燥された圧縮空気が二次側に流れてしまうので、二次側の圧力センサ２１は高圧を示す。
【００６９】
上述したように圧力センサ１２，２１による測定値と、予め定める範囲の値との差を比較することによって、制御回路２２で異常を検出する。制御回路２２が異常を検出した場合は、電磁弁に塵埃が付着して空気漏れが発生している場合がほとんどであるため、制御回路２２は自己回復動作を行い、各電磁弁に圧力をかけながら短時間の開閉を一定の回数、たとえば６サイクル繰返し、弁部に付着している塵埃を吹き飛ばすことにより障害を回復させる。
【００７０】
自己回復動作時には、すべての電磁弁が開閉動作を行うために大量の空気が大気へと放出され圧力が下がる。乾燥された圧縮空気の供給も停止し圧縮空気の圧力が低下するが、共通空気タンク４０があるため、急激な圧力の低下を避けることができる。
【００７１】
自己回復動作後、圧力が回復すれば通常の運転を行うが、回復しない場合には、制御回路２２から信号線４１を介して異常検出信号を集中制御回路４４へと出力する。集中制御回路４４は、入力された異常検出信号を医療用空気乾燥装置毎に個別に記憶しておき、記憶している情報に従って各医療用空気乾燥装置の運転および停止を指示する信号を各医療用空気乾燥装置の制御回路へと出力する。
【００７２】
図９は、医療用圧縮空気供給装置７１における集中制御回路４４の処理を示したフローチャートである。最初にステップｐ１において、医療用空気乾燥装置１０が運転中ならば圧力センサ１２，２１，５４によって圧力を測定し、医療用空気乾燥装置８０が運転中ならば圧力センサ８２，９１，５４によって圧力を測定し、圧力異常が発生しているかどうかを判断している。圧力異常が発生している場合には、ステップｐ２において前述した自己回復動作を行う。引続くステップｐ３では、自己回復動作によって圧力が回復したかどうかを判断している。自己回復動作を行っても圧力が異常のままである場合は、ステップｐ４において集中制御回路４４へと異常検出信号を出力する。集中制御回路４４は、医療用空気乾燥装置が行った自己回復動作の開始から終了までを、当該医療用空気乾燥装置の自己回復動作１回分として、その回数を記憶保持する。
【００７３】
続くステップｐ５において、医療用空気乾燥装置１０，８０のそれぞれに対して自己回復動作が５回行われたかどうかを判断している。医療用空気乾燥装置１０もしくは医療用空気乾燥装置８０において自己回復動作が行われた回数が５回未満である場合、ステップｐ６へ進み集中制御回路４４から信号を出力し、予備の医療用空気乾燥装置を起動させ、また異常が発生している医療用空気乾燥装置に対しては停止信号を出力する。ステップｐ６において起動される医療用空気乾燥装置は、たとえば医療用空気乾燥装置１０が動作中ならば医療用空気乾燥装置８０が予備機であり、医療用空気乾燥装置８０が動作中ならば医療用空気乾燥装置１０が予備機として起動される。ステップｐ７において、異常が発生している医療用空気乾燥装置を停止させ、当該装置内の電磁弁をすべて閉じる。異常が発生した医療用空気乾燥装置の電磁弁をすべて閉じ、ステップｐ１からの処理を再び行う。
【００７４】
ステップｐ５における判断が肯定である場合、すなわちそれぞれの医療用空気乾燥装置１０，８０に対して５回ずつ自己回復動作が行われた場合には、ステップｐ９へ進みバイパス弁である電磁弁３９を開き、医療用圧縮空気供給装置７１における圧縮空気発生源７２以外の装置を停止させる。さらに、図示しない集中盤へ故障信号を出力する。
【００７５】
ステップｐ１における判断が否定である場合、すなわち圧力センサ１２，２１，５４、もしくは圧力センサ８２，９１，５４において圧力異常が見られなかった場合、およびステップｐ３における判断が肯定である場合、すなわち自己回復動作によって圧力が回復した場合には、異常は発生していないかまたは解消されたとしてステップｐ８へ進み通常の運転を行う。
【００７６】
医療用圧縮空気供給装置７１においては、集中制御回路４４によって異常の発生した医療用空気乾燥装置を停止させた場合に、当該医療用空気乾燥装置内の電磁弁が開いた状態のままとなって大気へと圧縮空気が漏れないように電磁弁が構成される。
【００７７】
たとえば、医療用空気乾燥装置１０において大気へと圧縮空気が抜ける管路は、医療用空気乾燥装置１０の上流側から見て、電磁弁１５，１６を介してサイレンサ２３へ抜ける場合と、電磁弁１７，１８を介してサイレンサ２３へ抜ける場合と、電磁弁１５，１９，２０，１８を介してサイレンサ２３へと抜ける場合と、電磁弁１７，２０，１９，１６を介してサイレンサ２３へ抜ける場合とである。また、下流側から見ると電磁弁１９，１６を介してサイレンサ２３へ抜ける場合と、電磁弁２０，１８を介してサイレンサ２３へ抜ける場合とである。
【００７８】
このように、大気へと解放されているサイレンサ２３まで圧縮空気が流れるには、少なくとも電磁弁を２つ介さなければならない。そのため、すべての電磁弁を、電源が遮断されたときには閉じる構造であるノーマルクローズ型電磁弁とすると、直列に配置される電磁弁が２個とも開いたままとなる障害が発生しない限り、集中制御回路４４からの停止信号によって医療用空気乾燥装置が停止した場合、医療用圧縮空気供給装置７１に影響を与えないように切放す、いわゆる自己切放し機能を持った構成とすることができる。
【００７９】
以上のように本実施例によれば、各医療用空気乾燥装置において電磁弁の故障などによる圧力の異常が発生した場合、それぞれに設けられる圧力センサからの信号によって制御回路が自動回復動作と称される電磁弁の開閉運動を医療用空気乾燥装置中のすべての電磁弁において複数回行う。そのときに、電磁弁の弁部に異物が挟まることによる空気漏れによって圧力異常が検出されても、圧力をかけながら電磁弁の開閉動作を繰返すので、開閉を行う弁部に付着している異物を吹き飛ばすことができ、正常状態に回復することができる。
【００８０】
また本実施例によれば、各医療用空気乾燥装置において予め定める回数、自動回復運動を行っても圧力の異常が回復しない場合には、集中制御回路４４から各医療用空気乾燥装置へと停止信号が出力され、医療用空気乾燥装置は該装置内のすべての電磁弁を閉じ、医療用圧縮空気供給装置７１の圧縮空気の配管系から自己を切放す。同時に、集中制御回路４４は他の医療用空気乾燥装置に起動信号を出力する。そのために、自動回復運動によっても回復不可能な異常が発生した場合でも、圧縮空気が外部に放出されるまでの管路において直列に接続される２個の電磁弁が同時に故障しない限り圧縮空気が外部に漏れない。
【００８１】
さらに本実施例によれば、医療用圧縮空気供給装置７１において減圧部７３の上流側に共通空気タンク４０を設けている。そのため、自動回復動作時および障害の発生した装置を停止させてから他の装置が正常運転を行うようになるまでのように乾燥した圧縮空気の供給が止まった場合でも、圧縮空気の欠損を防ぐことができる。
【００８２】
図１０は、本発明の第２実施例である医療用圧縮空気供給装置７７の構造を示すブロック図である。医療用圧縮空気供給装置７７において、第１実施例で示した医療用圧縮空気供給装置７１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。
【００８３】
本実施例における医療用圧縮空気供給装置７７の特徴は、共通空気タンク４０の圧力を測定する圧力センサ７５，７６が設けられ、一次空気タンク５と共通空気タンク４０との圧力によって医療用圧縮空気供給装置７７の運転制御が行われていることである。圧力センサ７４，７５，７６によってそれぞれ測定された一次空気タンク５および共通空気タンク４０の圧力の値は、集中制御回路７８へと入力され医療用圧縮空気供給装置７７の制御が行われる。
【００８４】
圧縮機が図２のフローチャートに示す運転をしている場合、図３以外に図１１に示す省エネ運転方法がある。まず、ステップｕ１において一次空気タンク５に取付けた圧力センサ７４によって一次空気タンク５内の圧力が１．３７２ＭＰａ以上かどうかを判断している。空気タンク５内の圧力が１．３７２ＭＰａ以上ならばステップｕ２へ進み、１．３７２ＭＰａ未満ならばステップｕ１を繰返し行う。ステップｕ２では、運転中の医療用空気乾燥装置の電磁弁をすべて閉じて医療用空気乾燥装置の運転を停止する。
【００８５】
ステップｕ３では、共通空気タンク４０に取付けた圧力センサ７５によって、共通空気タンク４０内の圧力が１．２２５ＭＰａ以下かどうかを判断している。共通空気タンク４０の圧力が１．２２５ＭＰａ以下であるならばステップｕ４へ進む。ステップｕ４では、前述の第１実施例において説明を行った図２，図３のフローチャートに基づいて処理を行う。
【００８６】
ステップｕ５では、３０分間前述の図３のフローチャートに基づいて運転を行ったかどうかを判断している。３０分間運転を継続するまではステップｕ５の処理を繰返し行い、３０分間継続して運転を行った後にステップｕ１からの処理を再び行う。
【００８７】
ステップｕ３における判断が否定である場合、すなわち圧力センサ７５の値が１．２２５ＭＰａ以下ではないとした場合、圧力センサ７５が故障しているかもしれないので、安全のためにステップｕ６へ進み圧力センサ７６の値が１．１７６ＭＰａ以下かどうかを判断する。圧力センサ７６の値が１．１７６ＭＰａ以下でなければステップｕ３の処理を繰返す。圧力センサ７５の値が１．２２５ＭＰａ以下または圧力センサ７６の値が１．１７６ＭＰａ以下ならばステップｕ４へ進む。ステップｕ４以降は、前述した処理と同様である。
【００８８】
図１１に示すフローチャートにおいて、ステップｕ３およびステップｕ６の処理を行うと、共通空気タンク４０の圧力が１．２２５ＭＰａまたは１．１７６ＭＰａ以下になるまで医療用空気乾燥装置の起動を行わないので、医療用空気乾燥装置が脱着再生工程で空気を放出しない。特に、夜間のように医療用空気が病室でほとんど消費されない場合、空気の消費は圧縮機からの漏れだけとなり、ほとんど圧縮機を運転せずにすむ。この結果、圧縮機の運転に要する電気代を節約することができる。
【００８９】
なお、いずれの実施例においても主に医療用空気乾燥装置１０を用いて説明を行ったが、医療用空気乾燥装置３０または、他の構成例である医療用空気乾燥装置１１４を用いた場合についても同様である。
【００９０】
また、いずれの実施例においても２台の医療用空気乾燥装置を備えた医療用圧縮空気供給装置について説明を行ったが、３台以上の医療用空気乾燥装置を備えた構成であってもよい。
【００９１】
さらに、いずれの実施例においても自動回復動作の指示は、異常の発生した医療用空気乾燥装置内の制御回路によって行われたが集中制御回路４４，７８によって行われてもよい。
【００９２】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、医療用圧縮空気供給装置における医療用空気乾燥装置において異常が発生した場合には、集中制御手段によって異常が発生した医療用空気乾燥装置を停止させ、残りの停止中である医療用空気乾燥装置に運転開始を指示するので、医療用空気乾燥装置に異常が発生しても医療用圧縮空気供給装置における乾燥空気の供給が途切れるのを防止することができる。また医療用空気乾燥装置は状態検出手段の出力に基づいて制御手段が異常を検出すると、制御手段の指示によって所定の回復動作を行う。好ましくは全ての電磁弁を制御手段によって開閉動作させる。したがって、たとえば塵などが開閉を行う弁の入口に付着することによって異常が検出された場合などでは、弁の開閉動作を行うことで塵が取除かれ異常状態から回復することができる。さらに医療用空気乾燥装置は状態検出手段の出力に基づいて制御手段が異常を検出した場合に、制御手段の指示によって行う電磁弁の開閉動作を予め定める回数繰返し行うので、１回だけ開閉動作を行うよりも塵などを取除くことができる確率が増加し、異常状態から回復することができる。
【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圧縮空気供給装置７１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１０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１０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１０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１０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】医療用空気乾燥装置４１の構成を示すブロック図である。
【図８】制御回路４６において行われる処理のフローチャートである。
【図９】医療用圧縮空気供給装置７１における集中制御装置４４で行われる処理を示したフローチャートである。
【図１０】本発明の第２実施例である医療用圧縮空気供給装置７７の構成を示すブロック図である。
【図１１】医療用圧縮空気供給装置７７の集中制御回路７８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圧縮機
５一次空気タンク
１０，８０医療用空気乾燥装置
４０共通空気タンク
４４集中制御回路
５１，５２減圧弁
５３取出口
７１，７７医療用圧縮空気供給装置
７４，７５圧力センサ[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a medical compressed air supply device used in the medical field.
[0002]
[Prior art]
Hospitals require a higher than normal pressure of the therapeutic air to be administered to patients for breathing or to drive artificial respirators etc. and the driving air to drive surgical machines .
[0003]
Since each of the above-mentioned air is required to be oil-free and water-free air, the air is compressed to a high pressure state by a compressor that prevents oil from entering the supply air, and the water is absorbed. Moisture contained in the air is removed using a medical air drying apparatus provided with an adsorbent cylinder in which an adsorbent is sealed. In the medical air drying apparatus, since the number of adsorbents that adsorb moisture is finite, a plurality of adsorption cylinders are prepared to continuously obtain dry air, and the adsorption of water and the regeneration of the adsorbent are alternately performed. Need to be done.
[0004]
One of the methods for regenerating the adsorbent is PSA (Pressure Swing Adsorption). This utilizes the property of one of the properties of the adsorbent that the amount of adsorption is large when the pressure is high and that the adsorption is little when the pressure is low. In a medical air drying apparatus that regenerates an adsorbent by the PSA method, the pressure at the time of adsorption is, for example, 0.5 to 0.7 MPa when used for treatment, and is higher when used for driving. It becomes. Methods for performing desorption regeneration based on the PSA method include a method in which the pressure is reduced to atmospheric pressure to remove moisture, and a method in which the pressure is reduced by evacuating the adsorption column to remove moisture. In either method, a part of the dry air is flowed as a purge gas to the adsorption cylinder being regenerated in order to promote the desorption of moisture adhering to the adsorbent.
[0005]
Assuming that the dew point under the pipe pressure of the air supplied to the adsorption column is 40 ° C. when the medical air drying apparatus is supplying the maximum consumption amount, the amount of dry air flowing for purging through the adsorption column during regeneration is the maximum. It amounts to 10 to 20% of the amount of dry air consumed. In a medical air drying apparatus, 10 to 20% of the maximum consumption of dry air is always fixedly purged so that the adsorbent can be sufficiently regenerated even when the maximum consumption is supplied. ing.
[0006]
Compressed air supplied for medical use is an important thing that is directly relevant to life and must be kept uninterrupted even for a short time, but the production of compressed air is performed by mechanical devices Therefore, it is difficult to eliminate the probability of occurrence of a failure.
[0007]
A medical air drying device that regenerates an adsorbent by the PSA method is configured to include many solenoid valves in the device. Therefore, if the solenoid valve fails or power supply stops, the solenoid valve closes. The compressed air is not supplied to the downstream side of the medical air drying apparatus.
[0008]
When actually used in a hospital, the medical air drying apparatus is provided as a medical compressed air supply device together with a compressed air supply source and the like. The conventional medical compressed air supply device includes a plurality of medical air drying devices. When a failure occurs in one medical air drying device, the operation of the medical air drying device is manually controlled to stop. I have.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the medical compressed air supply device as described above, when a failure occurs in the operating medical air drying device, the medical air drying device in which the failure has occurred is manually stopped before another medical air drying device is stopped. Since the operation of the drying device is started, the supply of the dry air is interrupted. Therefore, when a failure occurs in the operating medical air drying device in the medical compressed air supply device, the failed medical air drying device is automatically stopped and another medical air drying device is activated. It is necessary to keep the supply of dry air uninterrupted.
[0010]
In addition, the stopped medical air drying apparatus must be disconnected from the piping system to which the compressed air is supplied so as not to affect other devices in the medical compressed air supply apparatus. Furthermore, the pressure of the compressed air must not be reduced downstream of the medical air drying device when the failed medical air drying device is stopped and another medical air drying device is activated. .
[0011]
An object of the present invention is to automatically stop the medical air drying apparatus in which a failure has occurred and start another medical air drying apparatus even when a failure has occurred in the operating medical air drying apparatus, An object of the present invention is to provide a medical compressed air supply device capable of supplying dry compressed air without interruption.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a compressed air supply,
A plurality of medical air drying devices connected in parallel to the compressed air supply, drying and extracting compressed air from the compressed air supply,
Centralized control means for controlling the operation and stop of the compressed air supply source and the medical air drying devices, and
Each of the medical air drying devices includes a plurality of dryers to which compressed air from the compressed air supply source is input, and a state of input of compressed air from the compressed air supply source to the dryer and drying from the dryer. State detection means for detecting an output state of air, and control means for controlling an operation state of the dryer and outputting an abnormality detection signal when detecting an abnormality in the operation state of the dryer based on an output of the state detection means. Respectively,
The control means performs a predetermined recovery operation when detecting an abnormality based on an output of the state detection means, and outputs an abnormality detection signal when the abnormality is not resolved after the recovery operation,
The centralized control means, when an abnormality detection signal is input from the control means of the operating medical air drying apparatus, instructs the control means of the medical air drying apparatus to stop the operation, the remaining stop This is a medical compressed air supply device characterized by instructing a control means of a certain medical air drying device to start operation.
Further, the invention is characterized in that the control means performs an opening / closing operation of a solenoid valve included in the dryer as the predetermined recovery operation.
Further, the invention is characterized in that the control means repeats the opening and closing operation of the solenoid valve a predetermined number of times.
[0013]
[Action]
According to the present invention, the medical compressed air supply device includes the input state of compressed air to the dryer and the output state of dry air from the dryer in the operating medical air drying device in the medical air drying device. When the abnormality detection signal output from the control means included in the medical air drying apparatus is input to the centralized control means based on the output of the state detection means, the centralized control means The control means of the medical air drying apparatus is instructed to stop the operation, and the control means of the remaining stopped medical air drying apparatus is instructed to start the operation. Therefore, when an abnormality occurs in the medical air drying apparatus, the control unit outputs an abnormality detection signal to the centralized control unit based on the output of the state detection unit, and the centralized control unit outputs the medical air in which the abnormality has occurred. The control unit of the drying apparatus is instructed to stop the operation, and the control unit of the remaining stopped medical air drying apparatus is instructed to start the operation. When the control unit detects an abnormality based on the output of the state detection unit, the medical air drying apparatus performs a predetermined recovery operation in accordance with an instruction from the control unit, and outputs an abnormality detection signal when the abnormality is not resolved after the recovery operation. Therefore, when an abnormality occurs in the medical air drying apparatus, a predetermined recovery operation is performed according to an instruction of the control means in the medical air drying apparatus, and an abnormality detection signal is output when the abnormality is not resolved even after performing the recovery operation. I do.
[0014]
Also preferably, when the control means detects an abnormality based on the output of the state detecting means, the medical air drying apparatus opens and closes all the solenoid valves included in the medical air drying apparatus as a predetermined recovery operation instructed by the control means. Let it work. Therefore, when an abnormality occurs in the medical air drying device, all the solenoid valves in the medical air drying device open and close according to an instruction from the control means in the medical air drying device.
[0015]
Preferably, the medical air drying apparatus repeats a predetermined number of times of opening and closing the solenoid valve, which is the predetermined recovery operation performed when the control unit detects an abnormality based on the output of the state detection unit. Therefore, when an abnormality occurs in the medical air drying device, all the solenoid valves in the medical air drying device perform opening and closing operations a predetermined number of times in accordance with an instruction of the control means in the medical air drying device.
[0020]
【Example】
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a medical compressed air supply device 71 according to a first embodiment of the present invention. The medical compressed air supply device 71 includes a compressed air generation source 72, medical air drying devices 10 and 80 surrounded by a two-dot chain line, a common air tank 40, a centralized control circuit 44, and a decompression unit 73. It consists of.
[0021]
The compressed air generation source 72 includes the compressors 1, 2, 3, the primary air tank 5, and a pressure sensor 74. The compressed air generation source 72 includes a plurality of (three in this embodiment) compressors, and is configured to supply the maximum consumption even if one of the compressors fails, for example. Each compressor has a structure in which oil is not mixed into the supplied compressed air. The operation method of each compressor will be described later. The compressed air generated by the compressors 1, 2, 3 is supplied to a primary air tank 5 through a pipe 4 and stored in the air tank 5. The pressure sensor 74 measures the pressure of the primary air tank 5 and outputs it to the central control circuit 44.
[0022]
The compressed air generated in the compressed air generation source 72 is supplied to the medical air drying apparatus 10 through the primary pipe 6 and the hand valve 7, and the compressed air in the medical air drying apparatus 10 is described later. Water is adsorbed and removed. The compressed air from which the moisture has been removed is supplied to the common air tank 40 via the hand valves 34 and 60. After the compressed air is temporarily stored in the common air tank 40, it is supplied to the pressure reducing unit 73 via the hand valve 35. The pressure of the compressed air is reduced to a predetermined pressure in the pressure reducing section 73, and the compressed air is supplied from the outlet 53 to each ward.
[0023]
The medical compressed air supply device 71 includes a medical air drying device 80 having the same configuration as the medical air drying device 10 in parallel with the medical air drying device 10. The compressed air generated in the compressed air generation source 72 is supplied to the medical air drying device 80 through the primary pipe 6 and the hand valve 8, and, similarly to the medical air drying device 10, the medical air drying device 80. Is removed by suction and supplied to the common air tank 40 via the hand valves 36 and 60. The steps after the common air tank 40 are the same as those of the medical air drying apparatus 10 described above.
[0024]
When both the medical air drying devices 10 and 80 in the medical compressed air supply device 71 fail, a control signal is output from the central control circuit 44 via the signal line 43 and the electromagnetic valve 39 is opened. When the medical air drying devices 10 and 80 are out of order, compressed air is supplied from the compressed air generation source 72 to the common air tank 40 via the primary pipe 6, the hand valve 9, the electromagnetic valve 39, and the hand valves 38 and 60. When performing maintenance or the like of the common air tank 40, the hand valve 60 and the hand valve 35 are closed. In this case, the compressed air that has passed through the hand valves 34, 36, 38 is supplied to the pressure reducing unit 73 via the hand valve 37.
[0025]
In the medical compressed air supply device 71, hand valves whose opening and closing are manually controlled before and after each device are provided, and when a failure occurs in each device, the hand valves before and after the device are closed. This allows repair or replacement without affecting the operation of the medical compressed air supply device 71. When the medical compressed air supply device 71 is in operation and no failure occurs in any of the devices, all hand valves are open.
[0026]
The compressed air supplied to the pressure reducing unit 73 is sent to the filter 49 via the hand valve 45, fine dust and the like are removed by the filter 49, the pressure is adjusted by the pressure reducing valve 51, and the pressure is adjusted via the hand valve 47. Further, it is supplied to each ward from the outlet 53 via the tertiary piping 56. The decompression unit 73 is provided with another pipe line in the same manner as the above-described pipe line. Similarly to the above-described case, the compressed air supplied to the pressure reducing unit 73 is reduced in pressure by the pressure reducing valve 52 through the filter 50 through the hand valve 46, and is further adjusted through the hand valve 48 and the tertiary pipe 56. It is supplied to each ward from the outlet 53. In this way, by providing two paths having the same configuration, the supply of dry air is not interrupted when one of the pressure reducing valves 51 and 52 fails or when the filters 49 and 50 are replaced. ing.
[0027]
The pressure reducing valve 51 and the pressure reducing valve 52 reduce the pressure of the compressed air supplied to the pressure reducing unit 73 to 0.42 MPa when used for treatment and to 1.1 MPa when used for driving.
[0028]
The centralized control circuit 44 is connected to the control circuit 22 of the medical air drying apparatus 10 by a signal line 41, and is connected to the control circuit 92 of the medical air drying apparatus 80 by a signal line 42. The centralized control circuit 44 controls the opening and closing of the solenoid valve 39 by the signal line 43. Further, the central control circuit 44 controls the operation of the medical compressed air supply device 71 according to the input signal. The processing performed in the central control circuit 44 will be described later.
[0029]
The common air tank 40 temporarily stores dry air generated by the medical air drying device 10 or the medical air drying device 80. The common air tank 40 is provided upstream of the decompression unit 73, and stores more dry air than depressurized and then stored in order to store dry air in a compressed state before decompression. be able to. Since the dry air is stored in the common air tank 40, during a self-recovery operation as described later, or until the emergency generator supplies electricity after a power failure, or when one medical air drying device fails. Even when the supply of the dry air is temporarily interrupted, for example, when the remaining medical air drying apparatus that is stopped when the apparatus is stopped, the supply of the dry air can be compensated for by the dry air stored in the common air tank 40.
[0030]
In the medical compressed air supply device 71, when the power supply is cut off due to a power failure or the like, the electromagnetic valves of the medical air drying devices 10 and 80 are all closed and stopped, and the supply of the dry compressed air is stopped. In addition, the supply of compressed air that is not dehumidified also stops because each compressor also stops. When the equipment is actually installed in a hospital, an emergency power supply such as a private power generator is prepared to cope with the above-mentioned emergency, but it takes about 40 seconds for the power to be supplied from the emergency power supply. Needs time. The capacity of the common air tank 40 is determined so that each device of the medical compressed air supply device 71 is operated again by the emergency power supply and dry air can be supplied to the hospital room until compressed air is supplied. .
[0031]
The medical air drying device 10 includes a filter 11, a plurality of electromagnetic valves 15 to 18, 19, 20, 24 to 26, adsorption cylinders 13, 14, a control circuit 22, and a silencer 23. .
[0032]
The compressed air supplied from the compressed air generation source 72 to the medical air drying apparatus 10 is supplied to the filter 11 via the hand valve 7. The hand valve 7 is a valve whose opening and closing are manually controlled, and is kept open when the medical air drying apparatus 10 is operating normally, and is closed when an abnormality occurs. The compressed air introduced into the medical air drying device 10 is subjected to removal of dust and water droplets by the filter 11. The compressed air from which dirt and water droplets have been removed is supplied to the adsorption column 13 via the electromagnetic valve 15, where moisture is adsorbed in the adsorption column 13 to become dry air. The dry air generated in the adsorption cylinder 13 is supplied to the hand valve 34 via the electromagnetic valve 19.
[0033]
The adsorption cylinder 14 arranged in parallel with the adsorption cylinder 13 has the same structure as the adsorption cylinder 13. Similarly to the adsorption cylinder 13, compressed air from which dust and water droplets have been removed by the filter 11 passes through the electromagnetic valve 17. Supplied. The compressed air is dried by the adsorption of water in the adsorption cylinder 14, and is supplied to the hand valve 34 through the electromagnetic valve 20.
[0034]
A silencer 23 is connected via a solenoid valve 15 to a pipe 30 connecting the solenoid valve 15 and the adsorption cylinder 13. Similarly, a silencer 23 is connected via a solenoid valve 18 to a conduit 31 connecting the solenoid valve 16 and the adsorption cylinder 14. The silencer 23 reduces sound generated due to a sudden pressure change caused by opening each adsorption cylinder to atmospheric pressure when performing the desorption / regeneration step. Orifices 27, 28, and 29 having the same diameter are provided for a pipe line 32 connecting the adsorption cylinder 13 and the electromagnetic valve 19 and a pipe line 33 connecting the adsorption cylinder 14 and the electromagnetic valve 20 respectively. The conduits 56, 57, 58 are connected. The conduits 56, 57, 58 are provided with solenoid valves 24, 25, 26, respectively. In this embodiment, the diameters of the three orifices are the same, but orifices having different diameters may be used. The electromagnetic valves 24, 25, and 26 may be opened one by one, or a plurality of electromagnetic valves may be opened at the same time.
[0035]
The control circuit 22 individually controls all the solenoid valves included in the medical air drying apparatus 10. The control circuit 22 controls the opening and closing of the solenoid valves 15, 18, 19 and the solenoid valves 17, 16, 20 in pairs at predetermined times, for example, every two minutes. The flow rate of the air to be processed by the medical air drying apparatus 10 is determined based on the number of operating air conditioners, and the opening and closing of the solenoid valves 24, 25, and 26 are controlled to change the flow rate of the dry air for purging.
[0036]
The adsorption vessels 13 and 14 are filled with alumina and zeolite used as a water adsorbent in a pressure vessel, and the compressed air passes through the adsorption cylinder to adsorb moisture contained therein. When one of the adsorption columns is performing the process of adsorbing moisture, the other adsorption column performs the desorption / regeneration process of water, and alternately performs the two processes. At the time of the desorption regeneration step, the solenoid valve 16 or the solenoid valve 18 is opened, and the pressure in the adsorption cylinder is reduced to atmospheric pressure. At high pressure, the adsorbent adsorbs water by the water adsorbing power of the adsorbent, but at low pressure, the water adsorbing power weakens and desorbs water. The desorbed water is released into the atmosphere as water vapor, and the adsorbent is regenerated. Furthermore, by introducing a part of the dry air created in one adsorption column to the other adsorption column during the regeneration step, the desorption of water is promoted by lowering the water partial pressure. The adsorbent is almost completely regenerated by the desorption regeneration step. For this reason, the adsorption step can be always performed in one of the adsorption columns, so that the supply of the dry air is not interrupted.
[0037]
The operation of the medical air drying apparatus 10 and the compressors 1, 2, and 3 configured as described above will be described with reference to the flowcharts of FIGS. The operation of the compressors 1, 2, and 3 is controlled based on the automatic alternating following operation method.
[0038]
In the automatic alternating follow-up operation method, means for controlling the compressors 1, 2, and 3 (the central control circuit 44 in the present embodiment) is provided in a conduit through which air to be processed passes (the primary air tank 5 in the present embodiment). The pressure is monitored, and when the pressure drops below a predetermined value (1.225 MPa in this embodiment), the first unit is operated, and if the pressure in the conduit increases by starting the first unit, only the first unit is operated. Driving. Here, when the pressure in the conduit further decreases for a certain period of time, the operation of the second and third units is started to increase the pressure in the conduit. In addition, the compressors are operated alternately in order so that the use states of the compressors become equal.
[0039]
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of each of the compressors 1, 2, and 3. In the flowchart shown in FIG. 2, the operation of the compressor is determined by checking the pressure of the air tank 5. First, in step s1, it is determined whether the pressure in the air tank 5 is 1.225 MPa or less. If the pressure in the air tank 5 exceeds 1.225 MPa, the process of step s1 is repeated. If the determination in step s1 is affirmative, that is, if the pressure in the air tank 5 is 1.225 MPa or less, the process proceeds to step s2, and the compressor is newly started. In the following step s3, it is determined whether the pressure in the air tank 5 is 1.176 MPa or less. If the pressure in the air tank 5 is 1.176 MPa or less, it is determined in step s4 whether all the compressors have been started. If there is a compressor that has not been started, the process proceeds to step s5, and a spare non-started compressor is started. After starting the preliminary compressor, the processing from step s3 is performed again. If all the compressors have been started, the processing from step s3 is repeated.
[0040]
If the determination in step s3 is negative, that is, if the pressure in the air tank 5 exceeds 1.176 MPa, the process proceeds to step s6, and it is determined whether the pressure in the air tank 5 is 1.372 MPa or more. When the pressure of the air tank 5 is 1.372 MPa or more, the process proceeds to step s7, and the other compressors except one are stopped. After stopping the compressor, the process from step s1 is repeated again. If the determination in step s6 is negative, that is, if it is determined that the pressure in the air tank 5 is less than 1.372 MPa, the processing from step s3 is performed again.
[0041]
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the medical air drying apparatus 10. In step r1, it is determined whether or not an operation start instruction has been issued from an operation panel (not shown). If the operation instruction has been issued, the process proceeds to step r2, where the control circuit 22 starts the operation of the medical air drying apparatus 10. Let it. In the following step r3, it is determined whether or not two or more of the compressors 1, 2, 3 are operating. If the determination in step r3 is affirmative, that is, if two or more compressors are operating, in step r4, the flow rate of the dry air for purging is set to a flow rate corresponding to the air flow rate for the number of operating compressors.
[0042]
In step r5, it is determined whether or not an instruction to stop the operation has been issued. If the instruction has been issued, the processing is terminated. If the instruction has not been issued, the processing from step r3 is performed again. If the determination in step r3 is negative, that is, if only one compressor is operating, in step r6, the flow rate of the dry air for purging is set to a flow rate corresponding to the flow rate of air for one compressor, Proceed to step r5. The processing after step r5 is as described above.
[0043]
If the determination in step r1 is negative, that is, if the driving instruction has not been issued, the process ends.
[0044]
FIG. 4 is a timing chart showing the operation of each solenoid valve in the medical air drying apparatus 10. The reference numerals of the solenoid valves correspond to those of the solenoid valves in FIG. When each signal is at a high level, the respective solenoid valve is open, and when each signal is at a low level, the respective solenoid valve is closed.
[0045]
In a period w1 from time t0 to time t1, the solenoid valves 15, 18, and 19 are opened, and the solenoid valves 16, 17, and 20 are closed. That is, in the period w1, the suction tube 13 performs the suction process, and the suction tube 14 performs the regeneration process. Further, since the electromagnetic valves 24 and 25 are open at the time t0, the air for purging is introduced into the adsorption cylinder 14 during the regeneration process.
[0046]
In a period w2 from time t1 to time t2, the solenoid valves 15, 18, and 19 are closed, and the solenoid valves 16, 17, and 20 are opened. That is, in the period w2, the adsorption cylinder 13 performs the regeneration step, and the adsorption cylinder 14 performs the adsorption step. A period w11 of performing the adsorption step and the regeneration step from time t0 to time t2, which is a combination of the period w1 and the period w2, is a cycle period according to the flow rate of the air to be processed.
[0047]
FIG. 5 is a timing chart showing the operation of each solenoid valve when the flow rate of the air to be processed increases in the medical air drying apparatus 10. The state of the solenoid valve according to the reference number and signal level of the solenoid valve is the same as in FIG.
[0048]
In a period w3 from time t10 to time t11, the solenoid valves 15, 18, and 19 are closed, and the solenoid valves 16, 17, and 20 are opened. That is, in the period w3, the suction tube 13 performs the regeneration process, and the suction tube 14 performs the suction process. At time t10, the solenoid valve 24 is opened, and air for purging is introduced into the adsorption column 13 during the regeneration process.
[0049]
In a period w4 from time t11 to time t12, the solenoid valves 15, 18, and 19 are opened, and the solenoid valves 16, 17, and 20 are closed. That is, in the period w4, the suction tube 13 performs the suction process, and the suction tube 14 performs the regeneration process. A period w12 from time t10 to time t12, which is a combination of the period w3 and the period w4, is a cycle period according to the flow rate of the air to be processed.
[0050]
At time t12, it is assumed that the flow rate of the air processed by the medical air drying apparatus 10 has doubled. Since the flow rate of the air processed by the air drying device 10 has increased, the amount of moisture adsorbed per unit time has increased. Since there is a limit to the amount of water that can be adsorbed in each adsorption column, the time of one process is shortened, and the period is w5 from time t12 to time t13. In the period w5, the solenoid valves 15, 18, and 19 are closed, and the solenoid valves 16, 17, and 20 are opened. In the period w5, the adsorption cylinder 13 performs the regeneration step, and the adsorption cylinder 14 performs the adsorption step. Therefore, one cycle period is a period w13 obtained by adding the period w6 from time t13 to time t14 and the period w5. At time t12, the solenoid valve 25 is opened to increase the flow rate of the air to be purged to the adsorption cylinder in order to sufficiently regenerate the adsorption cylinder during the regeneration step in the shortened cycle period. As described above, one cycle period is shortened by increasing the flow rate of the air to be processed.
[0051]
FIG. 6 is a timing chart showing the operation of each solenoid valve when the flow rate of the air to be processed in the medical air drying apparatus 10 is reduced. The state of the solenoid valve according to the reference numerals and signal levels of the solenoid valve is the same as in FIGS.
[0052]
In a period w7 from time t20 to time t21, the solenoid valves 15, 18, and 19 are opened, and the solenoid valves 16, 17, and 20 are closed. That is, in the period w7, the suction tube 13 performs the suction process, and the suction tube 14 performs the regeneration process. Since the flow rate of the air to be processed is large, the solenoid valves 24, 25, and 26 are all opened, and the maximum amount of air for purging is sent. During a period w8 from time t21 to time t22 having the same length as the period w7, the solenoid valves 15, 18, 19 are closed, and the solenoid valves 16, 17, 20 are opened. Therefore, in the period w8, the adsorption cylinder 13 performs the regeneration step, and the adsorption cylinder 14 performs the adsorption step. A period w14, which is a combination of the period w7 and the period w8, is one cycle period according to the flow rate of the air to be processed.
[0053]
At time t23, it is assumed that the flow rate of the air to be processed by the medical air drying apparatus 10 is reduced to one third. After time t23, a period during which each step is performed is a period w9 from time t23 to time t25. Further, a period w10 and a period w9 from time t25 to time t26 have the same length. A period w15, which is a combination of the period w9 and the period w10, is a one-cycle period corresponding to the reduced flow rate of the air to be processed. Although the flow rate of the air for purging is reduced along with the flow rate of the air to be treated, the flow rate of the air for purging is also reduced. Supply the same flow of purge air. At time t24, it is determined that sufficient purging has been performed, the solenoid valves 25 and 26 are closed, and only the solenoid valve 24 is open, and the flow rate of the purge air decreases. As described above, the change in the flow rate of the dry air is delayed by the period w7 which is a part of the period w14 which is one cycle period before the flow rate of the air to be processed changes.
[0054]
As described above, the flow rate of the dry air for purging is changed by increasing or decreasing the flow rate of the air to be processed in the medical air drying apparatus 10, so that the dry air is further introduced into the sufficiently regenerated adsorption column. Waste can be reduced. Further, when the flow rate of the air to be treated in the medical air drying apparatus 10 decreases, the decrease in the flow rate of the dry air for purging is delayed, so that moisture remains in the adsorption column in the regeneration step in an adsorbed state. do not do.
[0055]
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a medical air drying device 114 which is another example of the configuration of the medical air drying device 10.
[0056]
In the medical air drying device 114, the same components as those of the medical air drying device 10 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0057]
The medical air drying device 114 is characterized in that a flow meter 115 for measuring the processing air flow rate is provided on the upstream side of the filter 11, and that a pipe 116 connecting the adsorption column 13 and the adsorption column 14 has a mass. That is, a flow control device 117 is provided.
[0058]
The control circuit 118 individually controls all the solenoid valves included in the medical air drying device 114 and controls the throttle of the mass flow controller 117 according to the flow rate measured by the flow meter 115. . The mass flow controller 117, which is a flow rate changing unit, can linearly control the flow rate of the dry air for purging in accordance with the processing air amount of the medical air drying apparatus 114. The flow meter 115, which is a flow rate detecting means, detects the flow rate of the air to be processed by measuring the pressure difference at a position across an orifice provided in the conduit.
[0059]
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the medical air drying apparatus 114. In the flowchart shown in FIG. 8, first, in step q0, the flow rate of the air supplied to the medical air drying apparatus 114 is measured using the flow meter 115. In the following step q1, it is determined whether or not air is being supplied to the medical air dryer 114 based on the measurement value of the flow meter 115. If the air is supplied, the process proceeds to step q2. If the air is not supplied, the process ends because the medical air drying device 114 is stopped.
[0060]
In step q2, the flow rate of the currently supplied air is compared with the flow rate of the air supplied at the time of the previous measurement based on the measurement value of the flow meter 115, and the current flow rate of the air is compared with the flow rate of the air at the previous measurement. If equal or greater, proceed to step q3. In step q3, the flow rate of the current air is compared with the flow rate of the air at the time of the previous measurement in the same manner as in step q2. If the flow rate of the current air is larger than the flow rate of the air at the time of the previous measurement, the flow proceeds to step q3. Proceed to q4.
[0061]
In step q4, since it is determined that the flow rate of the air supplied in step q3 has increased, the throttle of the mass flow controller 117 is opened, and the flow rate of the dry air for purging flowing to the adsorption column performing the desorption / regeneration step is reduced. increase. In the following step q5, it is determined whether or not the flow rate of the dry air flowing to the adsorption column during the desorption / regeneration process for purging is an appropriate amount. If the flow rate of the dry air for purging is an appropriate amount, the processing from step q1 is performed again, and if not, the processing from step q4 is repeated.
[0062]
If the determination in step q3 is denied, that is, if the current air flow rate is equal to the air flow rate at the time of the previous measurement, the process from step q1 is continued in step q6 while the throttle of the mass flow controller 117 is kept. Do it again.
[0063]
If the determination in step q2 is negative, that is, if the air flow rate at the time of the previous measurement is larger than the current air flow rate, the process proceeds to step q7, and a sufficient amount of dry air is purged after the flow rate is reduced. You have determined whether or not. If a sufficient amount of dry air has not been purged, the process of step q7 is repeated.
[0064]
If a sufficient amount of the dry air has been purged, the process proceeds to step q8, where the throttle of the mass flow controller 117 is reduced to reduce the flow rate of the dry air for purging. In the following step q9, it is determined whether or not the flow rate of the dry air flowing through the adsorption column during the desorption / regeneration process for purging is an appropriate amount. If the flow rate of the dry air for purging is an appropriate amount, the processing from step q1 is repeated, and if not, the processing from step q8 is performed again.
[0065]
In the medical air drying device 10 provided in the medical compressed air supply device 71, as a means for detecting an abnormality of the medical air drying device 10, a pressure sensor 12 is provided on an upstream side with respect to the adsorption cylinders 13 and 14. The pressure sensor 21 is provided on the downstream side with respect to the adsorption tubes 13 and 14. The measurement value output from each pressure sensor is input to the control circuit 22 to detect an abnormality in the pressure of the medical air drying apparatus 10.
[0066]
That is, when the solenoid valve 15 or the solenoid valve 17 is abnormal and does not open in the closed state, the pressure sensor 12 indicates a high pressure because there is no flow destination of the compressed air, and the pressure sensor 21 indicates the compressed air to flow. Is not flowing, indicating a low pressure, and an abnormality is detected. If the electromagnetic valve 15 or the electromagnetic valve 17 is opened and not closed, the compressed air is sent to the adsorption cylinders. Since the gas is exhausted to the atmosphere via the valve 18, the pressure sensor 12 indicates a low pressure, and the pressure sensor 21 on the secondary side also indicates a low pressure, and an abnormality is detected.
[0067]
If the electromagnetic valve 16 or the electromagnetic valve 18 for exhaust is closed and is not opened, when the compressed air is sent again to the suction cylinder in which the pressure is not released in the closed state, the pressure sensor 12 is normally used. It is detected that the pressure rises after a pressure drop to a certain pressure in step 2, but it is detected as abnormal because there is no pressure increase. If the electromagnetic valve 16 or the electromagnetic valve 18 is open and not closed, the compressed air supplied to the adsorption column flows from the exhaust electromagnetic valve that is open to the silencer 23, and the pressure increases. Pressure sensor 12 indicates low pressure. At the same time, since the compressed air does not flow to the secondary side, a low pressure is detected by the pressure sensor 21 on the secondary side.
[0068]
Next, when the solenoid valve 19 or the solenoid valve 20 on the outlet side is not opened in the closed state, the pressure sensor 12 detects a high pressure because there is no flow destination of the compressed air, and the pressure sensor 21 on the secondary side is Low pressure is detected because dry air does not come out. If the solenoid valve 19 or the solenoid valve 20 is open and not closed, the dried compressed air supplied to the adsorption column during the regeneration process normally flows to the secondary side. The pressure sensor 21 on the next side indicates a high pressure.
[0069]
As described above, the control circuit 22 detects an abnormality by comparing the difference between the value measured by the pressure sensors 12 and 21 and the value in a predetermined range. When the control circuit 22 detects an abnormality, in most cases, dust adheres to the solenoid valves and air leakage occurs. Therefore, the control circuit 22 performs a self-recovery operation and applies pressure to each solenoid valve. While the opening / closing in a short time is repeated a fixed number of times, for example, 6 cycles, the failure is recovered by blowing off dust adhering to the valve section.
[0070]
During the self-recovery operation, a large amount of air is released to the atmosphere and the pressure drops because all the solenoid valves perform the opening and closing operations. The supply of the dried compressed air is also stopped, and the pressure of the compressed air is reduced. However, since the common air tank 40 is provided, a sharp decrease in the pressure can be avoided.
[0071]
After the self-recovery operation, the normal operation is performed if the pressure recovers. If the pressure does not recover, the control circuit 22 outputs an abnormality detection signal to the central control circuit 44 via the signal line 41. The central control circuit 44 stores the input abnormality detection signal individually for each medical air drying apparatus, and outputs a signal instructing operation and stop of each medical air drying apparatus according to the stored information to each medical air drying apparatus. To the control circuit of the air drying unit.
[0072]
FIG. 9 is a flowchart showing the processing of the centralized control circuit 44 in the medical compressed air supply device 71. First, in step p1, the pressure is measured by the pressure sensors 12, 21, and 54 when the medical air drying apparatus 10 is operating, and the pressure is measured by the pressure sensors 82, 91, and 54 when the medical air drying apparatus 80 is operating. Is measured to determine whether an abnormal pressure has occurred. If a pressure abnormality has occurred, the self-recovery operation described above is performed in step p2. In the following step p3, it is determined whether or not the pressure has been recovered by the self-recovery operation. If the pressure remains abnormal even after performing the self-recovery operation, an abnormality detection signal is output to the centralized control circuit 44 in step p4. The centralized control circuit 44 stores and holds the number of times from the start to the end of the self-recovery operation performed by the medical air dryer as one self-recovery operation of the medical air dryer.
[0073]
In the following step p5, it is determined whether or not the self-recovery operation has been performed five times for each of the medical air drying apparatuses 10 and 80. If the number of times the self-recovery operation has been performed in the medical air drying device 10 or the medical air drying device 80 is less than five, the process proceeds to step p6, where a signal is output from the central control circuit 44, and the preliminary medical air drying is performed. The apparatus starts the apparatus and outputs a stop signal to the medical air drying apparatus in which an abnormality has occurred. The medical air drying device activated in step p6 is, for example, a medical air drying device 80 as a standby device if the medical air drying device 10 is operating, and a medical air drying device if the medical air drying device 80 is operating. The air drying device 10 is activated as a standby device. In Step p7, the medical air drying apparatus in which the abnormality has occurred is stopped, and all the electromagnetic valves in the apparatus are closed. The electromagnetic valves of the medical air drying apparatus in which the abnormality has occurred are all closed, and the processing from step p1 is performed again.
[0074]
If the determination in step p5 is affirmative, that is, if the self-recovery operation is performed five times for each of the medical air drying devices 10 and 80, the process proceeds to step p9 and the solenoid valve 39 serving as the bypass valve is turned off. Open and stop devices other than the compressed air generation source 72 in the medical compressed air supply device 71. Further, a failure signal is output to a centralized board (not shown).
[0075]
If the judgment in step p1 is negative, that is, if no abnormal pressure is found in the pressure sensors 12, 21, 54 or the pressure sensors 82, 91, 54, and if the judgment in step p3 is positive, that is, if the self When the pressure is recovered by the recovery operation, it is determined that the abnormality has not occurred or has been resolved, and the process proceeds to step p8 to perform the normal operation.
[0076]
In the medical compressed air supply device 71, when the centralized control circuit 44 stops the abnormal medical air drying device, the electromagnetic valve in the medical air drying device remains open. The solenoid valve is configured so that the compressed air does not leak to the atmosphere.
[0077]
For example, in the medical air drying device 10, the pipe through which the compressed air escapes to the atmosphere is, when viewed from the upstream side of the medical air drying device 10, passing through the electromagnetic valves 15 and 16 to the silencer 23, When the vehicle escapes to the silencer 23 via the solenoid valves 17, 19, 20, and 18, and when the vehicle escapes to the silencer 23 via the electromagnetic valves 17, 20, 19, and 16. And Further, when viewed from the downstream side, there are cases where the vehicle escapes to the silencer 23 via the electromagnetic valves 19 and 16 and cases where the vehicle escapes to the silencer 23 via the electromagnetic valves 20 and 18.
[0078]
As described above, in order for the compressed air to flow to the silencer 23 released to the atmosphere, at least two electromagnetic valves must be passed. Therefore, if all the solenoid valves are normally closed solenoid valves that are closed when the power is cut off, centralized control will be performed as long as there is no trouble that both solenoid valves arranged in series remain open. When the medical air drying apparatus is stopped by a stop signal from the circuit 44, the medical air drying apparatus can be cut off so as not to affect the medical compressed air supply apparatus 71, that is, a configuration having a so-called self-cutoff function can be adopted.
[0079]
As described above, according to the present embodiment, when a pressure abnormality occurs in each medical air drying device due to a failure of a solenoid valve or the like, the control circuit is referred to as an automatic recovery operation by a signal from a pressure sensor provided for each device. The opening and closing movement of the solenoid valve is performed several times in all solenoid valves in the medical air drying apparatus. At this time, even if a pressure abnormality is detected due to air leakage due to foreign matter being caught in the valve portion of the solenoid valve, the solenoid valve is repeatedly opened and closed while applying pressure, so that foreign matter attached to the valve portion that opens and closes is applied. Can be blown off and can be restored to a normal state.
[0080]
Further, according to the present embodiment, if the abnormal pressure is not recovered even after performing the automatic recovery movement a predetermined number of times in each medical air drying apparatus, the central control circuit 44 stops the operation in each medical air drying apparatus. A signal is output, and the medical air drying apparatus closes all solenoid valves in the apparatus and disconnects itself from the compressed air piping system of the medical compressed air supply device 71. At the same time, the central control circuit 44 outputs an activation signal to another medical air drying device. Therefore, even if an abnormality that cannot be recovered even by the automatic recovery movement occurs, the compressed air is discharged unless the two solenoid valves connected in series in the pipeline until the compressed air is discharged to the outside simultaneously fail. Does not leak outside.
[0081]
Further, according to the present embodiment, the common air tank 40 is provided on the medical compressed air supply device 71 on the upstream side of the pressure reducing unit 73. Therefore, even if the supply of dry compressed air is stopped during the automatic recovery operation and after the failed device is stopped and before the other device starts operating normally, the loss of the compressed air is prevented. be able to.
[0082]
FIG. 10 is a block diagram showing a structure of a medical compressed air supply device 77 according to a second embodiment of the present invention. In the medical compressed air supply device 77, the same components as those of the medical compressed air supply device 71 shown in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0083]
A feature of the medical compressed air supply device 77 in the present embodiment is that pressure sensors 75 and 76 for measuring the pressure of the common air tank 40 are provided, and the medical compressed air is supplied by the pressure between the primary air tank 5 and the common air tank 40. That is, the operation control of the supply device 77 is performed. The values of the pressures of the primary air tank 5 and the common air tank 40 measured by the pressure sensors 74, 75, and 76 are input to the central control circuit 78, and the medical compressed air supply device 77 is controlled.
[0084]
When the compressor is operating as shown in the flowchart of FIG. 2, there is an energy saving operation method shown in FIG. 11 other than FIG. First, in step u1, the pressure sensor 74 attached to the primary air tank 5 determines whether the pressure in the primary air tank 5 is 1.372 MPa or more. If the pressure in the air tank 5 is equal to or higher than 1.372 MPa, the process proceeds to step u2. If the pressure is lower than 1.372 MPa, step u1 is repeated. At step u2, the operation of the medical air drying device is stopped by closing all the solenoid valves of the operating medical air drying device.
[0085]
At step u3, the pressure sensor 75 attached to the common air tank 40 determines whether the pressure in the common air tank 40 is equal to or less than 1.225 MPa. If the pressure in the common air tank 40 is equal to or less than 1.225 MPa, the process proceeds to step u4. In step u4, processing is performed based on the flowcharts of FIGS. 2 and 3 described in the first embodiment.
[0086]
In step u5, it is determined whether the operation has been performed for 30 minutes based on the flowchart of FIG. Until the operation is continued for 30 minutes, the processing in step u5 is repeated, and after the operation is continued for 30 minutes, the processing from step u1 is performed again.
[0087]
If the determination in step u3 is negative, that is, if the value of the pressure sensor 75 is not less than 1.225 MPa, the pressure sensor 75 may be faulty. It is determined whether the value of 76 is 1.176 MPa or less. If the value of the pressure sensor 76 is not 1.176 MPa or less, the process of step u3 is repeated. If the value of the pressure sensor 75 is 1.225 MPa or less or the value of the pressure sensor 76 is 1.176 MPa or less, the process proceeds to step u4. The processing after step u4 is the same as the processing described above.
[0088]
In the flowchart shown in FIG. 11, when the processing of step u3 and step u6 is performed, the medical air drying apparatus is not activated until the pressure of the common air tank 40 becomes 1.225 MPa or 1.176 MPa or less. The air drying device does not release air during the desorption regeneration process. In particular, when medical air is hardly consumed in a hospital room, such as at night, the air is consumed only by leakage from the compressor, and the compressor is hardly operated. As a result, it is possible to reduce the electricity cost required for operating the compressor.
[0089]
In each of the embodiments, the description has been made mainly using the medical air drying apparatus 10. However, the case where the medical air drying apparatus 30 or the medical air drying apparatus 114 which is another configuration example is used. The same is true for
[0090]
In each of the embodiments, the medical compressed air supply device including two medical air drying devices has been described. However, a configuration including three or more medical air drying devices may be employed. .
[0091]
Further, in any of the embodiments, the instruction of the automatic recovery operation is performed by the control circuit in the medical air drying apparatus in which the abnormality has occurred, but may be performed by the central control circuits 44 and 78.
[0092]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when an abnormality occurs in the medical air drying device in the medical compressed air supply device, the medical air drying device in which the abnormality has occurred is stopped by the central control unit, and the remaining stoppage is performed. Since the start of operation is instructed to the inside medical air drying apparatus, it is possible to prevent the supply of dry air in the medical compressed air supply apparatus from being interrupted even if an abnormality occurs in the medical air drying apparatus. Further, when the control means detects an abnormality based on the output of the state detection means, the medical air drying apparatus performs a predetermined recovery operation in accordance with an instruction from the control means. Preferably, all the solenoid valves are opened and closed by the control means. Therefore, when an abnormality is detected, for example, when dust adheres to the inlet of the valve that opens and closes, the opening and closing operation of the valve removes dust and can recover from the abnormal state. Furthermore, when the control means detects an abnormality based on the output of the state detection means, the medical air drying apparatus repeats the opening and closing operation of the solenoid valve performed in accordance with the instruction of the control means a predetermined number of times. The probability that dust and the like can be removed increases as compared with the case where the operation is performed, and it is possible to recover from an abnormal state.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a medical compressed air supply device 71 according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for defining operations of compressors 1, 2, and 3;
FIG. 3 is a flowchart of a process for determining an amount to be purged in the medical air drying apparatus 10;
FIG. 4 is a timing chart showing the operation of each electromagnetic valve in the medical air drying apparatus 10.
FIG. 5 is a timing chart showing the operation of each solenoid valve when the flow rate of air to be processed in the medical air drying apparatus 10 increases.
FIG. 6 is a timing chart showing the operation of each solenoid valve when the flow rate of air to be processed in the medical air drying apparatus 10 is reduced.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a medical air drying device 41.
FIG. 8 is a flowchart of a process performed in a control circuit 46;
FIG. 9 is a flowchart showing a process performed by the centralized control device 44 in the medical compressed air supply device 71.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a medical compressed air supply device 77 according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart showing a process performed by a centralized control circuit 78 of the medical compressed air supply device 77.
[Explanation of symbols]
1,2,3 compressor
5 Primary air tank
10,80 Medical air dryer
40 common air tank
44 Centralized control circuit
51,52 Pressure reducing valve
53 Exit
71,77 Medical compressed air supply device
74,75 pressure sensor

Claims

A source of compressed air;
A plurality of medical air drying devices connected in parallel to the compressed air supply, drying and extracting compressed air from the compressed air supply,
Centralized control means for controlling the operation and stop of the compressed air supply source and the medical air drying devices, and
Each of the medical air drying devices includes a plurality of dryers to which compressed air from the compressed air supply source is input, and a state of input of compressed air from the compressed air supply source to the dryer and drying from the dryer. State detection means for detecting an output state of air, and control means for controlling an operation state of the dryer and outputting an abnormality detection signal when detecting an abnormality in the operation state of the dryer based on an output of the state detection means. Respectively,
The control means performs a predetermined recovery operation when detecting an abnormality based on an output of the state detection means, and outputs an abnormality detection signal when the abnormality is not resolved after the recovery operation,
The centralized control means, when an abnormality detection signal is input from the control means of the operating medical air drying apparatus, instructs the control means of the medical air drying apparatus to stop the operation, the remaining stop A compressed air supply device for medical use, which instructs control means of a certain medical air drying device to start operation.

The medical compressed air supply device according to claim 1, wherein the control unit performs an opening / closing operation of an electromagnetic valve included in the dryer as the predetermined recovery operation.

The medical compressed air supply device according to claim 2, wherein the control means repeats the opening and closing operation of the solenoid valve a predetermined number of times.