(57)【要約】【目的】本発明は在宅酸素療法に用いられる、酸素濃縮器、特に乳幼児、あるいは比較的症状の軽い患者用に、低い濃度（例えば４０％〜６０％程度）で酸素濃縮空気を供給できる酸素濃縮器に関する。【解決手段】原料空気を送るための空気圧縮手段と、前記空気圧縮手段から送られた第１原料空気の中の窒素を優先的に吸着する吸着剤を充填した吸着床と、前記吸着床により濃縮された酸素濃縮空気の流量を調整する濃縮酸素絞り手段と、前記空気圧縮手段から送られた第２原料空気と前記濃縮酸素絞り手段を経由した酸素濃縮空気とを混合した製品ガスを貯蔵する製品ガスタンクと、製品ガスタンクから送られる製品ガスの流量を設定する流量設定器と、を備えた酸素濃縮器。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料空気を送るための空気圧縮手段と、前記空気圧縮手段から送られた第１原料空気の中の窒素を優先的に吸着する吸着剤を充填した吸着床と、前記吸着床により濃縮された酸素濃縮空気の流量を調整する濃縮酸素絞り手段と、前記空気圧縮手段から送られた第２原料空気と前記濃縮酸素絞り手段を経由した酸素濃縮空気とを混合した製品ガスを貯蔵する製品ガスタンクと、製品ガスタンクから送られる製品ガスの流量を設定する流量設定器と、を備えた酸素濃縮器。
【請求項２】
前記濃縮酸素絞り手段は、固定絞り手段又は可変絞り手段である請求項１記載の酸素濃縮器。
【請求項３】
前記固定絞り手段は、オリフィスである請求項２記載の酸素濃縮器。
【請求項４】
前記オリフィスの流路の直径が、０．４〜０．７ｍｍである請求項３に記載の酸素濃縮器。
【請求項５】
前記可変絞り手段は、弁である請求項２記載の酸素濃縮器。
【請求項６】
前記空気圧縮手段から送られた第２原料空気の流量を調整する原料空気酸素絞り手段を備えた請求項１〜５記載の酸素濃縮器。
【請求項７】
前記原料空気絞り手段は、固定絞り手段又は可変絞り手段である請求項６記載の酸素濃縮器。
【請求項８】
前記固定絞り手段は、オリフィスである請求項７記載の酸素濃縮器。
【請求項９】
前記可変絞り手段は、弁である請求項７記載の酸素濃縮器。
【請求項１０】
前記流量設定器によって、０．５Ｌ／分〜７Ｌ／分の使用が可能な請求項１〜９記載の酸素濃縮器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は在宅酸素療法に用いられる、酸素濃縮器、特に乳幼児、あるいは比較的症状の軽い患者用に、低い濃度（例えば４０％〜６０％程度）で酸素濃縮空気を供給できる酸素濃縮器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
酸素濃縮器に主に酸素富化膜が使われていた頃、酸素濃度は４０％程度であった。その後ＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｗｉｎｇ  Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ：圧力変動吸着）式濃縮器が主流となり濃度は９０％程度（最大９５％）が使われるようになった。
【０００３】
しかし、乳幼児や症状の軽い患者向けに低濃度の酸素濃縮器の需要はあり、ＰＳＡ式で濃度を下げて供給する濃縮器が用いられるようになった。濃度を下げる方法としては、特開平１１−２２８１０７号公報に示されているように、通常の構成の酸素濃縮器で、運転状態を最適条件から故意に外して濃度を下げる方法がある（特許文献１参照）。また、製品ガスを取り出す流量によって濃度が変動しないよう、濃縮空気と原料空気をそれぞれ圧力調節器を通し、連動する別個の流量設定器を用いて混合して所定の酸素濃度を得る、流量設定器を連動する２系統の流路を持つ構造とし、製品ガスの一部をパージさせる方法が提案されている（特許文献２参照）。
【０００４】
さらに、図２に示すように、可変絞り手段（例えばスピードコントローラ）に通し、可変絞り手段の調節で混合比を調整した原料空気を９０％以上に濃縮した酸素濃縮空気と混合することにより、所定の酸素濃度の製品ガスを得る方法が知られている（特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２２８１０７号公報
【特許文献２】
特開平８−２６８７０１号公報
【特許文献３】
特開昭６３−７９７１０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平１１−２２８１０７号公報に示されているように、運転状態を最適条件から故意に外して酸素濃度を下げる方法では安定した所定の酸素濃度を得ることは難しい。
また、特開平８−２６８７０１号公報に示されているような、流量設定器を連動する２系統の流路を持つ構造では、部品コストの増加を招くうえ、電源の変動など運転条件の変化に対し安定に出来ない問題点がある。
【０００７】
一方、特開昭６３−７９７１０号公報に示されるように、９０％以上に濃縮した酸素濃縮空気を原料空気と混合して所定の濃度を得る方法の場合、所定の酸素濃度が得られるが、流量設定の変更あるいは電源電圧変化、電源周波数の変更等の運転条件の変化によって酸素濃度が大きく変動してしまう。あるいは、濃縮空気と原料空気をそれぞれ圧力調節器を通し、連動する別個の流量設定器を用いて混合すれば安定した濃度が得られるが、部品点数が多くなりコストがかかる。
本願発明の目的は、所定の酸素濃度が安定して得られる酸素濃縮器を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用】
その手段は、原料空気を送るための空気圧縮手段と、前記空気圧縮手段から送られた第１原料空気の中の窒素を優先的に吸着する吸着剤を充填した吸着床と、前記吸着床により濃縮された酸素濃縮空気の流量を調整する濃縮酸素絞り手段と、前記空気圧縮手段から送られた第２原料空気と前記濃縮酸素絞り手段を経由した酸素濃縮空気とを混合した製品ガスを貯蔵する製品ガスタンクと、製品ガスタンクから送られる製品ガスの流量を設定する流量設定器と、を備えた酸素濃縮器である。
この濃縮酸素絞り手段は、固定絞り手段又は可変絞り手段が好ましい。この固定絞り手段は、特に、オリフィスを使うと流量の設定が容易にでき、その直径は、安定した濃縮酸素を送るためには、０．４〜０．７ｍｍであることが好ましい。
また、可変絞り手段は、弁であることが好ましい。特に、電磁弁、ニードル弁を使うと流量の設定変更が容易にできる。
【０００９】
更に、前記空気圧縮手段から送られた第２原料空気の流量を調整する原料空気酸素絞り手段を備えた酸素濃縮器が、好ましい。そして、その原料空気絞り手段は、固定絞り手段又は可変絞り手段（オリフィス）であることが好ましい。そして、その可変絞り手段は、弁が考えられ、その弁を可変にしておくと酸素濃度を任意の値に調節することができる（たとえば４０％、５０％、６０％など）。設定濃度を、一定にする場合でも濃度の微調節が必要であるので、可変絞りができる弁が好ましい。可変絞りができる弁とは、例えば、ニードル弁、電磁弁である。
酸素濃縮器の人間の患者の健康状態を考えると、前記流量設定器によって、０．５Ｌ／分〜７Ｌ／分の使用が可能でありことが好ましい。
【００１０】
ここで、第２原料空気と酸素濃縮空気とが、酸素ガスタンク内で混合されてもいいが、製品ガスタンクの前で混合したほうが安定した濃度の酸素が得られる。このように、酸素濃縮空気の流量を調整する絞り手段を設けることにより、製品ガスタンクに入るガスの圧力が安定し、原料空気と酸素濃縮空気の混合比が安定して得られるようになった。更に、原料空気の流量を調整する絞り手段を設けることにより、安定する。その結果、流量設定器による製品ガスの流量の変更、電源電圧の変化または電源周波数の変更等の運転条件の変更に対し、所定の酸素濃度が安定して得られるようになった。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図１に示す。この実施例では、フィルタ１を通った原料空気が、コンプレッサー２によって第１の原料空気として、第１切替弁３及び第２切替弁４を経由して、吸着剤（図示せず）を充填した第１吸着床５及び第２吸着床６に交互に送り込み、酸素濃縮空気を発生させる。吸着剤に吸着された窒素は第１切替弁３及び第２切替弁４の動作により、第１逆止弁７から消音器８をとおって排気される。吸着床から出てくる酸素濃縮空気の一部は、第１オリフィス１０をとおって反対側の吸着床に戻され吸着剤の再生を促進する。また、電磁弁９は吸着床の吸着・再生切替時の均圧工程に用いる。こうして濃縮された酸素濃縮空気は、第２逆止弁１１及び第３逆止弁１２をとおって、さらに第２オリフィス１３（濃縮酸素絞り手段）を通って、前記空気圧縮手段から送られた第２原料空気と混合される。その混合された製品ガスは、製品ガスタンク１５に蓄えられる。
【００１２】
この時、この第２オリフィス１３（固定絞り手段）の径が小さすぎると、流量設定を大きくしたときに酸素濃縮空気の供給が不足し、酸素濃度が低下する。逆にオリフィスの径が大きすぎると、酸素濃度が高くなりすぎる。また、酸素濃縮空気の圧力を安定化させる効果が十分に得られず、流量の変化に対し酸素濃度が安定しなくなる。このため、第２オリフィス１３の径は設定する流量の可変幅、コンプレッサーあるいは吸着剤の性能などによって最適値を選ぶことが必要となる。
本発明では、一般的な流量設定域である０．５Ｌ（リットル）／分〜７Ｌ（リットル）／分の使用範囲では、オリフィスの流路の直径が０．４〜０．７ｍｍの範囲内であるオリフィスを用いると各種の条件の変化に対し、良好な結果が得られる。
【００１３】
一方、前記空気圧縮手段（電磁弁１４）から送られた第２原料空気は、をとおって、製品ガスタンク１５に蓄えられる前に、酸素濃縮空気と合流する。このとき、電磁弁１４で、第２原料空気の流量を調節することによって、第２原料空気と酸素濃縮空気の混合比が調節され、得られる製品ガスの酸素濃度を調節することが出来る。製品ガスは圧力調節器１６で一定圧力にされ、バクテリアフィルタ１７をとおって、流量設定器１８で所望の流量に調節され、加湿器２１をへて送り出される。
【００１４】
【実験例】
表１のデータは、第２原料空気側に原料空気絞り手段を設け、酸素濃度を調節する酸素濃縮器において、濃縮酸素絞り手段（第２オリフィス１３）を設けなかった場合（比較例）と設けた場合（実施例）の、各流量設定での酸素濃度を示している。この測定では、オリフィスの流路の直径が０．５ｍｍのオリフィスを用いて、酸素濃度を４０体積％に設定した。
比較例は、流量設定器による製品ガスの流量の変更、または電源周波数の変更等の運転条件の変化に対し、酸素濃度が２０％以上も変動した。
実施例は、数％以内の変動にとどまり、原料空気と酸素濃縮空気の混合比が安定して得られるようになったことにより所定の製品ガスが安定して得られた。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
【発明の効果】
本発明では原料空気と酸素濃縮空気の混合比が安定して得られるようになったことにより所定の酸素濃度が安定して得られるようになった。
【００１７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す。
【図２】従来の酸素濃縮器の例を示す。
【符号の説明】
１        フィルタ
２        コンプレッサ（空気圧縮手段）
３        第１切替弁
４        第２切替弁
５        第１吸着床
６        第２吸着床
７        第１逆止弁
８        消音器
９        電磁弁
１０      第１オリフィス
１１      第２逆止弁
１２      第３逆止弁
１３      第２オリフィス（濃縮酸素絞り手段）
１４      弁（電磁弁）（原料空気酸素絞り手段）
１５      製品ガスタンク
１６      圧力調節器
１７      バクテリアフィルタ
１８      流量設定器
１９      酸素センサ
２０      第４逆止弁
２１      加湿器
２２      圧力調節器２
２３      流量設定器２
【図１】
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【図２】
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