(57)【要約】【課題】  電気エネルギーが不要で、電気設備から遠く離れた屋外であっても、２２％〜３０％程度の酸素濃度、条件によっては３０％以上の酸素濃度を有する酸素富化空気を供給することが可能な携帯用の酸素富化空気供給器を提供する。【解決手段】  酸素富化膜を内蔵し、空気を原料として該酸素富化膜を透過させて酸素富化空気を生成し、排出口から酸素富化空気を排出する手動のポンプ手段、例えば、蛇腹部及びバネ、ピストン及びバネを有してなる携帯用の酸素富化空気供給器とする。【選択図】  図１
2008126186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素富化膜を内蔵し、空気を原料として該酸素富化膜を透過させて酸素富化空気を生成し、排出口から酸素富化空気を排出する手動のポンプ手段を有してなることを特徴とする携帯用の酸素富化空気供給器。
【請求項２】
手動のポンプ手段が、蛇腹部及びバネからなる請求項１に記載の携帯用の酸素富化空気供給器。
【請求項３】
手動のポンプ手段が、蛇腹部及びバネからなり、該蛇腹部をバネの復元力で伸ばすことにより酸素富化空気を取入れ、手動で縮めることにより酸素富化空気を排出するように設定された請求項１に記載の携帯用の酸素富化空気供給器。
【請求項４】
手動のポンプ手段が、ピストン及びバネからなる請求項１に記載の携帯用の酸素富化空気供給器。
【請求項５】
手動のポンプ手段が、ピストン及びバネからなり、該ピストンをバネの復元力で伸ばすことにより酸素富化空気を取入れ、手動で縮めることにより酸素富化空気を排出するように設定された請求項１に記載の携帯用の酸素富化空気供給器。
【請求項６】
排出口に、内部が減圧状態の時は閉、内部が加圧状態の時は開となる排出弁が設置された請求項１に記載の携帯用の酸素富化空気供給器。
【請求項７】
排出口に、可撓性の管、または先端にマスクがついた可撓性の管を結合した請求項１に記載の携帯用の酸素富化空気供給器。
【請求項８】
酸素富化空気の溜り部を設けた請求項１に記載の携帯用の酸素富化空気供給器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素富化膜を利用した酸素富化空気供給器に関するものである。更に詳細には、電気エネルギーが不要で、例えば屋外で使用することが可能な携帯用の酸素富化空気供給器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、通常の空気より高い濃度の酸素を含む空気を吸引し、集中力を向上させて、勉強、仕事、作業等を効率よく行なうこと、あるいは病院等の施設において、前記のような空気の吸引により、免疫力の向上を計り患者の治療に役立たせることが知られている。また、家庭用のサウナ室や浴室には、爽快感が得られるように、酸素富化空気の供給装置が設置されたものがある。さらに、最近では、酸素カプセル等が市販され、容易に高濃度酸素を含む空気を利用することが可能となってきた。酸素富化空気の吸引には、前記の集中力の向上、免疫力の向上のほか、肩こりの解消、疲れ目の回復、皮膚の活性化、いびきの改善等にも効果があるとされている。
【０００３】
このような酸素富化空気の供給装置としては、空気を原料とし、酸素富化膜（気体分離膜）を用いたものが多く開発され利用されている。例えば、平膜状の気体分離膜（酸素富化膜）及び酸素富化空気取出し口を有する気体分離膜セルが複数枚積層してなる気体分離膜ユニット（特開平２−１９８６１１）、酸素を選択的に透過する中空糸状の気体分離膜（酸素富化膜）が内蔵された容器、空気圧縮機、及び吸引ポンプからなる酸素富化装置（特開平２−２５２６０９）等が開発されている。いずれの供給装置であっても、酸素富化空気の生成の際には、酸素富化膜の１次側が２次側よりも高い圧力に設定される必要があり、電力を利用した送風機、減圧ポンプ等により、原料空気が酸素富化膜を通過するような構造になっている。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−２５８６１９号公報
【特許文献２】特開平１−２０１００６号公報
【特許文献３】特開平１−３０４０２７号公報
【特許文献４】特開平２−１９８６１１号公報
【特許文献５】特開平２−２５２６０９号公報
【特許文献６】特開平６−２３４５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述のような酸素富化空気の供給装置は、通常は建物内及びその周辺等の電気の供給を容易に受けられる場所でしか使用できないという不都合があった。また、蓄電池等を用いることにより、電源を確保することができるが、装置が重くなるという新たな不都合が発生した。
従って、本発明が解決しようとする課題は、電気エネルギーが不要な携帯用の酸素富化空気供給器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、これらの課題を解決すべく鋭意検討した結果、酸素富化膜を内蔵する酸素富化空気供給器において、蛇腹部あるいはピストン等の伸縮を利用した手動のポンプ手段を用いることにより、空気を原料として酸素富化膜を透過させて酸素富化空気を生成し、排出口からこれを排出して、酸素富化空気が得られることを見出し、本発明の酸素富化空気供給器に到達した。
すなわち本発明は、酸素富化膜を内蔵し、空気を原料として該酸素富化膜を透過させて酸素富化空気を生成し、排出口から酸素富化空気を排出する手動のポンプ手段を有してなることを特徴とする携帯用の酸素富化空気供給器である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の酸素富化空気供給器は、電気エネルギーが不要なので、例えば電気設備から遠く離れた屋外で使用することが可能である。また、電気配線がなく、プラスチック材料を主体とする構成が可能なので、酸素富化空気供給器を簡素化、軽量化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の酸素富化空気供給器は、電気エネルギーを利用しない酸素富化空気供給器に適用される。
以下、本発明の酸素富化空気供給器を、図１〜図５に基づいて説明するが、本発明がこれにより限定されるものではない。尚、図１〜図５は、本発明の酸素富化空気供給器の一例を示す構成図である。
【０００９】
本発明の酸素富化空気供給器は、例えば図１〜図３に示すような装置である。図１〜図３の酸素富化空気供給器は、酸素富化膜２を内蔵し、空気を原料として酸素富化膜２を介して外部から酸素富化空気を取入れ、排出口１０から酸素富化空気を排出する手動のポンプ手段、例えば図１、図２のような蛇腹部３及びバネ５、図３のようなピストン４及びバネ５を有してなる携帯用の酸素富化空気供給器である。
尚、手動のポンプ手段として、バネを用いないで蛇腹部のみあるいはピストンのみとすることもできるが、酸素富化膜を透過させて外部から酸素富化空気を取入れる際には、蛇腹部あるいはピストンを伸ばすために比較的に大きな力が必要なため、バネを用いることが好ましい。
【００１０】
本発明の酸素富化空気供給器において、図１〜図３の酸素富化膜２は、平膜状の酸素富化膜であるが、これに限定されることなく、例えば中空糸状の酸素富化膜を用いることもできる。また、図１〜図３においては、酸素富化膜を内蔵するユニットと手動のポンプ手段を有するユニットは一体となっているが、これらを例えば長い可撓性のプラスチック管で結合した形態であってもよい。尚、排出弁９は、内部が減圧状態の時は閉、内部が加圧状態の時は開となるように設定されている。また、ユニットの構成材料には特に制限がないが、重量を軽くすることができることから、プラスチックを主材料として用いることが好ましい。
【００１１】
次に、図１を用いて、本発明の酸素富化空気供給器の使用方法について説明する。円筒形の蛇腹部３の内部空間６は、初期の状態においては、通常の空気で満たされている。蛇腹部３の上部蓋７に、上から圧力を加えると、蛇腹部が縮まるとともに内部の空気が排出口１０の排出弁９から排出される。続いて、加圧を解除すると、バネの復元力で蛇腹部が伸び、内部空間６が減圧状態になるので、外部の空気が取入れ口１から酸素富化膜２を経由して内部に取入れられる。その際、内部に取入れられる空気は、通常は２２％〜３０％程度の酸素濃度、条件によっては３０％以上の酸素濃度を有する酸素富化空気となる。尚、バネの復元力とともに、例えば手により蛇腹部を伸ばしてもよい。その後、再度、蛇腹部３の上部蓋７に、上から圧力を加えると、蛇腹部が縮まるとともに内部の酸素富化空気が排出口１０の排出弁９から排出されて、酸素富化空気を取出すことができる。
【００１２】
図２の酸素富化空気供給器は、踏み板８を設けて足により蛇腹部を加圧できるようにしたものであり、足による加圧のほかは、図１の酸素富化空気供給器の使用方法と同様である。
また、図３の酸素富化空気供給器は、ピストン４により酸素富化空気の取入れ及び排出を行なえるようにしたものであり、ピストンによる加圧のほかは、図１の酸素富化空気供給器の使用方法と同様である。
【００１３】
また、本発明の酸素富化空気供給器は、例えば図４、図５に示すような装置とすることもできる。図４、図５の酸素富化空気供給器は、酸素富化膜２を内蔵し、手動のポンプ手段（図４においては蛇腹部３及びバネ５、図５おいてはピストン４及びバネ５）により、原料である空気を酸素富化膜２に供給し、酸素富化膜２を透過させて酸素富化空気を生成させ、排出口１０から酸素富化空気を排出させるものである。
しかしながら、例えば図４の酸素富化空気供給器では、空気を酸素富化膜２に供給する際、内部の空気の残量が少なくなるにつれて、空気中の酸素濃度は低下するので、途中で中断し、手動弁１１を開にして排出口１２から酸素濃度が低下した空気を排出し新しい空気を取入れる必要がある。
【００１４】
図５の酸素富化空気供給器は、酸素富化膜に供給する前の空気を圧縮して蓄積できるようにした装置の一例である。例えば、次のように空気を圧縮することができる。すなわち、手動弁１１を閉にした状態でピストン４を降下させると、開閉弁１４が閉となりピストン下部の空気圧が上昇する。また、ピストン上部は減圧になるため空気の取入れ口１の開閉弁１３が開となり、空気が取入れられる。次に、ピストン４を上昇させると開閉弁１３が閉となり、ピストン上部と下部の空気圧が平衡になったときに開閉弁１４が開となる。再度、ピストン４を降下させると、開閉弁１４が閉となり、ピストン下部の空気圧は前回の圧力よりも上昇する。また、ピストン上部は減圧になるため空気の取入れ口１の開閉弁１３が開となり、空気が取入れられる。この操作を繰返すことにより、圧縮空気を得ることができる。その後、手動弁１１を開にすることにより、空気が酸素富化膜に供給され、酸素富化空気が得られる。
【００１５】
本発明の酸素富化空気供給器の使用の際には、例えば、可撓性の管、先端にマスクがついた可撓性の管が排出口１０に結合される。また、すぐに使用しない場合は、酸素富化空気の溜り部を設けて、酸素富化空気を蓄えることもできる。また、本発明の酸素富化空気供給器は、酸素富化膜の種類の選定、空気の取入れ速度の調整、あるいは酸素富化膜を複数回透過させることにより、酸素濃度が３０％以上の空気、さらに酸素濃度が５０％以上の空気を調製することもできる。
【００１６】
次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。
【実施例１】
【００１７】
（酸素富化膜を内蔵するユニットの製作）
外形が、縦１２ｃｍ、横１２ｃｍ、高さ５ｃｍの直方体のプラスチック製ユニット内に、偏平状の多孔質支持体（１０ｃｍ×１０ｃｍ）の表面にポリジメチルシロキサンをコーティングした平膜状の酸素富化膜と、プラスチック板を、図１に示すように配置して、空気を取入れ口から取入れ、酸素富化膜を透過した酸素富化空気を、手動のポンプ手段を有するユニットに供給できるような酸素富化膜を内蔵するユニットを製作した。
【００１８】
（手動のポンプ手段を有するユニットの製作）
上面に開口部、側面に酸素富化空気の導入口及び排出口を有し、外形が、直径１５ｃｍ、高さ１．５ｃｍの円柱状であるプラスチック製容器に、伸ばした時の外形が、直径１２ｃｍ、高さ１８．５ｃｍの円筒状のプラスチック製蛇腹筒を結合し、さらに直径１０ｃｍ、圧力をかけていない時の高さが２０ｃｍのバネを挿入した後、蛇腹筒の上部に蓋をして、手動のポンプ手段を有するユニットを製作した。次に、酸素富化膜を内蔵するユニットと手動のポンプ手段を有するユニットを結合して、図１に示すような酸素富化空気供給器を得た。
【００１９】
（酸素富化空気の供給試験）
蛇腹部の上部蓋に、上から圧力を加えて、蛇腹部が５ｃｍになるまで圧縮して内部の空気を半分以上排出弁から排出した。続いて加圧を解除し、バネの復元力により蛇腹部を伸ばすとともに、外部の空気を取入れ口から酸素富化膜を透過させて内部に導入した。次に、再度、蛇腹部の上部蓋に、上から圧力を加えて、蛇腹部が５ｃｍになるまで圧縮して内部の空気を半分以上排出弁から排出した。この際、酸素濃度計を用いて、排出口から排出される酸素富化空気の酸素濃度を測定した結果、２６．５％であった。以上のような操作を繰返した結果、１０回目の入換えを行なった後の酸素富化空気の酸素濃度は３１．０％であった。
【実施例２】
【００２０】
（酸素富化空気供給器の製作）
上面に開口部、側面に酸素富化空気の導入口及び排出口を有し、外形が、直径１５ｃｍ、高さ１．５ｃｍの円柱状であるプラスチック製容器に、外形が、直径１２ｃｍ、高さ２０ｃｍの円筒状のプラスチック製筒を結合し、さらに直径１０ｃｍ、圧力をかけていない時の高さが２０ｃｍのバネ、及びピストン（シリンダーの厚み１．５ｃｍ）を挿入した後、円筒容器の上部に蓋をして、手動のポンプ手段を有するユニットを製作した。次に、実施例１と同様の酸素富化膜を内蔵するユニットと手動のポンプ手段を有するユニットを結合して、図３に示すような酸素富化空気供給器を得た。
【００２１】
（酸素富化空気の供給試験）
ピストンの上から圧力を加えて、シリンダー最上部から１５ｃｍ移動するまで圧縮して内部の空気を半分以上排出弁から排出した。続いて加圧を解除し、バネの復元力により蛇腹部を伸ばすとともに、外部の空気を取入れ口から酸素富化膜を透過させて内部に導入した。次に、再度、ピストンの上から圧力を加えて、シリンダー最上部から１５ｃｍ移動するまで圧縮して内部の空気を２／３以上排出弁から排出した。この際、酸素濃度計を用いて、排出口から排出される酸素富化空気の酸素濃度を測定した結果、２７．３％であった。以上のような操作を繰返した結果、１０回目の入換えを行なった後の酸素富化空気の酸素濃度は３２．２％であった。
【００２２】
以上のように、本発明の実施例の酸素富化空気供給器は、電気エネルギーの供給がなくても容易に酸素富化空気を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の酸素富化空気供給器の一例を示す構成図
【図２】本発明の図１以外の酸素富化空気供給器の一例を示す構成図
【図３】本発明の図１、図２以外の酸素富化空気供給器の一例を示す構成図
【図４】本発明の図１〜図３以外の酸素富化空気供給器の一例を示す構成図
【図５】本発明の図１〜図４以外の酸素富化空気供給器の一例を示す構成図
【符号の説明】
【００２４】
１  空気の取入れ口
２  酸素富化膜
３  蛇腹部
４  ピストン
５  バネ
６  内部空間
７  上部蓋
８  踏み板
９  排出弁
１０  排出口（酸素富化空気の排出口）
１１  手動弁
１２  排出口（低酸素濃度の空気の排出口）
１３  開閉弁
１４  開閉弁
【図１】
2008126186.tif 000003
【図２】
2008126186.tif 000004
【図３】
2008126186.tif 000005
【図４】
2008126186.tif 000006
【図５】
2008126186.tif 000007