(57)【要約】【課題】製造コストを低減しつつ、省スペース化を図ることが可能な酸素濃縮装置を提供すること。【解決手段】本発明の酸素濃縮装置１１の下流側流路５０上には、流路切換部品４２、逆流防止部品３５，３８及び流量調整部４３が配置される。流路切換部品４２は、吸着筒３４，３７間を繋ぐ連通路４１を開状態または閉状態に切り替える。逆流防止部品３５，３８は、吸着筒３４，３７ごとに設けられ、酸素濃縮空気の逆流を防止する。流量調整部４３は、連通路４１を流れる酸素濃縮空気の流量を調整する。そして、酸素濃縮装置１１は、流路切換部品４２、逆流防止部品３５，３８及び流量調整部４３の全てを一体集積化してなるマニホールド６１を備える。マニホールド６１は、板材を積層した構造を有し、かつ内部に流路を備える。【選択図】図１
2018134249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気中の窒素を吸着して酸素を分離する複数の吸着筒の下流側に、酸素濃縮空気を溜める酸素貯留部が配置され、
前記複数の吸着筒と前記酸素貯留部とを結ぶ下流側流路上に、前記複数の吸着筒間を繋ぐ連通路を開状態または閉状態に切り替える流路切換部品と、前記複数の吸着筒ごとに設けられ、前記酸素濃縮空気の逆流を防止する複数の逆流防止部品と、前記連通路を流れる前記酸素濃縮空気の流量を調整する流量調整部とが配置された酸素濃縮装置であって、
前記流路切換部品、前記複数の逆流防止部品及び前記流量調整部の全てを一体集積化してなるマニホールドを備え、
前記マニホールドは、複数の板材を積層した構造を有し、かつ内部に流路を備えている
ことを特徴とする酸素濃縮装置。
【請求項２】
前記板材は樹脂材料によって形成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】
隣接する前記板材間にシール部材が配置され、前記シール部材に前記流路が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の酸素濃縮装置。
【請求項４】
前記シール部材は、耐酸素性を有する樹脂材料によって形成されてい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】
前記流路切換部品はパージ弁であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の酸素濃縮装置。
【請求項６】
前記逆流防止部品は逆止弁であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の酸素濃縮装置。
【請求項７】
前記流量調整部はオリフィスであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項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、酸素濃縮装置に関し、特には、使用者である患者等に対して高濃度の酸素を供給する医療用途に好適な酸素濃縮装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、呼吸器系疾患の最も効果的な治療法の１つとして、酸素吸入療法が知られている。酸素吸入療法とは、酸素を患者に供給する方法である。また、酸素の供給源としては、空気中から酸素を直接分離する酸素濃縮装置が用いられている。なお、医療用途で用いられる酸素濃縮装置としては、従来、圧力変動吸着型の酸素濃縮装置が主流となっている（例えば、特許文献１，２参照）。この種の酸素濃縮装置は、一般的に吸着筒、切換弁、酸素タンク等を備えている。吸着筒は、酸素濃縮装置に一対設けられており、吸着剤によって空気中の窒素を優先的に吸着させ、酸素を分離するためのものである。切換弁は、吸着筒内を加圧状態または減圧状態に切り換えるためのものである。酸素タンクは、吸着筒を通過して濃縮された酸素（酸素濃縮空気）を貯蔵するためのものである。
【０００３】
また、酸素濃縮装置における吸着筒の２次側には、パージ弁、オリフィス、逆止弁等の部品が配置されている。パージ弁は、一対の吸着筒間を繋ぐ連通路を開状態または閉状態に切り替えるようになっている。オリフィスは、連通路を流れる酸素濃縮空気の流量を調整するためのものである。逆止弁は、吸着筒ごとに設けられており、酸素濃縮空気の逆流を防止するためのものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１３６１３６号公報（図１等）
【特許文献２】特開２０１４−１３６１３５号公報（図１等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の酸素濃縮装置では、上記した各部品（パージ弁、オリフィス、逆止弁等）に継手を設けた後、チューブを用いて各部品を接続することにより、流路を構成している。しかしながら、部品点数や工数が増加するため、製造コストの上昇につながってしまうという問題がある。また、チューブ及び各部品を小さい空間に収容すると、チューブ折れのリスクが高まるため、チューブ及び各部品の収容空間を大きくしなければならないという問題もある。なお、収容空間を大きくしたとしても、チューブ折れ等のリスクは常に存在するため、リスク低減のために、各部品の固定部材が必要になる可能性もある。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造コストを低減しつつ、省スペース化を図ることが可能な酸素濃縮装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための手段（手段１）としては、空気中の窒素を吸着して酸素を分離する複数の吸着筒の下流側に、酸素濃縮空気を溜める酸素貯留部が配置され、前記複数の吸着筒と前記酸素貯留部とを結ぶ下流側流路上に、前記複数の吸着筒間を繋ぐ連通路を開状態または閉状態に切り替える流路切換部品と、前記複数の吸着筒ごとに設けられ、前記酸素濃縮空気の逆流を防止する複数の逆流防止部品と、前記連通路を流れる前記酸素濃縮空気の流量を調整する流量調整部とが配置された酸素濃縮装置であって、前記流路切換部品、前記複数の逆流防止部品及び前記流量調整部の全てを一体集積化してなるマニホールドを備え、前記マニホールドは、複数の板材を積層した構造を有し、かつ内部に流路を備えていることを特徴とする酸素濃縮装置がある。
【０００８】
従って、上記手段１に記載の発明では、吸着筒の２次側に配置される部品、具体的には、流路切換部品、複数の逆流防止部品及び流量調整部の全てが、マニホールドによって一体化されている。その結果、部品点数が削減されるため、酸素濃縮装置の製造コストを低減させることができる。また、少なくとも複数の逆流防止部品がマニホールドに集積されるため、省スペースで部品を配置することができる。
【０００９】
さらに、マニホールドは、複数の板材を積層した構造を有し、かつ内部に流路を備えている。この場合、例えば、予め流路となる部分を形成した板材を積層することにより、複雑な流路を容易に形成することができる。また、上記した各部品を流路を介して接続できるため、従来用いられていたチューブや継手が不要になる。よって、酸素濃縮装置の小型化、軽量化を図ることができる。
【００１０】
なお、板材の形成材料としては、例えば、樹脂材料、セラミック材料、金属材料などを挙げることができ、コスト性、加工性、絶縁性、機械的強度などを考慮してそれらの中から適宜選択することができる。樹脂材料の好適例としては、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ樹脂）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ樹脂）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ樹脂）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）、ポリメチルメタクリレート樹脂（ＰＭＭＡ樹脂）、ポリイミド樹脂（ＰＩ樹脂）、エポキシ樹脂（ＥＰ樹脂）、ビスマレイミド−トリアジン樹脂（ＢＴ樹脂）、ポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ樹脂）などがある。セラミック材料の好適例としては、アルミナ、ガラスセラミック、結晶化ガラス等の低温焼成材料、窒化アルミニウム、炭化珪素、窒化珪素などがある。金属材料の好適例としては、銅、銅合金、鉄ニッケル合金などがある。なお、低コスト化などの観点からすれば、板材は樹脂材料によって形成されていることが好ましい。
【００１１】
また、隣接する板材間にシール部材が配置され、シール部材に流路が形成されていることが好ましい。このようにすれば、隣接する板材間からの空気（酸素）の漏れを防止することができる。なお、シール部材の形成材料は特に限定されないが、例えば、シール部材は、耐酸素性を有する樹脂材料によって形成されていることが好ましい。このようにすれば、酸素によるシール部材の劣化を防止することができる。ここで、耐酸素性を有する樹脂材料の好適例としては、フッ化ビニリデン系（ＦＫＭ）、テトラフルオロエチレン−プロピレン系（ＦＥＰＭ）、テトラフルオロエチレン−パープルオロビニルエーテル系（ＦＦＫＭ）のフッ素ゴムなどを挙げることができる。
【００１２】
また、上記マニホールドは、流路切換部品、複数の逆流防止部品及び流量調整部の全てを一体集積化してなる。ここで、流路切換部品としては特に限定されないが、例えば、流路切換部品は電磁弁であることが好ましい。なお、電磁弁としては、直動型の電磁弁、パイロット型の電磁弁、スプール型の電磁弁などを挙げることができる。また、流路切換部品（電磁弁）はパージ弁であることが好ましい。このようにすれば、流路切換部品が設けられた連通路内、ひいては、下流側流路内の不純物を排出することができる。また、逆流防止部品も特に限定される訳ではないが、例えば、逆流防止部品は、酸素濃縮空気を酸素貯留部側のみに流し、かつ酸素濃縮空気が吸着筒側に流れるのを防止する逆止弁であることが好ましい。逆止弁は比較的単純な構造を有するため、逆流防止部品を低コストで設置することができる。ここで、逆止弁としては、スイング式逆止弁、リフト式逆止弁、バタフライ式逆止弁、デュアルプレート式逆止弁などを挙げることができる。さらに、流量調整部も特に限定される訳ではないが、例えば、流量調整部はオリフィスであることが好ましい。オリフィスも比較的単純な構造を有するため、流量調整部を低コストで形成することができる。また、他の流量調整部としては、流路の一部の断面積を小さくすることにより流量調整部としたものが挙げられる。このようにすれば、より単純な構造となるため、流量調整部をより低コストで形成することができる。しかしながら、流量を変更することができないため、流量を変更したい場合には、絞り弁、流量調整弁、複合流量制御弁などの流量制御弁を流量調整部として用いることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態における酸素濃縮装置の構成を示す回路図。
【図２】マニホールドを示す斜視図。
【図３】マニホールドの流路部分を抜き出して模式的に示す斜視図。
【図４】マニホールドを示す平面図。
【図５】図４のＡ−Ａ線断面図。
【図６】図４のＢ−Ｂ線断面図。
【図７】図４のＣ−Ｃ線断面図。
【図８】図５の範囲Ｄを拡大して示す要部断面図。
【図９】図７の範囲Ｅを拡大して示す要部断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の酸素濃縮装置を具体化した一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、窒素吸着剤（以下「吸着剤」という）を用いて空気中から窒素を吸着除去することにより酸素を濃縮し、得られた酸素を使用者に供給する圧力変動吸着型の医療用酸素濃縮装置を例示する。
【００１５】
図１に示される酸素濃縮装置１１は、箱状をなす本体ケース１２を備えている。本体ケース１２の前面側には、カニューラを接続可能なカニューラ接続部１３が設けられている。一方、本体ケース１２の背面側には空気取込口（図示略）が設けられ、空気取込口の下方位置には電源スイッチ（図示略）が設けられている。なお、本実施形態の酸素濃縮装置１１は、室内等に設置される定置形の酸素濃縮装置であってもよいし、使用者による持ち運びが可能な携帯形の酸素濃縮装置であってもよい。
【００１６】
また、本体ケース１２内には、空気を供給するための空気供給流路２１が形成されている。空気供給流路２１の始端は空気取込口となっており、空気供給流路２１の終端はカニューラ接続部１３に接続されている。また、空気供給流路２１上には、フィルタ２２及びコンプレッサ２３等が設置されている。フィルタ２２は、例えば繊維をまとめて積層することでマット状に構成されており、空気（２１体積％の酸素を含有する）に含まれる塵埃を除去する機能を有している。コンプレッサ２３は、フィルタ２２の下流側に配置されており、フィルタ２２を介して取り込んだ空気を圧縮して下流側に供給するようになっている。また、コンプレッサ２３の近傍には冷却ファン２４が設置されている。冷却ファン２４は、稼働により高温になったコンプレッサ２３のシリンダ摺動部やモーター部を冷却するためのものである。
【００１７】
図１に示されるように、空気供給流路２１は、コンプレッサ２３の下流側において第１流路３１と第２流路３２とに分岐している。第１流路３１上には、第１切換弁３３、第１吸着筒３４及び第１逆止弁３５（逆流防止部品）が設置されている。同様に、第２流路３２上には、第２切換弁３６、第２吸着筒３７及び第２逆止弁３８（逆流防止部品）が設置されている。第１切換弁３３は、第１吸着筒３４の１次側（上流側）に配置されており、第１流路３１の上流部分を開状態または閉状態に切り替えるようになっている。第１切換弁３３は、開状態に切り替えられた際に、コンプレッサ２３から送り出された空気を第１吸着筒３４内に供給するようになっている。同様に、第２切換弁３６は、第２吸着筒３７の１次側（上流側）に配置されており、第２流路３２の上流部分を開状態または閉状態に切り替えるようになっている。第２切換弁３６は、開状態に切り替えられた際に、コンプレッサ２３から送り出された空気を第２吸着筒３７内に供給するようになっている。なお、本実施形態の第１切換弁３３及び第２切換弁３６は、図示しないソレノイドにより作動する電磁弁である。
【００１８】
図１に示される吸着筒３４，３７は、コンプレッサ２３によって圧縮された空気が強制通過する際に窒素を吸着することにより、空気を窒素と酸素とに分離するようになっている。詳述すると、吸着筒３４，３７内には、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）が充填されている。そして、空気の通過に伴って第１吸着筒３４（または第２吸着筒３７）内が加圧されると、吸着剤に窒素が吸着する。このとき、酸素は、吸着剤に吸着することなく第１吸着筒３４（または第２吸着筒３７）内を通過する。その後、空気が通過しなくなって第１吸着筒３４（または第２吸着筒３７）内が減圧されると、吸着剤に吸着している窒素が離脱する。
【００１９】
さらに、第１流路３１における第１切換弁３３と第１吸着筒３４との間には、窒素ガス排出流路３９の第１端部が接続されている。また、第２流路３２における第２切換弁３６と第２吸着筒３７との間には、窒素ガス排出流路３９の第２端部が接続されている。窒素ガス排出流路３９は、第１端部、第２端部及び第３端部に分岐しており、第３端部の終端は外部に窒素を排出する排出口となっている。また、窒素ガス排出流路３９の第１端部上には第１窒素ガス排出弁４５が設置され、窒素ガス排出流路３９の第２端部上には第２窒素ガス排出弁４６が設置されている。第１窒素ガス排出弁４５は、窒素ガス排出流路３９の第１端部を開状態または閉状態に切り替えるようになっている。第１窒素ガス排出弁４５は、開状態に切り替えられた際に、第１吸着筒３４内の吸着剤に吸着している窒素を窒素ガス排出流路３９の第３端部から排出するようになっている。同様に、第２窒素ガス排出弁４６は、窒素ガス排出流路３９の第２端部を開状態または閉状態に切り替えるようになっている。第２窒素ガス排出弁４６は、開状態に切り替えられた際に、第２吸着筒３７内の吸着剤に吸着している窒素を窒素ガス排出流路３９の第３端部から排出するようになっている。なお、本実施形態の第１窒素ガス排出弁４５及び第２窒素ガス排出弁４６は、図示しないソレノイドにより作動する電磁弁である。また、窒素ガス排出流路３９の第３端部上には、窒素の排出音を低減させる消音器４０が設置されている。
【００２０】
図１に示されるように、空気供給流路２１は、一対の吸着筒３４，３７と酸素タンク５１（酸素貯留部）とを結ぶ下流側流路５０を含んで構成されている。さらに、下流側流路５０は、両吸着筒３４，３７間を繋ぐ連通路４１を含んで構成されている。連通路４１上には、同連通路４１を開状態または閉状態に切り替えるパージ弁４２（流路切換部品、電磁弁）が設けられている。また、連通路４１上には、流量調整部である一対のオリフィス４３が設けられている。両オリフィス４３は、連通路４１を流れる酸素濃縮空気の流量を調整するためのものである。なお、パージ弁４２及びオリフィス４３は、吸着筒３４，３７の２次側に配置されている。
【００２１】
また、第１逆止弁３５は、下流側流路５０上、具体的には、第１流路３１において第１吸着筒３４の２次側（下流側）に配置されている。第１逆止弁３５は、第１吸着筒３４及び第１逆止弁３５を順番に通過した酸素、具体的には、９０体積％の酸素を含有する酸素濃縮空気の逆流を防止するためのものである。同様に、第２逆止弁３８は、下流側流路５０上、具体的には、第２流路３２において第２吸着筒３７の２次側（下流側）に配置されている。第２逆止弁３８は、第２吸着筒３７及び第２逆止弁３８を順番に通過した酸素、具体的には、９０体積％の酸素を含有する酸素濃縮空気の逆流を防止するためのものである。なお、両逆止弁３５，３８の下流側において、分岐していた空気供給流路２１（第１流路３１及び第２流路３２）は再び合流する。
【００２２】
そして、図１に示されるように、合流後の空気供給流路２１上には、酸素タンク５１、酸素供給弁５２、酸素センサ５３、圧力センサ５４、バクテリアフィルタ５５及び微差圧センサ５６が設置されている。酸素タンク５１は、吸着筒３４，３７の下流側に配置されており、逆止弁３５，３８を通過した酸素濃縮空気を貯留するようになっている。そして、酸素タンク５１は、内部の圧力によって酸素濃縮空気を下流側に供給するようになっている。また、酸素タンク５１にはタンク圧センサ（図示略）が設置されている。タンク圧センサは、酸素タンク５１内の圧力（タンク圧）を測定して、タンク圧測定信号を出力するようになっている。なお、タンク圧は、酸素タンク５１内の酸素濃縮空気の貯留量が増加するのに伴って大きくなり、貯留量が減少するのに伴って小さくなる。
【００２３】
また、酸素供給弁５２は、酸素タンク５１の下流側に配置されており、空気供給流路２１を開状態または閉状態に切り替えるようになっている。酸素供給弁５２は、開状態に切り替えられた際に、下流側に酸素濃縮空気を供給可能とするようになっている。なお、本実施形態の酸素供給弁５２は、図示しないソレノイドにより作動する電磁弁である。また、酸素センサ５３は、酸素供給弁５２の下流側に配置されており、空気供給流路２１内を流れる酸素濃縮空気の酸素濃度を測定して、酸素濃度測定信号を出力するようになっている。圧力センサ５４は、酸素センサ５３の下流側に配置されており、空気供給流路２１内を流れる酸素濃縮空気の圧力を測定して、圧力測定信号を出力するようになっている。バクテリアフィルタ５５は、圧力センサ５４の下流側に配置されており、酸素濃縮空気に含まれる異物を除去する機能を有している。
【００２４】
そして、図１に示される微差圧センサ５６は、バクテリアフィルタ５５と上述したカニューラ接続部１３との間に配置されている。微差圧センサ５６は、使用者がカニューラを介して酸素濃縮空気を吸うことにより、空気供給流路２１内が負圧になった際に、空気供給流路２１内の圧力（微差圧）を検知して、微差圧検知信号を出力するようになっている。
【００２５】
図１，図２に示されるように、酸素濃縮装置１１は、第１逆止弁３５、第２逆止弁３８、パージ弁４２及びオリフィス４３の全てを一体集積化してなるマニホールド６１を備えている。図２，図４〜図７に示されるように、本実施形態のマニホールド６１は、３枚の板材６２，６３，６４と２枚のシール部材７１，７２とを交互に積層した構造を有している。各板材６２〜６４は、樹脂材料（本実施形態では、ポリフェニレンサルファイド樹脂）によって形成されている。第１層（最上層）の板材６２は、縦４０ｍｍ×横５０ｍｍ×厚さ５ｍｍの平面視略十字状を成し、第２層の板材６３は、縦４０ｍｍ×横５０ｍｍ×厚さ８ｍｍの平面視略十字状を成している。そして、第３層（最下層）の板材６４は、縦２０ｍｍ×横５０ｍｍ×厚さ５ｍｍの平面視略矩形状を成している。
【００２６】
また、シール部材７１は隣接する板材６２，６３間に配置され、シール部材７２は隣接する板材６３，６４間に配置されている。シール部材７１，７２は、耐酸素性を有する樹脂材料（本実施形態では、フッ化ビニリデン系のフッ素ゴムシート）によって形成されている。また、各シール部材７１，７２の厚さは２ｍｍに設定されている。
【００２７】
さらに、図２，図４〜図７に示されるように、マニホールド６１には、板材６２の上面６５にて開口する１１個のネジ穴６６が設けられている。なお、各ネジ穴６６にネジ６７を螺着させることにより、板材６２，６３が固定されるようになっている。また、マニホールド６１には、板材６３の下面６８にて開口する複数のネジ穴（図示略）が設けられている。なお、これらのネジ穴にネジ６９を螺着させることにより、板材６４が板材６３に固定されるようになっている。
【００２８】
図４，図６に示されるように、最上層の板材６２の略中央部には、第１層の板材６２を厚さ方向に貫通して上面６５にて開口するポート取付孔８１が設けられており、ポート取付孔８１にはポート８２が取り付けられている。なお、ポート８２は、チューブ（図示略）を介して酸素タンク５１に接続されている。
【００２９】
図２，図４に示されるように、マニホールド６１の上面には、第１層の板材６２を厚さ方向に貫通して上面６５にて開口する第１導入口９１が設けられ、第１導入口９１には第１吸着筒３４（図１参照）が接続可能となっている。また、マニホールド６１の上面には、板材６２を厚さ方向に貫通して上面６５にて開口する第２導入口９２が設けられ、第２導入口９２には第２吸着筒３７（図１参照）が接続可能となっている。なお、第１導入口９１と第１吸着筒３４との接続部分、及び、第２導入口９２と第２吸着筒３７との接続部分には、リング状のガスケット９３が配置されている。
【００３０】
図３，図５〜図９に示されるように、マニホールド６１は、下流側流路５０の一部を構成する流路１００を内部に備えている。流路１００は下流側流路１０１を備えている。下流側流路１０１は、第２層のシール部材７２に形成され、シール部材７２の平面方向に沿って直線状に延びる下層側の流路である。なお、下流側流路１０１の両端部には、第１導入口９１と第２導入口９２とがそれぞれ連通している。そして、下流側流路１０１と第１導入口９１との接続部分には第１逆止弁３５が配置され、下流側流路１０１と第２導入口９２との接続部分には第２逆止弁３８が配置されている。また、下流側流路１０１の中央部分には、ポート取付孔８１が連通している。
【００３１】
さらに、流路１００は、連通路４１を構成する一対の第１連通流路１０３と、同じく連通路４１を構成する第２連通流路１０４とを備えている。各第１連通流路１０３は、第２層の板材６３に形成され、板材６３の平面方向に沿って直線状に延びる上層側の流路である。そして、第１連通流路１０３の一方の端部は、下流側流路１０１と第１導入口９１との接続部分、または、下流側流路１０１と第２導入口９２との接続部分に連通している。なお、各第１連通流路１０３のもう一方の端部は、第２連通流路１０４の両端部にそれぞれ接続しており、各第１連通流路１０３と第２連通流路１０４との接続部分にはオリフィス４３が配置されている。また、第２連通流路１０４は、第２層の板材６３に形成され、板材６３の平面方向に沿って延びるコ字状を成す上層側の流路である。第２連通流路１０４の中央部分には、パージ弁４２が設けられている。
【００３２】
なお、酸素濃縮装置１１は、装置全体を統括的に制御するためのコンピュータ（図示略）を備えている。コンピュータは、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）、メモリ及び入出力ポート等により構成されている。入出力ポートには、電源スイッチ、酸素センサ５３、圧力センサ５４、微差圧センサ５６及びタンク圧センサが電気的に接続されている。従って、電源スイッチからのオンオフ信号や各センサからの信号が、入出力ポートを介してＣＰＵに入力されるようになる。また、入出力ポートには、コンプレッサ２３、冷却ファン２４、第１切換弁３３、第２切換弁３６、パージ弁４２、第１窒素ガス排出弁４５、第２窒素ガス排出弁４６及び酸素供給弁５２が電気的に接続されている。従って、ＣＰＵからの駆動信号が、入出力ポートを介して上記の各機器（コンプレッサ２３、冷却ファン２４、切換弁３３，３６、パージ弁４２、窒素ガス排出弁４５，４６及び酸素供給弁５２）に出力され、それら駆動信号によって各機器が制御されるようになる。
【００３３】
次に、酸素濃縮装置１１による酸素の濃縮方法を説明する。
【００３４】
本実施形態の酸素濃縮装置１１では、第１吸着筒３４及び第２吸着筒３７において加圧及び減圧を交互に繰り返すことにより、酸素の濃縮及び吸着剤の再生を行う。まず、第１切換弁３３を駆動して第１流路３１の上流部分を開状態に切り替える。ここで、コンプレッサ２３を作動させると、酸素濃縮装置１１の外部にある空気が、フィルタ２２を介して空気供給流路２１内に取り込まれ、第１切換弁３３を介して第１吸着筒３４内に供給される。このとき、第１吸着筒３４内は加圧された状態となる。そして、第１吸着筒３４内に供給された空気は、第１吸着筒３４を通過する際に窒素と酸素とに分離され、窒素が第１吸着筒３４内の吸着剤に吸着するのに伴って酸素が濃縮される。その後、濃縮された酸素（酸素濃縮空気）は、第１逆止弁３５、下流側流路１０１及びポート８２を順番に通過して、酸素タンク５１に供給される。
【００３５】
そして、所定時間の経過後、第１切換弁３３を閉状態に切り替えるとともに、第２切換弁３６及び第１窒素ガス排出弁４５を開状態に切り替える。その結果、コンプレッサ２３によって空気供給流路２１内に取り込まれた空気が、第２切換弁３６を介して第２吸着筒３７内に供給される。このとき、第２吸着筒３７内は加圧された状態となる。そして、第２吸着筒３７内に供給された空気は、第２吸着筒３７を通過する際に窒素と酸素とに分離され、窒素が第２吸着筒３７内の吸着剤に吸着するのに伴って酸素が濃縮される。その後、濃縮された酸素（酸素濃縮空気）は、第２逆止弁３８、下流側流路１０１及びポート８２を順番に通過して、酸素タンク５１に供給される。一方、第１吸着筒３４内は減圧された状態となるため、第１吸着筒３４内の吸着剤に吸着している酸素は、離脱した後、第１窒素ガス排出弁４５を介して窒素ガス排出流路３９に流れ込み、排出口から酸素濃縮装置１１の外部に排出される。
【００３６】
その後、各切換弁３３，３６及び各窒素ガス排出弁４５，４６を切り替えて、第１吸着筒３４内での窒素の吸着（及び第２吸着筒３７内での窒素の離脱）と、第２吸着筒３７内での窒素の吸着（及び第１吸着筒３４内での窒素の離脱）とを交互に繰り返す。その結果、９０体積％の酸素濃縮空気が連続的に得られるようになる。そして、第１吸着筒３４及び第２吸着筒３７を通過した酸素は、酸素タンク５１に貯留され、使用者に供給される。
【００３７】
また、加圧されていた第１吸着筒３４（または第２吸着筒３７）から減圧されていた第２吸着筒３７（または第１吸着筒３４）に対して酸素を供給する。詳述すると、酸素は、加圧されていた吸着筒３４（または３７）から第１連通流路１０３、オリフィス４３、第２連通流路１０４、パージ弁４２、第２連通流路１０４、オリフィス４３、第１連通流路１０３を順番に通過して、減圧されていた吸着筒３７（または３４）に供給される。この酸素により、第２吸着筒３７（または第１吸着筒３４）内の吸着剤に吸着された窒素や水分が洗い流され、第２窒素ガス排出弁４６（または第１窒素ガス排出弁４５）及び窒素ガス排出流路３９を介して酸素濃縮装置１１の外部に排出される。
【００３８】
従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００３９】
（１）本実施形態の酸素濃縮装置１１では、吸着筒３４，３７の２次側に配置される部品、具体的には、パージ弁４２、逆止弁３５，３８及びオリフィス４３が、マニホールド６１によって一体化されている。その結果、部品点数が削減されるため、酸素濃縮装置１１の製造コストを低減させることができる。また、パージ弁４２、逆止弁３５，３８及びオリフィス４３がマニホールド６１に集積されるため、省スペースで部品を配置することができる。
【００４０】
（２）本実施形態のマニホールド６１は、内部に流路１００を備えている。その結果、各部品（パージ弁４２、逆止弁３５，３８、オリフィス４３）が流路１００を介して接続できるようになるため、各部品の接続に従来用いられていたチューブや継手が不要になる。よって、酸素濃縮装置１１の小型化、軽量化を図ることができる。しかも、チューブ折れ等のリスクが軽減された酸素濃縮装置１１を提供することができる。
【００４１】
（３）例えば、マニホールド６１がブロック材からなる場合には、ドリル（金型形成の場合はピン等）を用いて流路を形成しなければならない。しかし、ブロック材が大型化すると、流路の構成を複雑化することが困難になる。また、必要に応じて、流路の端部を後加工により封止する必要がある。
【００４２】
そこで、本実施形態では、マニホールド６１を、３枚の板材６２〜６４と２枚のシール部材７１，７２とを交互に積層することによって構成している。その結果、板材６２〜６４やシール部材７１，７２に平面方向及び厚さ方向に延びる流路１００を形成したうえで積層することにより、流路１００の構成を容易に複雑化することができる。また、流路１００の形成にドリル等を用いないため、流路１００の断面形状を自由に変更することができる（例えば、断面円形状だけでなく、断面楕円形状、断面長方形状等も形成可能である）。また、流路１００の断面積も自由に変更することが可能である。
【００４３】
なお、上記実施形態を以下のように変更してもよい。
【００４４】
・上記実施形態では、流路１００を構成する下流側流路１０１、第１連通流路１０３及び第２連通流路１０４のうち、下流側流路１０１のみがシール部材７２に形成されていた。しかし、他の流路１０３，１０４も、シール部材７１，７２に形成されていてもよい。
【００４５】
・上記実施形態の酸素濃縮装置１１は、２個の吸着筒３４，３７（及び２個の逆止弁３５，３８）を備えていたが、３個以上の吸着筒（及び３個以上の逆止弁）を備えていてもよい。
【００４６】
・上記実施形態のマニホールド６１では、オリフィス４３が流量調整部として用いられていた。しかし、酸素の流量を計測して流量制御を行うマスフローコントローラや流量制御弁などの他の機器を、流量調整部として用いてもよい。
【００４７】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００４８】
（１）上記手段１において、隣接する前記板材間にシール部材が配置され、前記板材と前記シール部材とに前記流路が形成されていることを特徴とする酸素濃縮装置。
【００４９】
（２）上記手段１において、前記流路は、両端部に前記逆流防止部品が配置される下流側流路と、一方の端部が前記下流側流路に接続され、もう一方の端部に前記流量調整部が配置される第１連通流路と、前記第１連通流路のもう一方の端部に接続され、前記流路切換部品が設けられる第２連通流路とを備えることを特徴とする酸素濃縮装置。
【符号の説明】
【００５０】
１１…酸素濃縮装置
３４…吸着筒としての第１吸着筒
３５…逆流防止部品及び逆止弁としての第１逆止弁
３７…吸着筒としての第２吸着筒
３８…逆流防止部品及び逆止弁としての第２逆止弁
４１…連通路
４２…流路切換部品としてのパージ弁
４３…流量調整部としてのオフィリス
５０…下流側流路
５１…酸素貯留部としての酸素タンク
６１…マニホールド
６２，６３，６４…板材
７１，７２…シール部材
１００…流路
【図１】
2018134249.tif 000003
【図２】
2018134249.tif 000004
【図３】
2018134249.tif 000005
【図４】
2018134249.tif 000006
【図５】
2018134249.tif 000007
【図６】
2018134249.tif 000008
【図７】
2018134249.tif 000009
【図８】
2018134249.tif 000010
【図９】
2018134249.tif 000011