新型コロナウイルス感染症のパンデミックが始まってから 1 年に多くのことが起こったと言っても、これは壮大な出来事の控えめな表現であり、大量のデータを使用したハードウェア ハッカー コミュニティの初期の頃を思い出すのは困難です。 -生成された PPE 反応。、手作りの人工呼吸器など。しかし、初期の拡張段階でこの DIY 酸素濃縮装置を構築する試みが多すぎたという記憶はありません。
OxiKit と呼ばれる設計のシンプルさと有効性を考えると、このようなデバイスがこれまでにないのは奇妙に思えます。OxiKit は、モレキュラーシーブとして使用できる多孔質鉱物であるゼオライトを使用します。小さなビーズは、ホームセンターで購入した PVC パイプと継手で作られたシリンダーに詰められ、多数の電磁弁で制御される空気圧バルブを介してオイルフリーのエアコンプレッサーに接続されます。銅管コイル内で冷却された後、圧縮空気は酸素を通過させながら窒素を優先的に保持するゼオライトカラムを強制的に通過します。酸素の流れは分割され、一部はバッファータンクに流入し、もう一部は第 2 ゼオライト塔の出口に流入し、そこで強制的に吸着された窒素が放出されます。Arduino はバルブを制御してガスを交互に前後に流し、1 分あたり 15 リットルの 96% 純酸素を生成します。
OxiKit は市販の酸素発生器のように最適化されていないため、特に静かというわけではありません。しかし、これは商用ユニットよりもはるかに安価であり、ほとんどのハッカーにとって構築は簡単です。OxiKit の設計はすべてオープンソースですが、ツールキットや調達が難しい部品や消耗品 (ゼオライトなど) も販売しています。テクノロジーは非常に素晴らしいので、私たちはこのようなものを構築しようとします。高流量酸素源を用意するのも悪い考えではありません。
毎分 15 リットルは非常に印象的です。規模としては、通常の状況下で 7 人の命を維持するのに十分です (1 人あたり 2 リットル/分)。
私はいつもこれらがどのように機能するのか知りたいと思っていました。面白い。熱力学の法則にほとんど違反しているように見えますが、そうではありません。
これほど大量の酸素が生成されるので、この赤ちゃんを車のエンジンに吊るしたり、大きくしたりしたらどうなるのか知りたいです。亜硝酸塩のようなものかもしれません。生成された「純粋な」酸素がどこにも保管されるのではなく、エンジンの近くですぐに消費されるように設定できるため、これは非常に安全です。ただし、最初に車を調整する必要があります。裏目に出て…「まずいことになるよ」
酸素/プロパン、酸素/水素、酸素/アセチレンの溶接/ろう付け/切断に適していると思います。
はい、このビデオを見た後、YT が O2 濃縮器に関するダルバー ファーニーの提案ビデオをポップアップ表示しました。目的は、吹きガラス旋盤に必要な酸素燃料トーチを提供することです。独自にカスタマイズしたデジタル真空管を製造します。実際、そのうちの 6 つが組み合わされて 30 lpm の O2 が生成されます。
数千 RPM で動作する 2 リッター エンジンは、1 分ではなく 15 リッター エンジンを消費する可能性があると思います。しかし、これで吸気中の酸素レベルを十分なレベルまで高めることができるでしょうか?本当にわかりません
亜硝酸塩は、分解された亜酸化窒素分子ごとに窒素分子を放出し（酸素が消費されてもその体積を維持します）、有効酸素濃度を増加させるのと同じように（放出により熱も発生します）、亜硝酸塩はエネルギーを提供できます。純粋な酸素を送り込むことは、依然として体積を失い、エンジンブロックに発火する可能性のある問題に対処する必要があるため、それほど有益ではありません。
真剣にスケールアップする必要があります。2500 rpm の速度の 2 リッター自動車エンジンは、1 分あたり約 2.5 立方メートルの空気 (21% O²) を「吸い込み」ます。これは人間の安静時の約600倍です。人間が消費する呼吸量は O2 の約 25% ですが、車が消費する呼吸量は約 90% です。
また、非常に高温で溶けたピストンも燃焼します。混合燃料を傾けることにより、実際にはどのエンジンからもより多くのパワーを得ることができます。しかし、ピストンは熱の増加により溶けてしまいます。酸素含有量が低いと金属の溶解が防止されます。
通常の自動車のエンジンは空気の流れによって制限されており、空気中の酸素をすべて燃焼させたときに最大の出力を発揮します。これは、混合気をわずかに濃縮することによって達成されますが、ガソリンの一部は燃焼しません。最大出力が必要とされない限り、自動車のエンジンは通常、わずかに傾けて運転します。これは、燃料が豊富な運転は燃費の低下と炭化水素汚染の増加を意味するためです。
この機能を使用して出力を向上させたい場合は、エンジン コンピューターをだまして、同時に特定の割合の燃料を追加する方法が必要です。
空燃比を一定に保つことができれば、スロットルを数パーセントだけ開けるのとほぼ同じになります。
ただし、「数パーセント」を超えると（意図的に曖昧にしています…）、どれだけの空気が入るのか、どのくらいの燃料が流出するのかを制御するのか、速度に関係なく正しい点火時期を設定するのかというECUの能力の限界に達する可能性があります。とエアフローを使用していますか。
人を生かしておくために必要な流量は、その人の状態に大きく依存します。2 l/min は非常に簡単です。集中治療を必要とする多くの患者は、15 l/分を必要とします。
ただ酸素不​​足には注意してください。高濃度の酸素は多くのものを可燃性にし、多くのオイルや潤滑剤の自然発火を促進する可能性があります。そのため、オイルフリーコンプレッサーを使用しています。
これや他の多くの「直感的ではない」O2 処理方法は、特に圧力が増大している場合には、害を及ぼす可能性があります。
O2 をプレイしている場合は、Vance Harlow の Oxygen Hacker's Companion を使用できます (ナイトロックス ダイバーはすでにこのコンパニオンを持っている可能性があります): http://www.airspeedpress.com/newoxyhacker .html
私はその本を知りません、それはチューナーではなくユーザーです。ただし、ご参考までに、フォームが有効になり次第、コピーを注文します。
はい、言及します。PVC 圧縮空気の故障モードは破片爆発であるため、これらの圧力定格に注意してください。パイプの直径が増加すると、圧力定格は低下します。
1980 年代初頭、私はデビルビス酸素発生器をリースおよびサービスする医療機器リース会社で働いていました。当時、これらのユニットは小さなビール冷蔵庫ほどの大きさしかありませんでした。その内部構造の「ハードウェアストレージ」の性質をはっきりと覚えています。ふるい床が 4 インチの PVC パイプとカバーで作られていたことを今でも覚えています。そのため、このプロジェクトで説明されている構造は、以前の歴史的な (しかし明らかに実用的な) テクノロジーと一致しています。
コンプレッサーはピストン・ダイヤフラム両揺動式のため、圧縮空気中に油分が入りません。コンプレッサーヘッドのバルブは薄いステンレス鋼のリードです。
ストリームの並べ替えは機械的なタイマーによって行われ、Arduino は必要ありません。タイマーには、複数のカム ホイールを備えたシャフトを駆動する同期機構 (クロック ギア モーター) が備わっています。カム上にあるマイクロ スイッチがソレノイド バルブを作動させ、ガスを移動させます。
これらの機械の最大の敵は高湿度です。水分子の吸着によりふるい床が破壊されます。
私が会社を辞める直前に、デビルビスの競合他社 (名前は今では知りませんでした) からコンセントレーターの買収を開始し、会社は大きな進歩を見せました。より小型でより静かな新しい濃縮装置に加えて、同社はアルミニウム管を使用してふるい台も製造しました。チューブは、O リング用の機械加工された溝を備えたプレートで覆われています。アセンブリを組み合わせたフルスレッドのサポートを考えているようです。この設計の利点は、必要に応じてベッドを分離し、ふるいの材料を交換できることです。また、機械式タイマーを廃止し、ソレノイドをトリガーする単純な電子デバイスと SSR に置き換えました。
SCH40 配管 (定格圧力 260 psi @ 3 インチ) の使用が必要で、PVC が加圧される前に 40 psi の安全バルブと 20 ～ 30 psi のレギュレーターが明らかに装備されているため、十分な安全率があります。O2 にどのようにさらされるかわかりません。強度を変更してください。
SCH40 の破裂圧力は、直径に応じて定格圧力の何倍にもなります。3 インチのパイプは約 850 psi、6 インチのパイプは約 500 psi です。1/2 インチは 2000 psi に近くなります。SCH80の2倍。これが、PVC テニス ランチャーが爆発しない理由です。多すぎるのです。6インチまたは8インチの燃焼室に拡大すると、運が高まります。しかし一般に、ハッカーコミュニティはプラスチック杭の強度を著しく過小評価する傾向があります。https://www.pvcfittingsonline.com/resource-center/strength-of-pvc-pipe-with-strength-chart/
私はアマチュアの花火の使用能力（そしておそらく純粋さ）を減らすことに興味があります。ホビーマーケットでは通常、引退した医療用酸素ボンベを購入します。それが私の最初のアイデアでしたが、キット + BOM のコストは退職した医療ユニットの価格をはるかに超えていました。
2 リットルの車のエンジンは 9,000 リットル/分（高速）の酸素を消費するため、15 リットル/分の酸素消費量は約 600 分の 1 です。, これは素晴らしいデバイスです。私は毎分 5 リットルの再生濃縮器を 1 台あたり 300 ドルでいくつか購入しました (価格は上昇しているようです)。毎分5リットル生産されます。数百ワットが使用されるため、毎分 9000 リットル (娯楽目的のみ) には約 360 kW (480 馬力) が必要と推定されます。
なぜなら、彼らのアルゴリズムはベルリンのバンドによって書かれたからです。(1 つ計算すると、金の星が得られます。)
同社の Web サイトをチェックしてください…そうですね、この店の仕様は少し曖昧ですが、5 ポンドを 75.00 ドルで販売しています。それではgithubを見てみましょう。しないでください。そこにはBOMはありません。
私たちはオープンソースの電気機械設計を持っており、それを埋める方法ではなく構築する方法を教えてくれます。私はこれを「重要な情報が欠落している場所」と呼んでいます。まるでキャラクターが眉をひそめるような…魅力的です。
OxiKit は、ビデオ (ストーリーでリンクしたビデオ、つまり IIRC) のコメントの中で、これがナトリウムゼオライトであると述べました。
他のモレキュラーシーブと同様に、何に使用するかではなく、何に使用したいかをメーカーに伝えます。同じものですが、絞りが異なります。
O2 濃縮器は通常、13X ゼオライト 0.4 mm ～ 0.8 mm または JLOX 101 ゼオライトを使用します。2 番目のゼオライトが最も高価です。Craigslist O2 コンセントレーターを再構築するとき、私は 13X を使用しました。緑色のライトは常に点灯しているため、O2 の純度は少なくとも 94% です。

https://catalysts.basf.com/files/literature-library/BASF_13X-Molecular-Sieve_Datasheet_Rev.08-2020.pdf

5A（5オングストローム）モレキュラーシーブも使用できます。窒素選択性は低いと思いますが、まだ使用できます。
Wikipedia には、デバイスの動作原理を直感的に理解するのに役立つ優れたアニメーションがあります: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/76/Pressure_swing_adsorption_principle.svg I 圧縮空気入力 A 吸着 O 酸素 出力D 脱着 E 排気
ゼオライト カラムが窒素でほぼ満杯になると、すべてのバルブがひっくり返されてカラムに吸着されている窒素が放出されます。
簡単な説明をありがとうございました。私はいつも、窒素発生装置を自宅での窒素溶接の DIY プロジェクトに使用できないか疑問に思っていました。したがって、酸素濃縮器の廃棄物は基本的に窒素です。完璧なので、鉛フリーはんだ付けステーションで使用します。
実際、アマチュアにとって、空気をほぼ純粋な酸素とほぼ純粋な窒素に変換できることは非常に便利です。溶接のシールドガスとして「窒素主体」を使用できるか知りたい。
TIG (GTAW とも呼ばれます) の場合、プラズマ プルームは非常に敏感なので、わかりません。主にアルゴンガスが使用され、アルミニウムやチタンなどの材料に浸透させるために少量のヘリウムガスが使用される場合もあります。流量は約 6 ～ 8 リットル/分ですが、標準的なコンプレッサーには大きすぎる可能性があります。
溶接の場合、主要な溶接ステーション ブランドはすべて rohs 生成用の窒素シールド ガスを販売しているはずですが、キットの価格は 1 ～ 2,000 ユーロの間です。流量は約 1l/min で、モレキュラーシーブに非常に適しています。それでは、ハードウェアを組み立てて、自宅でフラックスフリーの鉛フリーはんだ付けをしてみましょう。
溶接工は、純粋な窒素をシールド ガスとして使用できるようにしたいと考えています。アルゴンや安価なヘリウムよりも安価です。残念ながら、アークが到達する温度では十分に反応性があり、溶接部に望ましくない窒化物を形成する傾向があります。
溶接のシールドガスに使用されますが、少量でも溶接部の特性を変える可能性があります。
もちろん、レーザー溶接で使用することは可能ですが、設備の整った工場であってもこの機能を備えていない可能性があります。
したがって、理論的には、少なくとも 1 つの PSA を使用して窒素を還元し、次に別の PSA (別のゼオライトを使用) を使用して酸素を還元し、酸素でも窒素でもない物質の濃度を高くすることができます。
あなたが正しい場合、その時点で、空気を凝縮してから蒸留して、必要なガスと不要なガスを分離することをお勧めします。
@Foldi - エネルギーの入力とガスの出力に関する折り返し点。予冷に蒸発を使用できるため、大規模なスケールでは効率がはるかに高くなるという意見に完全に同意します。
しかし、非常に小規模な場合は、コンプレッサー 1 台、ゼオライト タワー 4 台、電子圧力バルブが多数あり、安価なコントローラー (The Brain) の初期コストはもっと安くなると思います。
@irox さんは確実に類推できますが、2 リットルの酸素を使用しても、酸素が得られずにすぐに死亡したり悪化したりする人はいません。比較のために、新型コロナウイルスによる二次性高血流を有する集中治療室（ICU）の患者は、FIO2 が 60 ～ 90% の場合、45 ～ 55L になります。これらは「安定した」患者です。高流量がない場合、間違いなく急速に悪化しますが、挿管されるほどの病気にはなりません。他の ARDS 患者や、従来の鼻カニューレよりも大きな鼻カニューレを必要とする他のほとんどの状況でも、同様かそれ以上の数値が見られます。
私にとって、使い方はニッチなものです。これにより、2 人の患者を 6 ～ 8 L の圧力に合理的に維持できます。これは、実際には従来の鼻カニューレまたは NIPPV よりも高い流量が照射される場所です。これは、酸素供給が限られている小規模病院にとって非常に有効であり、短期の緊急事態において慢性疾患患者に医療サービスを提供できると言えます。
患者は毎分 6 リットル (または 45 ～ 55 リットル) の酸素を消費しますか、それとも酸素の一部が失われ、環境か何かに吐き出されるのでしょうか?
私の経歴/経験は、健康な人向けの限られた生命維持システム (二酸化炭素が除去され、1 人あたり 1 分あたり約 2 リットルの二酸化炭素が追加されるシステム) にすぎないので、数多くの医療用途のおかげで、これは目を見張るものがあります。
酸素を摂取すると肺が非常に窮屈になるため、酸素を摂取していることを覚えておくことが重要です。したがって、人体の理論上のニーズと比較すると、実際に入る人が非常に少ないため、コストが非常に高くなります。
話した人がそれを設計した人かどうかはわかりませんが、これは彼の説明の仕方と一致しません。モレキュラーシーブとゼオライトは N2 を捕捉しませんが、O2 は捕捉できます。N2を捕捉するには、全く別の動物である窒素吸収体が必要です。篩は圧力下で O2 を捕捉し、窒素は通過し続けます。これは正しいはずです。圧力を解放して、その圧力を使って N2 を別のカラムにダンプする場合、N2 で N2 を除去しようとするのは無意味だからです。。これらは圧力スイング吸着ユニット (PSA) であり、O2 を捕捉することで機能します。圧力が高くシリンダーが大きいほど、効率が高くなります (4 シリンダーの効率は最大 85%)。これは O2 を凝縮しますが、彼が言うように (または記事が言うように) 機能しません。
13X および 5A ゼオライトモレキュラーシーブでは N2 を絶対に吸着できるため、要求された情報ソースを提供する必要があります。http://www.phys.ufl.edu/REU/2008/reports/magee.pdf
ウィキペディアの PSA 記事でも、ゼオライトが窒素を吸収することが確認されています。https://en.wikipedia.org/wiki/Pressure_swing_adsorption#Process
「しかし、それは商用ユニットよりもはるかに安いです。」BOM が 1,000 ドルを超えているため、この声明を支持するのは困難です。家庭用（非ポータブル）商業用コンセントレータの部品表のコストは 3 分の 1 近くで、見つけやすく、労力もかかりません。17LPM がクールであることはわかっていますが、病院の外ではそのようなトラフィックを要求する人はいません。このような要望がある人は、チェックアウトするか挿管されるところです。
確かに、これは素晴らしいプロジェクトですが、費用対効果はある程度無視できます。オーストラリアでは、新しい 10l/pm 装置の価格はわずか約 1500 オーストラリアドルです。1000 ドルが米ドルであると仮定すると、これにより、新しい機器の購入コストが削減されます。
パンデミックの前に、私は eBay で 1 分あたり 1.5 リットルの流れで 98% の価格で約 160 ポンドで購入しました。そして、これはこれよりもはるかに静かです！このようにして、本当に眠りにつくことができます。
しかし、そうは言っても、これは大変な労力です。騒音や爆発の危険を避けるために、長いパイプの隣の部屋に置きます…
保護環境や溶接などで、ほぼ純粋な窒素源として使用することが可能かどうか知りたいのですが?
窒素充填タイヤはどうでしょうか。このサービスの料金を考えると、窒素は非常に高価なはずです...
次のステップは興味深いかもしれません。この濃縮器の出力を取得し、95% O2 + 5% Ar 混合物を分離します。これは、PSA システムの CMS モレキュラーシーブを使用した速度論的分離によって実行できます。次に、150 bar ポンプをセットアップしてアルゴン シリンダーを充填します。
今、本当に爆発的な楽しみを得るために、自宅でリンデプロセスを実行する人だけが必要です
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