(57)【要約】【課題】空気圧縮機で発生した熱を効率的に放熱できるだけでなく、小型軽量化も容易な酸素濃縮装置を提供する。【解決手段】原料空気取入口１０と、吸着筒２０と、空気圧縮機３０と、吸着筒切替用電磁弁４０と、貯留タンク５０と、酸素濃縮ガス取出口６０と、窒素富化ガス排出口７０とを含む複数の部品を通気管で接続することによって酸素濃縮装置を構成し、少なくとも２本の通気路Ｐ１，Ｐ２を有する伝熱部材で形成された放熱器８０を備え、通気路Ｐ１の一端を空気圧縮機３０の吐出端に接続して他端を吸着筒２０の原料空気導入端に接続し、通気路Ｐ２の一端を吸着筒２０の窒素富化ガス排出端に接続して他端を窒素富化ガス排出口に接続した。【選択図】図１
2008212452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）装置内部へ原料空気を取り入れるための原料空気取入口と、
（ｂ）原料空気に含有される窒素を選択的に吸着するための吸着剤を収容した吸着筒と、
（ｃ）吸着筒に原料空気を圧送するための空気圧縮機と、
（ｄ）吸着筒に接続された通気管を開閉することにより、原料空気に含有される窒素を前記吸着剤に吸着させる吸着工程と、前記吸着剤から窒素を脱離させて前記吸着剤を再生する再生工程とを切り替えるための吸着筒切替用電磁弁と、
（ｅ）吸着工程で生成された酸素濃縮ガスを一時的に貯留するための貯留タンクと、
（ｆ）酸素濃縮ガスを貯留タンクから装置外部へ取り出すための酸素濃縮ガス取出口と、
（ｇ）再生工程で前記吸着剤から脱着した窒素を装置外部へ排出するための窒素富化ガス排出口と、
を含む複数の部品が通気管で接続された酸素濃縮装置であって、
（ｈ）少なくとも２本の通気路Ｐ１，Ｐ２を有する伝熱部材で形成された放熱器を備え、
通気路Ｐ１の上流端を空気圧縮機の吐出端に接続して下流端を吸着筒の原料空気導入端に接続し、
通気路Ｐ２の上流端を吸着筒の窒素富化ガス排出端に接続して下流端を窒素富化ガス排出口に接続したことを特徴とする酸素濃縮装置。
【請求項２】
通気路P１の内壁及び／又は通気路P２の内壁に凹凸が形成された請求項１記載の酸素濃縮装置。
【請求項３】
放熱器の外表面に凹凸が形成された請求項１又は２記載の酸素濃縮装置。
【請求項４】
通気路Ｐ１の長さＬ１と断面積Ｓ１及び通気路Ｐ１の上流端に接続された通気管の断面積ｓ１が、下記式１で定義される音響透過損失ＴＬが１５ｄＢ以上となる範囲に設定された請求項１〜３いずれか記載の酸素濃縮装置。
【数１】
2008212452.tif 000004
ただし、ｋは、円周率をπ、音の周波数をｆ、音速をｃとしたときに、２πｆ／ｃで表される変数である。
【請求項５】
通気路Ｐ１と通気路Ｐ２を隔てる前記伝熱部材の隔壁の厚さＴが０．５〜５ｍｍである請求項１〜４いずれか記載の酸素濃縮装置。
【請求項６】
放熱器における前記伝熱部材が、０℃における熱伝導率が２００Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上の金属である請求項１〜５いずれか記載の酸素濃縮装置。
【請求項７】
放熱器の前記伝熱部材における通気路Ｐ１と隣接しないで通気路Ｐ２と隣接する位置に３本目の通気路Ｐ３を形成し、通気路Ｐ３の断面積を通気路Ｐ３の上流端に接続する通気管の断面積よりも広く設定し、通気路Ｐ３の上流端を原料空気取入口に接続して下流端を空気圧縮機の吸気端に接続した請求項１〜６いずれか記載の酸素濃縮装置。
【請求項８】
通気路Ｐ１よりも下方に通気路Ｐ２を配し、通気路Ｐ１の下部と通気路Ｐ２とを導水路で接続し、該導水路に間欠的に開閉する排水用電磁弁を設けた請求項１〜７いずれか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、酸素濃度が高められた酸素濃縮ガスを生成するための酸素濃縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周囲の空気（原料空気）に含有される窒素を吸着して酸素濃縮ガスを生成する酸素濃縮装置は、医療用途を始め、幅広い分野で使用されている。とくに、１９８５年から在宅での酸素吸入療法に医療保険が適用されるようになったことに呼応して、在宅医療用の酸素濃縮装置に対する需要が着実に伸びてきている。各メーカーは、酸素濃縮装置を在宅医療により適したものとするために、酸素濃縮装置の小型軽量化や低価格化や低騒音化を目的とした改良をこれまでに幾度と無く行ってきている。
【０００３】
酸素濃縮装置の酸素濃縮原理は様々であるが、窒素を選択的に吸着する吸着剤を収容した吸着筒の内部圧力を変動させることにより酸素濃縮ガスを生成する圧力変動吸着方式のものと、酸素透過膜を用いて酸素濃縮ガスを得る分離膜方式のものとに大別される。しかし、近年は、酸素濃度の高い酸素濃縮ガスを得やすいという理由から、圧力変動吸着方式の医療用酸素濃縮装置が主流となってきている。
【０００４】
圧力変動吸着方式の酸素濃縮装置においては、ピストンやダイヤフラムなどを動作させて吸気工程と圧縮工程とを繰り返し行うレシプロ式の空気圧縮機を用いて原料空気を吸着筒に圧送することが一般的となっている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
ところが、空気圧縮機で圧縮された原料空気は温度が上昇するために、そのまま吸着筒へ供給すると、酸素濃縮装置の酸素濃縮効率が低下するおそれがあった。ゼオライトなど、窒素を吸着するのに一般的に用いられている吸着剤は、温度が高まると窒素吸着能が低下する特性を有していることが多いからである。また、原料空気が高温のままであると、空気圧縮機と吸着筒との間にある吸着筒切替用電磁弁（吸着筒に接続された通気管を開閉するための電磁弁）が消耗しやすくなり、酸素濃縮装置の耐久性が低下するおそれもあった。酸素濃縮装置の酸素濃縮効率や耐久性を向上させるためには、空気圧縮機から吐出された原料空気の温度をいかに低下させるかが重要となってくる。
【０００６】
このような実状に鑑みてか、空気圧縮機の吐出端に接続する通気管を、銅やアルミニウムなど、熱伝導性に優れた金属で形成し、該通気管を流れる原料空気を外気と熱交換させることが行われている（例えば、特許文献２を参照）。しかし、この熱交換をより効率的に行おうと、前記通気管を螺旋状に巻くなどして前記通気管を長く確保すると、酸素濃縮装置の小型軽量化が困難になるばかりか、前記通気管を流れる原料空気の流通抵抗が増大して酸素濃縮装置の省エネルギー化が困難になるおそれもあった。
【０００７】
さらに、レシプロ式の空気圧縮機からは、原料空気の脈動に起因して独特の騒音が発生するために、酸素濃縮装置を在宅医療用に好適に用いることができるものとするためには、この騒音をいかに軽減するかも重要な課題となっていた。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−０５８４６９号公報（特許請求の範囲、図１）
【特許文献２】特開２００５−３０４８６３号公報（［００５９］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、空気圧縮機で加圧されて温度の上昇した原料空気の熱を装置外部へ効率的に放出し、酸素濃縮効率の低下や、吸着筒切替用電磁弁の消耗を抑えるだけでなく、小型軽量化が容易な酸素濃縮装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題は、（ａ）装置内部へ原料空気を取り入れるための原料空気取入口と、（ｂ）原料空気に含有される窒素を選択的に吸着するための吸着剤を収容した吸着筒と、（ｃ）吸着筒に原料空気を圧送するための空気圧縮機と、（ｄ）吸着筒に接続された通気管を開閉することにより、原料空気に含有される窒素を前記吸着剤に吸着させる吸着工程と、前記吸着剤から窒素を脱離させて前記吸着剤を再生する再生工程とを切り替えるための吸着筒切替用電磁弁と、（ｅ）吸着工程で生成された酸素濃縮ガスを一時的に貯留するための貯留タンクと、（ｆ）酸素濃縮ガスを貯留タンクから装置外部へ取り出すための酸素濃縮ガス取出口と、（ｇ）再生工程で前記吸着剤から脱着した窒素を装置外部へ排出するための窒素富化ガス排出口と、を含む複数の部品が通気管で接続された酸素濃縮装置であって、（ｈ）少なくとも２本の通気路Ｐ１，Ｐ２を有する伝熱部材で形成された放熱器を備え、通気路Ｐ１の上流端を空気圧縮機の吐出端に接続して下流端を吸着筒の原料空気導入端に接続し、通気路Ｐ２の上流端を吸着筒の窒素富化ガス排出端に接続して下流端を窒素富化ガス排出口に接続したことを特徴とする酸素濃縮装置を提供することによって解決される。
【００１１】
ここで、「通気路Ｐ１の上流端を空気圧縮機の吐出端に接続して下流端を吸着筒の原料空気導入端に接続し、通気路Ｐ２の上流端を吸着筒の窒素富化ガス排出端に接続して下流端を窒素富化ガス排出口に接続した」における「接続」という語は、接続対象を直接的に接続する場合だけでなく、間接的に接続する場合をも含む概念であるとする。例えば、通気路Ｐ１の下流端と吸着筒の原料空気導入端との間に吸着筒切替用電磁弁が存在する場合であっても、本発明の技術的範囲に含まれるものとする。
【００１２】
これにより、通気路Ｐ１を流れるガス（空気圧縮機から吐出された原料空気）と通気路Ｐ２を流れるガス（吸着筒から排出された窒素富化ガス）とを熱的に接触させることが可能になるので、空気圧縮機から吐出された原料空気の熱を窒素富化ガス排出口から放出することが可能になり、酸素濃縮装置が過度に加熱されるのを防止することができる。また、空気圧縮機に接続された通気管をとくに長くしなくても放熱を行うことが可能になるので、酸素濃縮装置の小型軽量化を行うことも容易となる。
【００１３】
本発明の酸素濃縮装置において、通気路Ｐ１の内壁及び／又は通気路Ｐ２の内壁に凹凸を形成することも好ましい。これにより、通気路Ｐ１の内壁や、通気路Ｐ２の内壁の表面積を増大させることが可能になり、通気路Ｐ１を流れるガスから通気路Ｐ２を流れるガスへさらに熱が伝達しやすくすることが可能になる。放熱器の外表面に凹凸を形成することも好ましい。これにより、放熱器の熱を外気へ放出しやすくして、通気路P１を流れる原料空気の温度をより速やかに低下させることが可能になる。
【００１４】
ところで、酸素濃縮装置の騒音の発生源は様々であるが、空気圧縮機として、ピストンやダイヤフラムなどを動作させて吸気工程と圧縮工程とを繰り返し行うレシプロ式のものを採用した場合には、空気圧縮機で圧縮された原料空気の脈動による騒音がとくに問題となりやすい。このような場合には、空気圧縮機の吐出端に接続される通気路Ｐ１の長さＬ１や断面積Ｓ１（場所によって断面積が異なる場合には平均の断面積）及び通気路Ｐ１に接続された通気管の断面積ｓ１（場所によって断面積が異なる場合には平均の断面積）を、下記式１で定義される音響透過損失ＴＬが１５ｄＢ以上となる範囲に設定すると好ましい。
【数２】
2008212452.tif 000003
ただし、ｋは、円周率をπ、音の周波数をｆ、音速をｃとしたときに、２πｆ／ｃで表される変数である。これにより、空気圧縮機の吐出端から発せられる騒音を軽減することが可能になる。この構成は、通気路Ｐ１だけでなく、通気路Ｐ２や後述する通気路Ｐ３についても採用することができる。
【００１５】
通気路Ｐ１と通気路Ｐ２を隔てる前記伝熱部材の隔壁の厚さＴは、とくに限定されないが、厚さＴを薄くしすぎると、前記隔壁の強度が低下して破損しやすくなるおそれがある。このため、厚さＴは、通常、０．５ｍｍ以上に設定される。厚さＴは、１ｍｍ以上であると好ましく、１．５ｍｍ以上であるとより好ましい。一方、通気路Ｐ１と通気路Ｐ２を隔てる前記伝熱部材の隔壁を厚くしすぎると、通気路Ｐ１を流れるガスから通気路Ｐ２を流れるガスへ熱が伝わりにくくなるばかりか、放熱器の寸法や重量が増加してしまい、酸素濃縮装置の小型軽量化が困難になるおそれがある。このため、厚さＴは、通常、５ｍｍ以下に設定される。厚さＷは、３ｍｍ以下であると好ましく、２ｍｍ以下であるとより好ましい。
【００１６】
放熱器における前記伝熱部材は、通常、金属など、熱伝導率の高い素材で形成される。放熱器を放熱作用により優れたものとするためには、放熱器における前記伝熱部材を、０℃における熱伝導率が２００Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上の金属で形成すると好ましい。これにより、前記伝熱部材を伝熱性にさらに優れたものとして、通気路Ｐ１を流れるガスから通気路Ｐ２を流れるガスへと熱を速やかに伝達させることが可能になる。０℃における熱伝導率が２００Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上の金属としては、アルミニウム（２３６Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１）や、銅（４０３Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１）などが例示される。
【００１７】
また、放熱器の前記伝熱部材における通気路Ｐ１と隣接しないで通気路Ｐ２と隣接する位置に３本目の通気路Ｐ３を形成し、通気路Ｐ３の断面積を通気路Ｐ３の上流端に接続する通気管の断面積よりも広く設定し、通気路Ｐ３の上流端を原料空気取入口に接続して下流端を空気圧縮機の吸気端に接続することも好ましい。これにより、空気圧縮機の吸気端から原料空気取入口を経て装置外部へ発せられる騒音を軽減するための膨張型消音器を放熱器と一体的に組み込むことが可能になる。したがって、酸素濃縮装置の部品点数を増加させることなく、騒音を軽減することが可能になる。
【００１８】
ところで、空気圧縮機で加圧されて温度の高まった原料空気が通気路Ｐ１で冷やされると、原料空気が結露して通気路Ｐ１の下部に結露水が溜まるおそれがある。この結露水が通気路Ｐ１から適切に排水されないと、前記吸着剤の窒素吸着能が低下したり、空気圧縮機と吸着筒との間にある吸着筒切替用電磁弁に動作不良が生じたりするおそれがある。このため、通気路Ｐ１よりも下方に通気路Ｐ２を配し、通気路Ｐ１の下部と通気路Ｐ２とを導水路で接続し、該導水路に間欠的に開閉する排水用電磁弁を設けることも好ましい。これにより、通気路Ｐ１に溜まった結露水を通気路Ｐ２へと移送して気化させ、窒素富化ガス排出口から排出することが可能になる。通気路Ｐ２を流れる窒素富化ガスは通気路Ｐ１を流れる原料空気との熱交換によって温度が上昇するので、通気路Ｐ２に移送された結露水は気化しやすい。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によって、空気圧縮機で加圧されて温度の上昇した原料空気の熱を装置外部へ効率的に放出し、酸素濃縮効率の低下や、吸着筒切替用電磁弁の消耗を抑えるだけでなく、小型軽量化が容易な酸素濃縮装置を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
続いて、本発明の酸素濃縮装置の好適な実施態様について、図面を用いてより具体的に説明する。図１は、本発明の酸素濃縮装置のシステムフローを示した図である。図２は、本発明の酸素濃縮装置における放熱器本体８１を示した斜視図である。図３は、本発明の酸素濃縮装置における放熱器８０を分解した状態を示した断面図である。
【００２１】
１．酸素濃縮装置の概要
本発明の酸素濃縮装置は、図１に示すように、装置内部へ原料空気を取り入れるための原料空気取入口１０（フィルタ）と、原料空気に含有される窒素を選択的に吸着するための吸着剤を収容した吸着筒２０と、吸着筒２０に原料空気を圧送するための空気圧縮機３０と、吸着工程と再生工程とを切り替えるための吸着筒切替用電磁弁４０と、吸着工程で生成された酸素濃縮ガスを一時的に貯留するための貯留タンク５０と、酸素濃縮ガスを貯留タンク５０から装置外部へ取り出すための酸素濃縮ガス取出口６０と、再生工程で前記吸着剤から脱着した窒素を装置外部へ排出するための窒素富化ガス排出口７０（サイレンサ）と、空気圧縮機３０の吐出端から送り出された原料空気などの温度を低下させるための放熱器８０と、を含む複数の部品が通気管で接続されたものとなっている。
【００２２】
本発明の酸素濃縮装置には、その用途や要求される性能などに応じて、図１に示した以外の各種の構成を追加することができる。例えば、吸着筒２０と貯留タンク５０とを結ぶ通気管には、貯留タンク５０に貯留された酸素濃縮ガスが吸着筒２０へ逆流するための逆止弁を設けることができるし、吸着筒４０の酸素濃縮ガス導出端（上端）同士を図示しない通気管で接続し、該通気管にいわゆる上部均圧用電磁弁などを配することもできる。また、貯留タンク５０と酸素濃縮ガス取出口６０とを結ぶ通気管には、酸素濃縮ガスの取出流量を制御するための流量制御手段や、酸素濃縮ガスの酸素濃度や流量を検知するための酸素濃度検知手段や流量検知手段を配することもできる。
【００２３】
２．放熱器
放熱器８０は、少なくとも２本の通気路Ｐ１，Ｐ２を有する伝熱部材で形成されたものであればとくに限定されない（通気路を３本以上有するものであってもよい）。本実施態様の酸素濃縮装置においては、図３に示すように、３本の通気路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を有する放熱器本体８１（伝熱部材）と、通気路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の両端を塞ぐ蓋体８３と、通気路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を流れる原料空気や窒素富化ガスが放熱器本体８１と蓋体８３の隙間から洩れるのを防ぐためのガスケット８２とによって放熱器８０を構成している。ガスケット８２と蓋体８３は、図示省略のボルトによって放熱器本体８０に固定されるようになっている。
【００２４】
放熱器８０の通気路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のうち、通気路Ｐ１は、図１に示すように、その上流端を空気圧縮機３０の吐出端に接続され、その下流端を吸着筒切替用電磁弁４０を介して吸着筒２０の原料空気導入端に接続されている。また、通気路Ｐ２は、その上流端を吸着筒切替用電磁弁４０を介して吸着筒２０の窒素富化ガス排出端に接続され、その下流端を窒素富化ガス排出口７０に接続されている。さらに、通気路Ｐ３の上流端は、原料空気取入口１０に接続されており、通気路Ｐ３の下流端は、空気圧縮機３０の吸気端に接続されている。
【００２５】
このため、空気圧縮機３０から吐出された原料空気（通気路Ｐ１を流れる原料空気）は、窒素富化ガス排出口７０から排出される窒素富化ガス（通気路Ｐ２を流れる窒素富化ガス）と熱交換することができるようになっており、空気圧縮機３０で加圧されて温度の上昇した原料空気の熱を、窒素富化ガスを媒介させて窒素富化ガス排出口７０から装置外部へ放出することができるようになっている。通気路Ｐ１を流れる原料空気から放熱器８０に伝達した熱は、通気路Ｐ２だけでなく、放熱器８０の外表面からも放出されうるために、放熱器８０の外表面は、図示省略の冷却ファンによって空冷している。本実施態様の酸素濃縮装置において、放熱器８０の外表面は平坦に形成しているが、放熱器８０の外表面に凹凸を形成すると好ましい。これにより、放熱器８０の表面積が増えて放熱性能をさらに向上させることが可能になる。
【００２６】
また、通気路Ｐ1，Ｐ２，Ｐ３の断面積Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、それぞれ通気路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の上流端に接続された通気管の断面積ｓ１，ｓ２，ｓ３よりも広くなるように設定している。このため、通気路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、流れるガスの熱交換を行うだけでなく、膨張型消音器（通気路に断面積の大きな膨張部を設けて、該膨張部で消音を行う消音器）における膨張部と同様、流れるガスの騒音を軽減することもできるようになっている（放熱器８０が消音器としても機能するようになっている）。したがって、本実施態様の酸素濃縮装置は、消音器を別途設ける必要のないものとなっており、小型軽量化や製造コストの削減が容易なものとなっている。
【００２７】
放熱器８０における通気路Ｐ１と通気路Ｐ２の配置は、とくに限定されないが、通気路Ｐ１と通気路Ｐ２は、できるだけ近くに配すると好ましい。これにより、通気路Ｐ１を流れる原料空気と通気路Ｐ２を流れる窒素富化ガスとでさらに熱交換しやすくして、放熱器８０の放熱効果をさらに高めることができる。本実施態様の酸素濃縮装置において、通気路Ｐ１と通気路Ｐ２を隔てる前記伝熱部材の隔壁の厚さＴは、最も薄いところで２ｍｍとなるようになっている。
【００２８】
一方、通気路Ｐ３は、通気路Ｐ１の近くに配すると、通気路Ｐ１を流れる原料空気と通気路Ｐ３を流れる原料空気とで熱交換されやすくなり、空気圧縮機３０から吐出された原料空気を通気路Ｐ１で冷却しても、そのとき奪われた熱が空気圧縮機３０に吸気される原料空気に再び伝わるようになるので、放熱器８０を設けた意義が著しく低下してしまう。このため、空気圧縮機３０に吸気される原料空気が流れる通気路Ｐ３は、放熱器本体８１（伝熱部材）における通気路Ｐ１から離れた位置に設ける。
【００２９】
しかし、通気路Ｐ３を通気路Ｐ１から離れた位置に設けるといっても、放熱器本体８１の寸法には限りがあるので、通気路Ｐ３は、通気路Ｐ１に隣接せず、通気路Ｐ２と隣接する位置に配する。本実施態様の酸素濃縮装置においては、図２と図３に示すように、通気路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を上下３段に配しており、最上段に配した通気路Ｐ１と最下段に配した通気路Ｐ３との間に通気路Ｐ２を配している。これにより、通気路Ｐ１を流れる原料空気と通気路Ｐ３を流れる原料空気とで熱交換がされにくくすることができる。
【００３０】
具体的に、断面積Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３と、断面積ｓ１，ｓ２，ｓ３（場所によって断面積が異なる場合には平均の断面積）をいくらに設定するかは、酸素濃縮装置の用途（空気圧縮機の圧縮方式や、空気圧縮機の吐出端から出る音質、あるいは、消音したい音の周波数成分）などによって異なり、とくに限定されない。しかし、本発明の酸素濃縮装置を、酸素濃縮ガスの取出流量が２Ｌ／分程度の在宅医療用のものとする場合には、断面積Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、通常、１０００〜３０００ｍｍ２に設定し、断面積ｓ１，ｓ２，ｓ３は、通常、１０〜１００ｍｍ２に設定する。本実施態様の酸素濃縮装置において、断面積Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３はいずれも約２０００ｍｍ２としており、断面積ｓ１，ｓ２，ｓ３はいずれも約３０ｍｍ２としている。
【００３１】
一方、通気路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の下流端に接続された通気管の断面積は、とくに限定されない。しかし、通気路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の下流端に接続する通気管には、通常、通気路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の上流端に接続された通気管と同一のものを用いることが多い。本実施態様の酸素濃縮装置において、通気路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の下流端に接続された通気管の断面積は、通気路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の上流端に接続された通気管の断面積ｓ１，ｓ２，ｓ３と同一となっている。
【００３２】
また、通気路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３をいくらに設定するかも、酸素濃縮装置の用途（空気圧縮機の圧縮方式や、空気圧縮機の吐出端から出る音質、あるいは、消音したい音の周波数成分）などによって異なり、とくに限定されない。しかし、通気路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を短くしすぎると、通気路Ｐ１を流れる原料空気と通気路Ｐ２を流れる窒素富化ガスとで熱交換がなされにくくなるだけでなく、通気路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３での消音作用が十分に発揮されなくなるおそれもある。このため、通気路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、通常、５０ｍｍ以上に設定される。長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、８０ｍｍ以上であると好ましく、１００ｍｍ以上であるとより好ましい。
【００３３】
一方、通気路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を長くしすぎると、放熱器８０の寸法や重量が増加してしまい、酸素濃縮装置の小型軽量化が困難になるおそれがある。このため、通気路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、通常、２００ｍｍ以下に設定される。通気路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、１８０ｍｍ以下であると好ましく、１５０ｍｍ以下であるとより好ましい。本実施態様の酸素濃縮装置において、通気路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３はいずれも１１０ｍｍとしている。
【００３４】
放熱器本体８１（伝熱部材）の素材や成形方法はとくに限定されないが、本実施態様の酸素濃縮装置においては、優れた伝熱性と放熱性とを有しながらも低価格で加工も容易なアルミニウムを押出成形したものを放熱器本体８１として用いている。
【００３５】
３．排水用電磁弁
ところで、本実施態様の酸素濃縮装置においては、図１に示すように、通気路Ｐ１の下部と通気路Ｐ２とを導水路で接続し、該導水路に排水用電磁弁９０を設けている。このため、排水用電磁弁９０が開いた際に、通気路Ｐ１の下部に溜まった結露水を通気路Ｐ２へと移送して気化させ、窒素富化ガス排出口７０から排出することができるようになっている。この構成を採用する場合には、通気路Ｐ１に溜まった結露水が通気路Ｐ２へと自然に流れるように、通気路Ｐ１は通気路Ｐ２よりも上方に配しておく。また、本実施態様の酸素濃縮装置においては、通気路Ｐ１を水平に設けているが、排水用電磁弁９０を設ける場合には、結露水が集まりやすいように、通気路Ｐ１を傾斜させることも好ましい。
【００３６】
排水用電磁弁９０は、間欠的に開閉させるのであれば、その動作方法はとくに限定されない。例えば、結露水の有無に係らず一定時間が経過すると排水用電磁弁９０が所定時間開くようにしてもよいし、結露水を検出することのできる結露水センサ（この種のセンサとしては、一対の電極間の通電によって結露水の存在を検出するものが一般的であるが、これに限定されない。）を通気路Ｐ１の内部に設け、該結露水センサが結露水を検出した際に排水用電磁弁９０が所定時間開くようにしてもよい。どのような動作方法を選択するかは、酸素濃縮装置に要求される性能やコストなどを考慮して適宜決定する。本実施態様の酸素濃縮装置は、コストパフォーマンスを考慮して、一定時間が経過すると排水用電磁弁９０が強制的に所定時間開くようにしている。
【００３７】
ところで、排水用電磁弁９０の動作方法に係らず、排水用電磁弁９０の開いている時間を長くしすぎると、吸着筒２０へ導入されることなく窒素富化ガス排出口７０から排出される原料空気が多くなり、酸素濃縮ガスを効率的に生成できなくなるおそれがある。このため、排水用電磁弁９０は、殆ど閉じた状態としておき、一瞬（通気路Ｐ１に溜まった結露水を流すことのできる短い時間）だけ開くようにしておくと好ましい。本実施態様の酸素濃縮装置において、排水用電磁弁９０は、１時間の間に１秒間だけ開くようになっている。
【００３８】
４．他の実施態様
図４は、本発明の酸素濃縮装置における放熱器本体８１の他の実施態様を示した正面図である。図２と図３で示した放熱器８０において、通気路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の断面形状は、円形となっていたが、これに限定されず、図４に示すように、通気路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３（とくに通気路Ｐ１，Ｐ２）の内壁に凹凸を形成すると好ましい。これにより、通気路Ｐ１を流れる原料空気と放熱器本体８１との接触面積や、通気路Ｐ２を流れる窒素富化ガスと放熱器本体８１との接触面積を広く確保することが可能になり、通気路Ｐ１を流れる原料空気と通気路Ｐ２を流れる窒素富化ガスとでより熱交換しやすくすることができる。通気路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の内壁の凹凸は、通気路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を仕切る隔壁を屈曲又は湾曲させて形成したものであってもよいし、通気路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の内壁に放熱フィンなどを設けることによって形成したものであってもよい。
【００３９】
５．用途
本発明の酸素濃縮装置は、酸素濃縮ガスを必要とする各種用途に用いることができる。とくに、肺気腫や気管支炎などの呼吸器系疾患を患っている患者に酸素吸入療法を行うための医療用酸素濃縮装置や、運動後の酸素補給や気分転換を行うための健康用酸素濃縮装置として好適に用いることができる。また、本発明の酸素濃縮装置は、構造が簡素で小型化が容易であるために、家庭用酸素濃縮装置や携帯用酸素濃縮装置としても好適に用いることができる。さらに、本発明の酸素濃縮装置は、酸素濃縮ガスを人体に供給する場合だけでなく、酸素濃縮ガスを動物に供給する場合にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の酸素濃縮装置のシステムフローを示した図である。
【図２】本発明の酸素濃縮装置における放熱器本体を示した斜視図である。
【図３】本発明の酸素濃縮装置における放熱器を分解した状態を示した断面図である。
【図４】本発明の酸素濃縮装置における放熱器本体の他の実施態様を示した正面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  フィルタ（原料空気取入口）
２０  吸着筒
３０  空気圧縮機
４０  吸着筒切替用電磁弁
５０  貯留タンク
６０  酸素濃縮ガス取出口
７０  サイレンサ（窒素富化ガス排出口）
８０  放熱器
８１  放熱器本体（伝熱部材）
８２  ガスケット
８３  蓋体
９０  排水用電磁弁
【図１】
2008212452.tif 000005
【図２】
2008212452.tif 000006
【図３】
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【図４】
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