(57)【要約】【課題】  吸着剤を利用して酸素濃縮ガスを生成する圧力変動吸着型の酸素濃縮装置において、高酸素濃度の酸素濃縮ガスを効率よく生成できるようにする。【解決手段】  コンプレッサ２０にて生成された高圧空気を、供給弁３１、３２を介して、吸着剤を充填した一対の吸着筒４１、４２に交互に供給することにより、酸素濃縮ガスを生成すると共に、高圧空気の供給を停止している吸着筒４１又は４２を、排気弁３３、３４を介して大気に開放させることにより、吸着剤に吸着した窒素を排出させて、吸着筒４１，４２を再生させる酸素濃縮装置において、排気弁３３又は３３の開弁後、閉弁するまでの間に、パージ弁４８を開いて、加圧工程にある吸着筒から減圧工程にある吸着筒へ酸素濃縮ガスの一部を流出させて、吸着剤の再生を促進する。また、パージ弁４８は、開弁時に減圧工程にあった吸気筒が加圧工程に移行してから閉じる。【選択図】  図２
2006232631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素よりも窒素を優先的に吸着する吸着剤を充填した複数の吸着筒と、
該吸着筒に供給する高圧空気を生成するコンプレッサと、
該コンプレッサにて生成された高圧空気を前記各吸着筒に所定周期で交互に供給して酸素濃縮ガスを生成させる供給経路切換手段と、
該供給経路切換手段による高圧空気の供給が終了した吸着筒を減圧して、該吸着筒内の吸着剤に吸着した窒素を排出させる排気手段と、
を備えた圧力変動吸着型の酸素濃縮装置であって、
前記排気手段が減圧を開始してから減圧を終了するまでの間の所定タイミングで、前記排気手段が減圧中の吸着筒と前記供給経路切換手段により高圧空気が供給されて酸素濃縮ガスを生成中の吸着筒とを連通させることにより、該酸素濃縮ガスの一部をパージガスとして減圧中の吸着筒に供給し、その後、該吸着筒の減圧が終了して前記供給経路切換手段が該吸着筒への高圧空気の供給を開始すると、前記吸着筒間のパージガスの通路を遮断するパージ切換手段を設けたことを特徴とする酸素濃縮装置。
【請求項２】
前記排気手段は、前記供給経路切換手段による高圧空気の供給が遮断されてから所定時間が経過した後、該高圧空気の供給が遮断された吸着筒の減圧を開始することを特徴とする請求項１に記載の酸素濃縮装置。
【請求項３】
前記酸素濃縮装置は、屋内に設置して使用される据置型であることを特徴とする請求項１又は２に記載の酸素濃縮装置。
【請求項４】
前記酸素濃縮装置は、１分当たりに発生可能な最大酸素流量が２リットル以上であることを特徴とする請求項３に記載の酸素濃縮装置。
【請求項５】
前記酸素濃縮装置は、使用者により持ち運びされて使用される携帯型であることを特徴とする請求項１又は２に記載の酸素濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素よりも窒素を優先的に吸着可能な吸着剤を利用して酸素濃縮ガスを生成する圧力変動吸着型の酸素濃縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、慢性気管支炎等の在宅酸素療法で利用される医療用酸素濃縮装置として、窒素を優先的に吸着する吸着剤を用いた圧力変動吸着型の酸素濃縮装置が知られている。
この酸素濃縮装置は、通常、吸着剤を充填した吸着筒を少なくとも２本以上有し、各吸着筒毎に、コンプレッサを介して吸着塔内に高圧空気を供給することによって酸素濃縮ガスを生成する加圧工程と、吸着塔内の圧力を減じて吸着剤に吸着された窒素を排気することで吸着剤を再生する減圧工程とを、交互に繰り返し行うことによって、酸素濃縮ガスを連続的に生成するものである。
【０００３】
また、この酸素濃縮装置では、高濃度の酸素濃縮ガスを効率良く生成するために、吸着筒を減圧して窒素を排気させた後、その吸着筒と加圧工程中の吸着筒とを連通させて、加圧工程中の吸着筒で生成された酸素濃縮ガスの一部を、減圧工程が終了した吸着筒に供給することで、その吸着筒を加圧することも提案されている（例えば、特許文献１等参照）。
【特許文献１】特開平１１−２０７１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記提案の装置では、２つの吸着筒間を連通して、加圧工程中の吸着筒で生成された酸素濃縮ガスの一部を他の吸着筒に供給するタイミングは、減圧工程にある吸着筒からの窒素の排気が終了したとき（つまり、吸着筒を大気に開放して窒素を排気させる減圧工程が終了したとき）に設定されていることから、その吸着筒が次に加圧工程に入る前に、吸着筒を酸素濃縮ガスにて加圧しておくことはできるものの、吸着筒内の吸着剤から窒素を完全に除去して、吸着剤を再生させるには、減圧工程の時間を充分長くする必要があった。
【０００５】
また、減圧工程により減圧された吸着筒には、減圧工程の終了直後に酸素濃縮ガスが供給されることになるため、酸素濃縮ガスの供給によって吸着剤から窒素が離脱し、次の加圧工程で、その不要な窒素が吸着筒から排出されてしまい、結局、酸素濃縮装置にて生成可能な酸素濃縮ガスの酸素濃度が低下してしまう、といった問題もある。
【０００６】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、吸着剤を利用して酸素濃縮ガスを生成する圧力変動吸着型の酸素濃縮装置において、減圧工程の時間を長くすることなく吸着筒内の吸着剤から窒素を完全に除去することができ、延いては、高酸素濃度の酸素濃縮ガスを容易に生成できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
係る目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、酸素よりも窒素を優先的に吸着する吸着剤を充填した複数の吸着筒と、該吸着筒に供給する高圧空気を生成するコンプレッサと、該コンプレッサにて生成された高圧空気を前記各吸着筒に所定周期で交互に供給して酸素濃縮ガスを生成させる供給経路切換手段と、該供給経路切換手段による高圧空気の供給が終了した吸着筒を減圧して、該吸着筒内の吸着剤に吸着した窒素を排出させる排気手段とを備えた圧力変動吸着型の酸素濃縮装置であって、前記排気手段が減圧を開始してから減圧を終了するまでの所定タイミングで、減圧中の吸着筒と前記供給経路切換手段により高圧空気が供給されて酸素濃縮ガスを生成中の吸着筒とを連通させることにより、該酸素濃縮ガスの一部をパージガスとして減圧中の吸着筒に供給し、その後、該吸着筒の減圧が終了して前記供給経路切換手段が該吸着筒への高圧空気の供給を開始すると、前記吸着筒間のパージガスの通路を遮断するパージ切換手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
このように、本発明の酸素濃縮装置によれば、供給経路切換手段が、コンプレッサにて生成された高圧空気を複数の吸着筒に所定周期で交互に供給することにより、酸素濃縮ガスを生成させ、排気手段が、酸素濃縮ガスの生成が終了した吸着筒を減圧することにより、その吸着筒内の吸着剤に吸着した窒素を排出させる。
【０００９】
そして、この排気手段が特定の吸着筒の減圧を開始すると、その後、排気手段がその吸着筒の減圧を終了するまでの間の所定タイミングで、パージ切換手段が、減圧中の吸着筒と酸素濃縮ガスを生成中の吸着筒とを連通させることにより、その酸素濃縮ガスの一部をパージガスとして減圧中の吸着筒に供給し、その後、その吸着筒の減圧が終了して供給経路切換手段が高圧空気の供給を開始すると、パージガスの通路を遮断する。
【００１０】
従って、加圧工程にある吸着筒にて生成された酸素濃縮ガスの一部は、減圧工程にある吸着筒に対してパージガスとして供給されることになり、減圧工程にある吸着筒からは、まず減圧により吸着筒内の吸着剤に吸着された窒素の殆どが排出され、その後、パージガスとして供給される酸素濃縮ガスによる所謂リンス効果によって、窒素が略完全に除去されることになる。
【００１１】
よって、本発明によれば、減圧手段による減圧工程の時間を長くすることなく、吸着筒内の吸着剤から窒素を略完全に除去することができるようになり、従来装置に比べて、高酸素濃度の酸素濃縮ガスを、効率よく生成できることになる。
【００１２】
なお、本発明において、排気手段が吸着筒の減圧を終了する減圧終了タイミングは、供給経路切換手段がその吸着筒への高圧空気の供給を開始する供給開始タイミングよりも早くなるように設定してもよく、或いは、その供給開始タイミングと一致するように設定してもよい。
【００１３】
次に、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の酸素濃縮装置において、前記排気手段は、前記供給経路切換手段による高圧空気の供給が遮断されてから所定時間が経過した後、該高圧空気の供給が遮断された吸着筒の減圧を開始することを特徴とする。
【００１４】
このため、請求項２に記載の酸素濃縮装置によれば、供給経路切換手段が高圧空気の供給を遮断するのと略同時に吸着筒の減圧動作を開始するようにした場合に比べて、吸着筒で生じる圧力変動を抑え、延いては、この圧力変動によって生じるエネルギ損失を抑えることができる。
【００１５】
つまり、供給経路切換手段が特定の吸着筒への高圧空気の供給を遮断するタイミングと、減圧手段がその吸着筒の減圧を開始するタイミングとを一致させた場合、減圧を開始タイミングまでは、吸着筒に高圧空気を供給することになるため、吸着筒は、酸素濃縮ガスの生成には必要のない圧力まで加圧されることになり、延いては、この不要な加圧によって無駄なエネルギを消費してしまうことになる。また、このように吸着筒が不必要に加圧されると、減圧開始時の圧力変動が大きくなるため、この圧力変動によって吸着筒に不要な応力が加わり、製品寿命が低下する。
【００１６】
しかし、請求項２に記載の酸素濃縮装置のように、供給経路切換手段が特定の吸着筒への高圧空気の供給を遮断するタイミングと、減圧手段がその吸着筒の減圧を開始するタイミングとをずらせば、そのずれ時間分だけは、吸着筒に対するガスの給排が遮断されることから、吸着筒内の圧力を安定させることができ、エネルギ損失を抑え、しかも、製品寿命を延ばすことができるようになるのである。
【００１７】
なお、本発明（請求項１、２に記載）は、請求項３に記載のように屋内に設置して使用される据置型の酸素濃縮装置であっても、或いは、請求項５に記載のように使用者により持ち運びされて使用される携帯型の酸素濃縮装置であっても適用できる。
【００１８】
そして、特に、本発明によれば、高酸素濃度の酸素濃縮ガスを効率よく生成することができることから、酸素濃縮ガスを大量に生成する必要のある据置型の酸素濃縮装置に適用すれば、その効果をより発揮することができる。
【００１９】
なお、この場合、据置型の酸素濃縮装置としては、請求項４に記載のように、１分当たりに発生可能な最大酸素流量を２リットル以上に設定することが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に本発明の最良の実施形態を図面と共に説明する。
なお、本実施形態では、空気中から窒素吸着剤を用いて窒素を吸着して除去することにより酸素を濃縮し、この高濃度の酸素を含む酸素濃縮ガスを患者に供給する据置型の医療用酸素濃縮装置（以下酸素濃縮装置と記す）を例に挙げる。
【００２１】
まず、図１は本実施形態の酸素濃縮装置１を斜め前方から見た状態を表す斜視図である。
図１に示すように、酸素濃縮装置１は、略直方体形状の筐体３内に各種構成部品を収納したものであり、その筐体３の前面パネル５の上部は傾斜しており、その斜面には、酸素濃縮ガスの排出流量を外部操作により設定するための操作部６等、酸素濃縮装置１の操作やその動作状態の表示を行うための各種部品が組み付けられている。また、筐体３の前面パネル５において、操作部６等が組み付けられる斜面よりも下方には、生成した酸素濃縮ガスを加湿する加湿器７や、この加湿器７にて加湿された酸素濃縮ガスを排出するための排出口９等が設けられている。
【００２２】
次に、図２に示すように、筐体３内には、空気取入口１２及び防塵フィルタ１４を介して周囲の空気が導入されるようになっており、その導入された空気は、空気浄化のための吸気フィルタ１６及び消音のための吸気マフラ１８を介してコンプレッサ２０に吸入される。
【００２３】
コンプレッサ２０は、モータ２１の回転により内部ピストンを往復動させて吸入空気を圧縮し、高圧空気を生成するものであり、その生成された高圧空気は、逆流防止用のチェック弁２５、２６、及び、電磁弁からなる供給弁３１、３２（以下、供給弁３１を第１供給弁、供給弁３２を第２供給弁ともいう）を介して、一対の吸着筒４１、４２（以下、吸着筒４１を第１吸着筒、吸着筒４２を第２吸着筒ともいう）に供給される。
【００２４】
なお、コンプレッサ２０の容量は、酸素濃縮ガスを１分当たりに最大２リットル以上（具体的には３リットル）生成できるように設定されている。
また、供給弁３１、３２から吸着筒４１、４２に至る高圧空気の供給経路には、それぞれ、電磁弁からなる排気弁３３、３４（以下、排気弁３３を第１排気弁、排気弁３４を第２排気弁ともいう）が接続されており、この排気弁３３、３４の開弁時には、サイレンサ２７付きの排気マフラ２８を介して各吸着筒４１、４２を大気に開放できるようにされている。
【００２５】
なお、コンプレッサ２０からチェック弁２６、２６に至る高圧空気の吐出経路には圧力センサ２４が設けられ、後述する電子制御装置６０側で、この圧力センサ２４からの検出信号に基づきコンプレッサ２０の動作状態を監視できるようにされている。また、コンプレッサ２０の上方には、冷却ファン２２が設けられ、この冷却ファン２２によりコンプレッサ２０を冷却できるようにされている。
【００２６】
次に、吸着筒４１、４２には、空気中の窒素を優先的に吸着して酸素を分離するゼオライト系の吸着剤（例えばＬｉ−Ｘ型ゼオライト）が充填されており、排気弁３３、３４が閉弁状態にあるとき、チェック弁２５、２６及び供給弁３１、３２を介して、コンプレッサ２０から高圧空気が供給されると、その空気中から窒素を吸着して、酸素濃縮ガスを生成し、その生成した酸素濃縮ガスをチェック弁４３、４４を介して製品タンク５０側に送出する。
【００２７】
また、製品タンク５０には、酸素濃縮ガスの圧力を調節する圧力調節器（レギュレータ）５２が設けられており、この圧力調整器５２で調圧された酸素濃縮ガスは、上述の操作部６を介して流量を設定可能な流量設定器５４を介して、加湿器７まで送られ、この加湿器７にて加湿された後、電磁弁からなる出口弁５６及び排出口９を介して、外部に排出される。
【００２８】
なお、流量設定器５４から加湿器７に至る酸素濃縮ガスの排出経路上には、酸素濃縮ガスの酸素濃度を検出する酸素センサ５７や、酸素濃縮ガスの吐出圧力を検出するための圧力センサ５８が設けられ、後述する電子制御装置６０側で、これら各センサ５７、５８からの検出信号に基づき、酸素濃縮ガスの酸素濃度や吐出圧力を監視できるようにされている。
【００２９】
また、吸着筒４１、４２からチェック弁４３、４４に至る酸素濃縮ガスの吐出経路には、それぞれ、オリフィス４５、４６を介して、電磁弁からなるパージ弁４８が接続されている。このため、パージ弁４８の開弁時には、吸着筒４１、４２の一方で生成した酸素濃縮ガスの一部を他方に供給できるようになる。
【００３０】
そして、このパージ弁４８や、上述した供給弁３１、３２、排気弁３３、３４、コンプレッサ２０（詳しくはモータ２１）、冷却ファン２２、及び出口弁５６は、電子制御回路６０により駆動制御される。
【００３１】
すなわち、電子制御回路６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを中心に構成されており、酸素濃縮装置１の電源投入後は、予め設定された制御プログラムに従い、流量設定器５４にて設定された流量に応じた回転速度でコンプレッサ２０のモータ２１及び冷却ファン２２を駆動する駆動制御、第１供給弁３１及び第２供給弁３２を一定周期で交互に開弁させて第１吸着筒４１及び第２吸着筒４２へ高圧空気を交互に供給することにより酸素濃縮ガスを生成する加圧制御（加圧工程）、この加圧制御により高圧空気の供給が停止されている吸着筒４１又は４２の排気弁３３又は３４を開弁して、その吸着筒４１又は４２内を減圧し、その内部の吸着剤に吸着された窒素を排気させる減圧制御（減圧工程）、この減圧制御に同期してパージ弁４８を開弁させることにより、加圧状態にある吸着筒４１又は４２で生成された酸素濃縮ガスの一部を減圧状態にある吸着筒４２又は４１側にパージさせて、減圧状態にある吸着筒４２又は４１内の吸着剤を再生するパージ制御、等を実行することにより、９０％以上の濃縮酸素を連続的に生成させ、更に、出口弁５６を開弁して、その生成した濃縮酸素を排出口９から排出させる。
【００３２】
また、電子制御回路６０は、こうした酸素濃縮ガス生成のための制御とは別に、上述した圧力センサ２４、５８や酸素センサ５７からの検出信号等に基づき、酸素濃縮装置１の動作状態を監視し、その監視結果を、前面パネル５の傾斜面に組み付けられた表示装置５９に表示させる監視制御も実行する。
【００３３】
なお、上述した構成部品の内、コンプレッサ２０や、コンプレッサ２０に接続される供給弁３１、３２及び排気弁３３、３４からなる給排経路切換機構３０等は、その動作によって騒音を発生することから、吸音材を内貼りした金属ケースからなる消音ボックス７０内に収納されている。
【００３４】
次に、電子制御回路６０において実行される各種制御処理の内、本発明に関わる主要な処理である加圧制御、減圧制御及びパージ制御について、図３に示すフローチャート及び図４に示すタイムチャートに沿って説明する。なお、図３は、酸素濃縮装置１への電源投入後、電子制御回路６０にて繰り返し実行されるメインルーチンを表すフローチャートであり、図４は、このフローチャートに沿って駆動される供給弁３１、３２、排気弁３３、３４、パージ弁４８の開閉状態の変化を表すタイムチャートである。
【００３５】
図３に示す如く、電子制御回路６０が起動されると、まずＳ１１０（Ｓはステップを表す）にて、供給弁３１、３２、排気弁３３、３４及びパージ弁４８をそれぞれ開弁させる初期設定処理を実行し、続くＳ１２０にて、コンプレッサ２０のモータ２１及び冷却ファン２２を流量設定器５４にて設定された流量に応じた回転速度で駆動するモータ駆動制御処理を起動する。
【００３６】
そして、Ｓ１３０では、第１及び第２排気弁３３、３４を閉弁すると共に、第２供給弁３２を閉弁することにより、第１吸着筒４１への高圧空気の供給（つまり第１吸着筒４１による酸素濃縮ガスの生成）を開始し（図４に示す時点ｔ０）、続くＳ１４０にて、その後、予め設定された第１時間Ｔ１が経過したか否かを判断することにより、第１時間Ｔ１が経過するのを待つ。
【００３７】
次に、Ｓ１４０にて、第１時間Ｔ１が経過したと判断されると、Ｓ１５０に移行して、パージ弁４８を閉弁し（図４に示す時点ｔ１）、続くＳ１６０にて、その後、予め設定された第２時間Ｔ２が経過したか否かを判断することにより、第２時間Ｔ２が経過するのを待つ。
【００３８】
また、Ｓ１６０にて、パージ弁４８の閉弁後、第２時間Ｔ２が経過したと判断されると、今度は、Ｓ１７０に移行して、第２排気弁３４を開弁することで、第２吸着筒４２を大気に開放させ（図４に示す時点ｔ２）、続くＳ１８０にて、第２排気弁３４の開弁後、予め設定された第３時間Ｔ３が経過したか否かを判断することにより、第３時間Ｔ３が経過するのを待つ。
【００３９】
そして、Ｓ１８０にて、第３時間Ｔ３が経過したと判断されると、Ｓ１９０に移行して、パージ弁４８を開弁することで、現在加圧工程にある吸着筒４１から、生成した酸素濃縮ガスの一部を、減圧工程にある吸着筒４２へパージさせ（図４に示す時点ｔ３）、続くＳ２００にて、その後、予め設定された第４時間Ｔ４が経過したか否かを判断することにより、第４時間Ｔ４が経過するのを待つ。
【００４０】
また、Ｓ２００にて、第４時間Ｔ４が経過したと判断されると、今度は、Ｓ２１０に移行して、第２排気弁３４を閉弁することで、第２吸着筒４２の大気への開放（つまり減圧）を終了し（図４に示す時点ｔ４）、続くＳ２２０にて、第２排気弁３４の閉弁後、予め設定された第５時間Ｔ５が経過したか否かを判断することにより、第５時間Ｔ５が経過するのを待つ。
【００４１】
次に、Ｓ２２０にて、第５時間Ｔ５が経過したと判断されると、Ｓ２３０に移行して、第１供給弁３１を閉弁し、第２供給弁３２を開弁することにより、第１吸着筒４１への高圧空気の供給（つまり第１吸着筒４１による酸素濃縮ガスの生成）を終了し、第２吸着筒４２への高圧空気の供給（つまり第２吸着筒４２による酸素濃縮ガスの生成）を開始する（図４に示す時点ｔ５）。
【００４２】
また次に、続くＳ２４０では、Ｓ２２０にて供給弁３１、３２の開閉状態を反転させてから予め設定された第６時間Ｔ６（但し、Ｔ６＝Ｔ１）が経過したか否かを判断することにより、第６時間Ｔ６が経過するのを待つ。
【００４３】
そして、このＳ２４０にて、第６時間Ｔ６が経過したと判断されると、Ｓ２５０に移行して、パージ弁４８を閉弁し（図４に示す時点ｔ６）、続くＳ２６０にて、その後、予め設定された第７時間Ｔ７（但し、Ｔ７＝Ｔ２）が経過したか否かを判断することにより、第７時間Ｔ７が経過するのを待つ。
【００４４】
また、Ｓ２６０にて、パージ弁４８の閉弁後、第７時間Ｔ７が経過したと判断されると、今度は、Ｓ２７０に移行して、第１排気弁３３を開弁することで、第１吸着筒４１を大気に開放させ（図４に示す時点ｔ７）、続くＳ２８０にて、第１排気弁３３の開弁後、予め設定された第８時間Ｔ８（但し、Ｔ８＝Ｔ３）が経過したか否かを判断することにより、第８時間Ｔ８が経過するのを待つ。
【００４５】
そして、Ｓ２８０にて、第８時間Ｔ８が経過したと判断されると、Ｓ２９０に移行して、パージ弁４８を開弁することで、現在加圧工程にある吸着筒４２から、生成した酸素濃縮ガスの一部を、減圧工程にある吸着筒４１へパージさせ（図４に示す時点ｔ８）、続くＳ３００にて、その後、予め設定された第９時間Ｔ９が経過したか否かを判断することにより、第９時間Ｔ９が経過するのを待つ。
【００４６】
また、Ｓ３００にて、パージ弁４８の開弁後、第９時間Ｔ９が経過したと判断されると、今度は、Ｓ３１０に移行して、第１排気弁３３を閉弁することで、第１吸着筒４１の大気への開放（つまり減圧）を終了し（図４に示す時点ｔ９）、続くＳ３２０にて、第１排気弁３３の閉弁後、予め設定された第１０時間Ｔ１０（但し、Ｔ１０＝Ｔ５）が経過したか否かを判断することにより、第１０時間Ｔ１０が経過するのを待つ。
【００４７】
次に、Ｓ３２０にて、第１０時間Ｔ１０が経過したと判断されると、Ｓ３３０に移行して、第２供給弁３２を閉弁し、第１供給弁３１を開弁することにより、第２吸着筒４２への高圧空気の供給（つまり第２吸着筒４２による酸素濃縮ガスの生成）を終了し、第１吸着筒４１への高圧空気の供給（つまり第１吸着筒４１による酸素濃縮ガスの生成）を開始する（図４に示す時点ｔ０）。
【００４８】
そして、このようにＳ３３０にて供給弁３１、３２の開閉状態を反転させると、Ｓ１４０に移行し、その後、酸素濃縮装置１への電源供給が遮断されるまで、Ｓ１４０〜Ｓ３３０の処理を繰り返し実行する。
【００４９】
以上のように、本実施形態の酸素濃縮装置１では、図４から明らかな如く、第１供給弁３１と第２供給弁３２とが、一定周期で交互に開閉状態が切り換えられ、この切り換えに連動して、第１吸着筒４１と第２吸着筒４２とが交互に加圧工程に入り、酸素濃縮ガスが生成されることになる。
【００５０】
そして、供給弁３１又は３２が閉弁された側の吸着筒４１又は４２は、供給弁３１又は３２の閉弁後、所定時間（Ｔ１＋Ｔ２又はＴ６＋Ｔ７）が経過した時点ｔ２又はｔ７で、排気弁３３又は３４が開弁されることにより、大気に開放されるため、先の加圧工程で吸着剤に吸着した窒素が排出されることになる。
【００５１】
また、この排気弁３３又は３４の開弁タイミングは、供給弁３１又は３２の閉弁タイミングよりも所定時間（Ｔ１＋Ｔ２又はＴ６＋Ｔ７）だけ遅れ、その期間中には、表１に示す如く、パージガスによる吸着剤の再生（Ｔ１、Ｔ６）及び窒素の排気準備（Ｔ２、Ｔ７）を順次行うことができることから、エネルギを不要に消費するのを抑制し、しかも、製品寿命を延ばすことができるようになる。
【００５２】
【表１】
2006232631.tif 000003
なお、表１は、上述したＴ１〜Ｔ１０までの各期間中での各吸着筒４１、４２の動作とその時間の一例を一覧にしたものである。
【００５３】
次に、上記のように排気弁３３又は３４が開弁されてから、所定時間Ｔ３又はＴ８が経過すると、パージ弁４８が開弁されることから、減圧工程にある吸着筒４１又は４２には、加圧工程にある吸着筒４２又は４１から酸素濃縮ガスの一部が供給（パージ）されることになる。そして、このように減圧工程にある吸着筒４１又は４２にパージガスが供給されると、内部の吸着剤の再生が促進され、吸着剤からは短時間で窒素が除去されることになる。
【００５４】
よって、本実施形態の酸素濃縮装置１によれば、排気弁３３又は３４を閉じてからパージ弁４８を開くように構成された従来装置に比べて、排気弁３３、３４を開弁させる減圧工程の時間を長くすることなく、吸着筒４１、４２内の吸着剤から窒素を略完全に除去することができるようになり、高酸素濃度の酸素濃縮ガスを、短時間で効率よく生成することが可能となる。
【００５５】
また、パージ弁４８は、一旦開弁されると、排気弁３３又は３４の閉弁後も、開弁状態に制御され、それまで減圧工程にあった吸着筒４１又は４２が加圧工程に移行した後、所定時間Ｔ１又はＴ６が経過してから、閉弁されることから、各吸着筒４１、４２が減圧工程から加圧工程へ移行する際に生じる圧力変動を抑えることができる。
【００５６】
なお、本実施形態においては、供給弁３１、３２と、供給弁３１、３２の開弁状態を反転させるために電子制御回路６０にて実行されるＳ２３０及びＳ３３０の処理とが、本発明の供給経路切換手段に相当し、排気弁３３、３４と、排気弁３３、３４を開閉させるために電子制御回路６０にて実行されるＳ１７０、Ｓ２１０、Ｓ２７０、Ｓ３１０の処理とが、本発明の排気手段に相当し、パージ弁４８と、このパージ弁４８を開閉させるために電子制御回路６０にて実行されるＳ１５０、Ｓ１９０、Ｓ２５０、Ｓ２９０の処理とが、本発明のパージ切換手段に相当する。
【００５７】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて種々の態様をとることができる。
例えば、上記実施形態では、本発明を据置型の酸素濃縮装置に適用した場合について説明したが、本発明は、例えば、加湿器７や出口弁５６に代えて、使用者の呼吸に同調して開弁する同調弁を備えた携帯型の酸素濃縮装置に適用しても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
また、上記実施形態では、各吸着筒４１、４２の減圧を終了する減圧終了タイミング（図４に示す時点ｔ４、ｔ９）は、その吸着筒４１、４２への高圧空気の供給を開始する供給開始タイミング（図４に示す時点ｔ５、ｔ１０）よりも早くなるように設定したが、これら各タイミングは一致させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施形態の酸素濃縮装置の外観を表す斜視図である。
【図２】実施形態の酸素濃縮装置の構成を表す説明図である。
【図３】実施形態の電子制御回路にて実行される制御処理（メインルーチン）を表すフローチャートである。
【図４】実施形態の電子制御回路により制御される各種電磁弁の開閉弁動作を表すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００６０】
１…酸素濃縮装置、３…筐体、５…前面パネル、６…操作部、７…加湿器、９…排出口、１２…空気取入口、１４…防塵フィルタ、１８…吸気マフラ、２０…コンプレッサ、２１…モータ、２２…冷却ファン、２４…圧力センサ、２５，２６…チェック弁、２８…排気マフラ、３１，３２…供給弁、３３，３４…排気弁、４１，４２…吸着筒、４３，４４…チェック弁、４５，４６…オリフィス、４８…パージ弁、５０…製品タンク、５２…圧力調整器、５４…流量設定器、５６…出口弁、５７…酸素センサ、５８…圧力センサ、５９…表示装置、６０…電子制御回路、７０…消音ボックス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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