(57)【要約】【課題】  吸着剤を利用して酸素濃縮ガスを生成する酸素濃縮装置において、吸着剤を充填した吸着筒のメンテナンス作業を効率よく行うことができるようにする。【解決手段】  酸素濃縮装置１において、酸素濃縮ガスを生成するのに用いられる一対の吸着筒４１、４２を、装置の筐体内部の床板７２に対して外方向に引き出し可能に装着されたスライド板８０上に載置する。また、コンプレッサや吸着筒４１、４２に接続される電磁弁等は、消音ボックス内に収納して、この消音ボックスを筐体３の背面側に配置し、吸着筒４１、４２及び製品タンク５０は、この消音ボックスと筐体３の前面パネル５との間に配置する。この結果、吸着筒４１、４２のメンテナンス作業を簡単に行うことができ、しかも、筐体３の内部空間の有効利用を図り、装置を小型・軽量化することができる。【選択図】図５
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【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を有し、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前記吸着剤に吸着された窒素を排気することで前記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生成する圧力変動吸着型の酸素濃縮装置であって、
前記複数の吸着筒を、当該酸素濃縮装置の本体床部に対して外方向に引き出し可能に装着されたスライド板上に載置してなることを特徴とする酸素濃縮装置。
【請求項２】
前記コンプレッサは、消音ボックス内に収納されて、当該酸素濃縮装置の背面側に配置され、
前記スライド板は、当該酸素濃縮装置の側面側から外方向に引き出し可能で、しかも、前記複数の吸着筒を当該酸素濃縮装置の前面パネルに沿って配列できるように、前記消音ボックスと前面パネルとの間に配置されてい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】
前記スライド板には、前記各吸着筒を載置した際、各吸着筒に接続される配管を通すための挿通孔が穿設されており、
該スライド板が装着される床部には、前記各吸着筒に接続された配管を収納可能な空間が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項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。
この種の酸素濃縮装置は、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よう構成される。
【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る際に、その吸着筒に対して、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パージガスとして送り、吸着剤を再生したり、減圧工程時に、真空ポンプを用いて吸着筒内が負圧になるまで減圧することで吸着剤を再生させることが行われている。
【０００４】
ところで、この種の酸素濃縮装置において使用される最も大きな部品としては、コンプレッサと吸着筒とが挙げられる。そして、これらの部品は、オーバーホール等のメンテナンスが必要であるため、各部品のメンテナンス性を考慮して、コンプレッサを消音ボックスに収納した状態で酸素濃縮装置の左（若しくは右）側に配置し、複数の吸着筒を酸素濃縮装置の右（若しくは左）側にて前後方向に配列するのが一般的である（例えば、特許文献１等参照）。
【０００５】
また、騒音対策のために、コンプレッサを収納した消音ボックスを酸素濃縮装置の背面側に設置し、吸着筒をこの消音ボックスと酸素濃縮装置の前面パネルとの間に配置するようにしたものも知られている（例えば、特許文献２等参照）
【特許文献１】特開２００２−１５３５５８号公報
【特許文献２】特開２００４−１８８１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記後者のように吸着筒を消音ボックスと前面パネルとの間に配置するようにした場合、吸着筒の交換等を行う際には、操作スイッチや表示装置等が組み付けられる前面パネルを取り外す必要があり、作業性が悪いという問題があった。
【０００７】
また、上記前者のように、コンプレッサを収納した消音ボックスと吸着筒とを酸素濃縮装置の左右に配置した場合には、左右の外装カバーを外すだけで（換言すれば、前面パネルを外すことなく）、これら部品のメンテナンス作業を行うことができるので、吸着筒を消音ボックスと前面パネルとの間に配置した場合に比べて、メンテナンス時の作業性を向上できる。
【０００８】
しかし、吸着筒は、装置本体内に直接固定されていたため、吸着筒のメンテナンスのために吸着筒に対して高圧空気供給用の配管や酸素濃縮ガス出力用の配管を脱着する際の作業性が悪く、更なる改善が望まれていた。
【０００９】
本発明は、こうした要求に応えるべくなされたもので、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、吸着剤を充填した吸着筒のメンテナンス作業を、より効率よく行うことが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】
【００１０】
かか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を有し、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前記吸着剤に吸着された窒素を排気することで前記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生成する圧力変動吸着型の酸素濃縮装置であって、前記複数の吸着筒を、当該酸素濃縮装置の本体床部に対して外方向に引き出し可能に装着されたスライド板上に載置してなることを特徴とする。
【００１１】
このように、本発明の酸素濃縮装置においては、当該装置を構成している複数の吸着筒が、本体床部に対して外方向に引き出し可能に装着されたスライド板上に載置されているため、吸着筒のメンテナンスのために、吸着筒を装置本体から取り外したり装着する際には、スライド板を外部に引き出した状態（つまり吸着筒を装置本体から外部に取り出した状態）で、各種配管の脱着作業を行うことができるようになり、吸着筒のメンテナンス作業を効率よく行うことができるようになる。
【００１２】
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、前記コンプレッサは、消音ボックス内に収納されて、当該酸素濃縮装置の背面側に配置され、前記スライド板は、当該酸素濃縮装置の側面側から外方向に引き出し可能で、しかも、前記複数の吸着筒を当該酸素濃縮装置の前面パネルに沿って配列できるように、前記消音ボックスと前面パネルとの間に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
このように、請求項２に記載の酸素濃縮装置によれば、コンプレッサを収納した消音ボックスが当該装置の背面側に配置されることから、コンプレッサが発生した騒音が消音ボックスから漏れ出したとしても、その騒音が当該装置の前面パネル側から周囲に放射されるのを防止することができる。
【００１４】
また、コンプレッサを収納した消音ボックスは、吸着筒に比べて大きくなるので、消音ボックスと吸着筒とを当該装置の左右に分けて配置し、酸素濃縮装置の見栄えをよくするために酸素濃縮装置の外形を左右対称にすると、吸着筒が配置される側で無駄なスペースができてしまうが、請求項２に記載の酸素濃縮装置によれば、吸着筒を消音ボックスと前面パネルとの間に配置していることから、吸着筒の形状に応じて前面パネルを加工することにより、装置内に無駄なスペースができるのを防止し、延いては、装置の小型・軽量化を図ることができる。
【００１５】
また次に、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の酸素濃縮装置において、前記スライド板には、前記各吸着筒を載置した際、各吸着筒に接続される配管を通すための挿通孔が穿設されており、該スライド板が装着される床部には、前記各吸着筒に接続された配管を収納可能な空間が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
このように、請求項３に記載の酸素濃縮装置によれば、スライド板に挿通孔が穿設されているため、吸着筒のメンテナンスのためにスライド板を外部に引き出した際には、スライド板の裏側から吸着筒に対する配管の脱着作業を行うことができる。そして、このスライド板が装着される装置本体の床部には、各吸着筒に接続された配管を収納可能な空間が形成されているため、配管をこの空間内に収納することで、この配管（詳しくはこの配管に設けられる電磁弁等）から発生する騒音を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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を介して、一対の吸着筒４１、４２に供給される。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、供給弁３１、３２を一定周期で交互に開弁させて吸着筒４１、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。
【００２９】
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。
【００３０】
次に、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。そして、この消音ボックス７０は、図３に示すように、騒音が前面パネル５側から周囲に漏れ出るのを抑制するために、筐体３の背面側に設置されている。
【００３１】
なお、図３は、酸素濃縮装置１の内部を左側面から見た説明図であり、以下に説明する図４は、酸素濃縮装置１の内部を正面（前面）から見た説明図である。
また、吸着筒４１、４２及びこの吸着筒４１、４２より下流側の構成部品は、大きな騒音を発することがないので、消音ボックス７０の外に配置されるが、このうち外形が大きい吸着筒４１、４２と製品タンク５０とは、筐体３の内部空間を有効に利用するために、筐体３の背面側に設けられた消音ボックス７０と前面パネル５との間の空間内に、前面パネル５のパネル面に沿って一列に配置されている（図４参照）。
【００３２】
また、吸着筒４１、４２と製品タンク５０は、消音ボックス７０と共に筐体３内の床板７２上に設置されるが、この床板７２には、筐体３の側面側から外方向に引出可能なスライド板８０が設けられており、一対の吸着筒４１、４２は、このスライド板８０上に載置されている。
【００３３】
図５及び図６に示す如く、スライド板８０は、床板７２に前面パネル５のパネル面と略平行に形成された長尺状の摺動孔７６を上方から閉塞可能な大きさに形成されており、その裏面には、摺動孔７６の内側端部に嵌合可能な一対の嵌合レール８１、８２が設けられている。このため、スライド板８０は、図５に示す収納位置から図６に示す引出位置、或いは、その逆方向へと、摺動孔７６に沿って酸素濃縮装置１の左右方向にスライドできるようになる。
【００３４】
また、スライド板８０の上面には、一対の吸着筒４１、４２を位置決めするための腕状の載置部材８５、８６が設けられており、更に、この載置部材８５からスライド板８０にかけては、各吸着筒４１、４２にパージ弁４８やチェック弁４３、４４を接続する配管を通すための挿通孔８７、８８が穿設されている（図６参照）。
【００３５】
つまり、図３、図４から明らかな如く、各吸着筒４１、４２にて生成された酸素濃縮ガスを製品タンク５０に導くための配管用部材（パージ弁４８やチェック弁４３、４４等）は、筐体３の床板７２よりも下方に形成された空間７４内に収納されており、この空間７４内に収納された配管用部材と各吸着筒４１、４２とは、載置部材８５からスライド板８０にかけて穿設された挿通孔８７、８８を介して接続されているのである。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態の酸素濃縮装置１においては、酸素濃縮ガスを生成するのに用いられる一対の吸着筒が、筐体３内部の床板７２に対して外方向に引き出し可能に装着されたスライド板８０上に載置されている。
【００３７】
このため、吸着筒４１、４２のメンテナンスのために、吸着筒４１、４２を筐体３から取り外したり装着したりする際には、筐体３の側板を外して、スライド板８０を外部に引き出すことによって、各種配管の脱着作業を極めて簡単に行うことができるようになり、吸着筒４１、４２のメンテナンス作業を効率よく行うことができるようになる。
【００３８】
また、コンプレッサ２０は、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等と共に、消音ボックス７０内に収納されるが、この消音ボックス７０は、酸素濃縮装置１の背面側に配置されることから、消音ボックス７０から漏れ出た騒音が前面パネル５側から周囲に放射されるのを防止することができる。
【００３９】
また、吸着筒４１、４２や製品タンク５０は、この消音ボックス７０と前面パネル５との間に横方向に一列に並んで配置されることから、前面パネル５の上部を傾斜させて、その傾斜部分に操作部６や表示装置５９を組み付けることができるようになり、筐体３の内部空間の有効利用を図りつつ、酸素濃縮装置１の意匠を決定する際の自由度を高めることができる。また、筐体３の内部空間を有効利用することができることから、装置の小型・軽量化を図ることもできる。
【００４０】
また更に、スライド板８０には、配管用の挿通孔８７、８８が穿設されており、吸着筒４１、４２を載置した際には、この挿通孔８７、８８を介して、酸素濃縮ガス吐出用の配管を接続できることから、その配管作業を簡単に行うことができ、しかも、挿通孔８７、８８を介して接続される配管部材（パージ弁４８やチェック弁４３、４４等）は、床板７２の下方に形成される空間内に収納できることから、これらの配管部材から発生する騒音を抑制することもできる。
【００４１】
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、スライド板８０には、吸着筒４１、４２を載置するものとして説明したが、吸着筒４１、４２に加えて製品タンク５０も載置するようにしてもよい。
【００４２】
また、上記実施形態では、スライド板８０は、筐体３の側板を外して、外方向（つまり酸素濃縮装置の横方向）に引き出すことができるものとして説明したが、例えば、消音ボックス７０の形状若しくは配置を変えることにより、スライド板８０を酸素濃縮装置の後方に引き出すことができるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【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】実施形態の酸素濃縮装置の筐体内部を左側方から見た状態を表す説明図である。
【図４】実施形態の酸素濃縮装置の筐体内部を正面から見た状態を表す説明図である。
【図５】スライド板が筐体内に収納された状態を表す説明図である。
【図６】スライド板が筐体から引き出された状態を表す説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
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、７２…床板、７４…空間、７６…摺動孔、８０…スライド板、８１，８２…嵌合レール、８５，８６…載置部材、８７，８８…挿通孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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