(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素富化手段で得られる酸素富化空気を吸引手段で吸引して装置本体外に吐出させる第１の運転モードと、この第１の運転モードの後に空気流路切換手段を切換えて酸素富化空気以外の空気を吸引手段で吸引して装置本体外に吐出させる第２の運転モードと、これらの電力源としての二次電池と、この二次電池の残容量情報を記憶する記憶手段と、この記憶手段の情報と二次電池の電圧情報に応じて前記第１の運転モードと第２の運転モードを切換える制御手段とを備え、前記制御手段は、第１の運転モードと第２の運転モードをそれぞれ予め設定された所定時間運転して停止するよう制御するとともに、電池残量少時には第１の運転モードから第２の運転モードへの切換えを予め設定された所定時間を待たずに優先して切換える酸素富化機。
【請求項２】
第１の運転モードから第２の運転モードへの切換えを予め設定された所定時間を待たずに切換えた場合には、これを表示手段に表示するようにした請求項１に記載の酸素富化機。
【請求項３】
表示手段の表示は、運転停止後も所定時間継続して行うようにした請求項２に記載の酸素富化機。
【請求項４】
制御手段は、第１の運転モードを第１の所定時間運転後に第２の運転モードへ切替えて第２の所定時間運転するよう制御するとともに、電池残量少時には第１の所定時間を待たずに第３の所定時間経過後に優先して第２の運転モードに切換え、これを運転停止後の第４の所定時間、表示手段に継続表示するようにした請求項１〜３のいずれか１項に記載の酸素富化機。
【請求項５】
運転開始及び停止するための運転操作手段を備え、制御手段は電池残量少の判断以降は停止操作のみ受付可能とした請求項１〜４のいずれか１項に記載の酸素富化機。
【請求項６】
運転操作手段から運転開始操作がなされた場合、記憶手段に電池残量少の判断記憶情報があれば運転を受け付けずに第４の所定時間経過後まで表示手段に継続表示するようにした請求項５に記載の酸素富化機。
【請求項７】
装置本体に外部電源接続手段を備え、この外部電源接続手段にて二次電池を充電可能とするとともに充電により記憶手段の記憶情報を消去するようにした請求項１に記載の酸素富化機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素富化手段を用いて得られる、いわゆる酸素富化空気を使用者に提供する酸素富化機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の酸素富化機は、空気中の酸素を濃縮して酸素富化空気を発生させる装置本体と、これに接続された酸素吐出部とを備え、酸素吐出部を人体の口の部分に位置させることで酸素吸入できるようにしてあるものである（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平３−６３０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の酸素富化機では、装置本体から酸素吐出部に酸素富化空気が送られる経路の途中において結露が発生し、この結露した水滴がそのまま酸素吐出部から吐出して、使用者がこの結露した水滴等を酸素富化空気と一緒に吸込んでしまうという課題があった。また、酸素吐出部までの経路内に水滴がそのまま残ってカビや雑菌の発生の原因となるという課題もあった。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、酸素富化空気の経路内に結露した水滴による弊害を解消するとともに電力源として二次電池を用いて使用性の向上をはかった酸素富化機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の酸素富化機は、酸素富化手段で得られる酸素富化空気を吸引手段で吸引して装置本体外に吐出させる第１の運転モードと、この第１の運転モードの後に空気流路切換手段を切換えて酸素富化空気以外の空気を吸引手段で吸引して装置本体外に吐出させる第２の運転モードと、これらの電力源としての二次電池と、この二次電池の残容量情報を記憶する記憶手段と、この記憶手段の情報と二次電池の電圧情報に応じて前記第１の運転モードと第２の運転モードを切換える制御手段とを備え、制御手段は、第１の運転モードと第２の運転モードをそれぞれ予め設定された所定時間運転して停止するよう制御するとともに、電池残量少時には第１の運転モードから第２の運転モードへの切換えを予め設定された所定時間を待たずに優先して切換えるものである。
【０００６】
これにより、酸素富化空気は第１の運転モードで得るとともに酸素富化空気の経路内に結露した水滴は第２の運転モードで装置本体外に排出させることができ、水滴による弊害を解消することができるものである。同時に、電力源として二次電池を用いているため使用場所を選ばず使用性の向上がはかれるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の酸素富化機は、酸素富化空気の経路内に結露した水滴による弊害を解消するとともに電力源として二次電池を用いて使用性の向上がはかれるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、酸素富化手段で得られる酸素富化空気を吸引手段で吸引して装置本体外に吐出させる第１の運転モードと、この第１の運転モードの後に空気流路切換手段を切換えて酸素富化空気以外の空気を吸引手段で吸引して装置本体外に吐出させる第２の運転モードと、これらの電力源としての二次電池と、この二次電池の残容量情報を記憶する記憶手段と、この記憶手段の情報と二次電池の電圧情報に応じて前記第１の運転モードと第２の運転モードを切換える制御手段とを備え、制御手段は、第１の運転モードと第２の運転モードをそれぞれ予め設定された所定時間運転して停止するよう制御するとともに、電池残量少時には第１の運転モードから第２の運転モードへの切換えを予め設定された所定時間を待たずに優先して切換える酸素富化機とすることにより、酸素富化空気は第１の運転モードで得るとともに酸素富化空気の経路内に結露した水滴は第２の運転モードで装置本体外に排出させることができ、水滴による弊害を解消することができる。同時に、電力源として二次電池を用いているため使用場所を選ばず使用性の向上がはかれるものである。
【０００９】
また、制御手段は、第１の運転モードと第２の運転モードをそれぞれ予め設定された所定時間運転して停止するよう制御するとともに、電池残量少時には第１の運転モードから第２の運転モードへの切換えを予め設定された所定時間を待たずに優先して切換えるようにしたことにより、確実に第２の運転モードによる結露水等の排出・乾燥ができる。
【００１０】
第２の発明は、特に、第１の発明において、第１の運転モードから第２の運転モードへの切換えを予め設定された所定時間を待たずに切換えた場合には、これを表示手段に表示するようにしたことにより、使用者は二次電池の電池残量が分かるため、使い勝手の向上がはかれる。
【００１１】
第３の発明は、特に、第２の発明において、表示手段の表示は、運転停止後も所定時間継続して行うようにしたことにより、使用者は酸素富化機が停止した後、表示手段によって停止した理由は電池容量が無くなったためであることが分かるため、例えば、次に使う前には充電しなければならないことを認識でき、使い勝手の向上がはかれる。
【００１２】
第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明において、制御手段は、第１の運転モードを第１の所定時間運転後に第２の運転モードへ切替えて第２の所定時間運転するよう制御するとともに、電池残量少時には第１の所定時間を待たずに第３の所定時間経過後に優先して第２の運転モードに切換え、これを運転停止後の第４の所定時間、表示手段に継続表示するようにしたことにより、もうすぐ電池残量が無くなることを使用者に所定時間継続表示し続けることで、使用者は電池残量がもうすぐ無くなるであろうことを認識しやすいものである。
【００１３】
第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明において、運転開始及び停止するための運転操作手段を備え、制御手段は電池残量少の判断以降は停止操作のみ受付可能としたことにより、第２の運転モードに必要な電池電力残を使用者が酸素富化運転に使用してしまうことを防止することができる。
【００１４】
第６の発明は、特に、第５の発明において、運転操作手段から運転開始操作がなされた場合、記憶手段に電池残量少の判断記憶情報があれば運転を受け付けずに第４の所定時間経過後まで表示手段に継続表示するようにしたことにより、所謂、電池の搾り出し放電による電池劣化等の防止ができる。
【００１５】
第７の発明は、特に、第１の発明において、装置本体に外部電源接続手段を備え、この外部電源接続手段にて二次電池を充電可能とするとともに充電により記憶手段の記憶情報を消去するようにしたことにより、二次電池を充電することで再び新たな運転開始が可能となる。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１〜図４は本発明の実施の形態１における酸素富化機を示すものである。
【００１８】
図１、図２において、酸素富化機の装置本体１は、その内部に酸素の濃度を高めいわゆる酸素富化空気を発生する酸素富化手段２８を設けている。この酸素富化手段２８で生成される酸素富化空気を、チューブ３と、タンク５と、チューブ４と、ヘッドセット６とを経て吐出口７から吐出させるようになっている。ヘッドセット６は、使用者が酸素富化機を使用して酸素富化空気を吸引するときに頭部近傍に装着する。ところで、酸素富化手段２８は酸素と同様、水蒸気の透過度も窒素より大きく、湿度が高い雰囲気などで運転したときには、酸素富化手段２８から排出される酸素富化空気内には多量の水蒸気が含まれることとなるため、チューブ３、４の途中に液だまりであるタンク５が配置してあり、水蒸気が吐出部７から結露水として吐出しないようにしてある。
【００１９】
前記酸素富化手段２８を構成する酸素富化膜ユニットは、有機高分子の平膜より構成され、膜を通過する分子の速度の差を利用するもので、空気中の窒素に比べ酸素をよく通すため、比較的高い酸素濃度のいわゆる酸素富化空気が得られる。通常の空気において酸素が占める割合は約２１％（窒素約７９％）であるが、本実施の形態における酸素富化手段２８を通過後の酸素富化空気においては、酸素が占める割合が約３０％（窒素約７０％）となるものである。
【００２０】
酸素富化手段２８で生成される酸素富化空気を吐出口７から吐出させるための吸引手段２５は、制御手段２４で駆動制御されるものである。吸引手段２５は、酸素富化手段２８の酸素富化膜ユニットの通過圧損に対抗して酸素富化空気の流量を稼ぐために、運転時の圧力が高いベローズポンプを用いている。
【００２１】
制御手段２４からの駆動信号で切換えられる空気流路切換手段２６は、吸引手段２５で吸引する空気が、酸素富化手段２８を通した酸素富化空気と、これとは無関係に空気取入れ口２７からの通常空気とを切換えるものである。すなわち、空気流路切換手段２６は、酸素富化手段２８で得られる酸素富化空気を吸引手段２５で吸引して装置本体１外に吐出させる第１の運転モードと、この第１の運転モードの後に酸素富化空気以外の空気を吸引手段２５で吸引して装置本体１外に吐出させる第２の運転モードとを切換えるものである。
【００２２】
電力源としての二次電池２３は、装置本体１で消費する電力を供給可能であるとともに、電源コード１０で供給される商用交流電力を直流電力に変換するＡＣアダプタ８のＤＣプラグ９が装置本体１のジャック１１に接続されると、制御手段２４によって直流電力によって充電されるものである。運転開始及び停止するための運転操作手段２２は、使用者が運転操作手段２２を操作すると、これを制御手段２４で検知して空気流路切換手段２６や吸引手段２５を駆動して酸素富化運転または送風運転、すなわち、第１の運転モード、第２の運転モードを開始するものである。更に、制御手段２４は、運転状態を表示手段２０に表示して使用者に運転状態を知らせることができるようになっている。運転停止は同様に、運転操作手段２２の操作により行われる。
【００２３】
電源を切っても記憶内容が保持されている不揮発性メモリからなる記憶手段２１は、二次電池２３の放電電圧特性に関する情報が記憶されていて、前記情報から制御手段２４は二次電池２３の電池残容量を演算・推定することができるとともに、制御手段２４によって書換え可能に構成されている。また、充電により記憶手段２１の記憶情報は消去されるようになっている。
【００２４】
以上のように構成された酸素富化機においてその動作を説明する。
【００２５】
使用者によって運転操作手段２２が操作され制御手段２４で酸素富化運転の開始操作がなされたことを検知すると、制御手段２４は二次電池２３の電力を消費することで空気流路切換手段２６を酸素富化手段２８が吸引手段２５で吸引できるように切換え、吸引手段２５を駆動する酸素富化運転を開始する（第１の運転モード）。酸素富化手段２８で生成される酸素富化空気は、空気流路切換手段２６を経て吸引手段２５によって吸引され、チューブ３、タンク５、チューブ４、ヘッドセット６を経て吐出口７から吐出される。このように、二次電池２３に電力が充分充電されている場合は、制御手段２４は、第１の所定時間だけ酸素富化運転を行う。ところで、酸素富化運転中は前述したように酸素富化手段２８から発生する水蒸気により、空気流路切換手段２６と吸引手段２５、チューブ３、４、タンク５、ヘッドセット６等の酸素富化空気の流路内面に結露が発生する。
【００２６】
次に、第１の所定時間経過後、制御手段２４は、空気流路切換手段２６を空気取入れ口２７からの通常空気を吸引手段２５が吸引するように切換え、吸引手段２５を駆動する送風運転を開始する（第２の運転モード）。送風運転では空気取入れ口２７からの通常空気は空気流路切換手段２６を経て吸引手段２５によって吸引され、チューブ３、タンク５、チューブ４、ヘッドセット６を経て吐出口７から吐出される。この時に、酸素富化運転時に発生・付着した空気流路切換手段２６とチューブ３内面の結露水をタンク５に排出するとともに乾燥し、チューブ４、ヘッドセット６、吐出口７の空気流路内の結露水を乾燥する。二次電池２３に電力が充分充電されている場合は、制御手段２４は第２の所定時間だけ送風運転を行ってから停止する。
【００２７】
因みに、タンク５は着脱自在に配置されており、タンク５にたまった結露水は使用者がタンク５を取り外すことにより捨てることができるようになっている。
【００２８】
以上のようにして、酸素富化空気の供給経路内に結露した水滴を、乾燥・排出して使用者が酸素富化空気と一緒に結露水を吸引してしまうことを防止する。
【００２９】
ところで、前述した運転モードの切換は、二次電池２３として、第１の所定時間、酸素富化運転を行い、更に、第２の所定時間だけ送風運転を行うのに充分な電力量が充電されている場合である（図４の（１）参照）。
【００３０】
次に、二次電池２３に充分な電力量が充電されていない場合の運転制御について、図４の（２）を参照しながら説明する。
【００３１】
二次電池２３の電圧は、酸素富化機の運転による電力消費に伴って、例えば、図３の特性Ａに示すように低下する。記憶手段２１には、第２の所定時間送風運転を行うために必要な充電電力残量に見合う二次電池２３の電圧値を切換判断電圧ＶＳとして、また、二次電池２３の過放電や酸素富化機の運転性能確保限界の電圧値を終止電圧ＶＥとして、更に、二次電池２３の切換判断電圧ＶＳに至るまでの図３の特性ＡにおけるＣ部の単位時間当りの電池電圧変化量ΔＶｃ／Δｔが記憶されている。ここで、ΔＶｃ／Δｔは、二次電池２３の電圧が切換判断電圧ＶＳにほぼ等しい値に第３の所定時間で低下するであろう電圧
変化量である。
【００３２】
酸素富化運転開始後、制御手段２４は二次電池２３の単位時間当りの電池電圧変化量ΔＶ／Δｔが記憶手段２１内のΔＶｃ／Δｔと等しいと判断すると、表示手段２０に電池残量少である旨を表示する。制御手段２４は、電池残量少表示開始後の第３の所定時間（図４（２）の２ｄ〜２ｂ）経過後、または二次電池２３の電池電圧が切換判断電圧ＶＳと等しい値になったと判断すると、第２の所定時間（図４（２）の２ｂ〜２ｃ）送風運転を行った後に停止する。前記表示手段２０への電池残量少表示は、送風運転停止後、第４の所定時間（図４（２）の２ｃ〜２ｅ）経過後に終了する。
【００３３】
次に、更に、二次電池２３の充電電力量が少ない場合の運転制御について図４の（３）を参照しながら説明する。
【００３４】
酸素富化機が運転開始直後に二次電池２３の電池電圧が切換判断電圧ＶＳを下回るのを制御手段２４で検知すると、制御手段２４は第１及び第３の所定時間を待たずに送風運転を開始するとともに、表示手段２０に電池残量無しである旨を表示し、更に、二次電池２３の電池電圧が終止電圧ＶＥ以下になっていると判断すると、第２の所定時間経過（図４（３）の３ａ〜３ｃ）を待たずに送風運転を停止する。前記表示手段２０への電池残量無し表示は、送風運転停止した後、第４の所定時間（図４（３）の３ｃ〜３ｅ）経過後に終了する。
【００３５】
次に、制御手段２４が電池残量少判断した後の運転制御について説明する。
【００３６】
制御手段２４は、前記電池残量少判断したことを記憶手段２１に記憶する。使用者によって運転操作手段２２で運転開始操作さされると、制御手段２４は記憶手段２１の電池残量無し情報を確認することで運転開始することなく、第４の所定時間、電池残量無しである旨を表示手段２０に表示のみ行う。使用者は、前記電池残量無し表示を確認することで、ＡＣアダプタ８のＤＣプラグ９を装置本体１のジャック１１に接続して、装置本体１内の二次電池２３の充電する。制御手段２４は充電操作がなされたことを検知して、二次電池２３の充電を開始するとともに記憶手段２１の電池残量無し情報を消去する。以降、使用者が運転操作手段２２で運転開始操作を行うと、制御手段２４は酸素富化運転を開始する。
【００３７】
ところで、酸素富化運転中に制御手段２４が電池残量少の判断をすると、制御手段２４は運転操作手段２２から操作される運転操作の中で、停止操作のみ受付可能で、運転開始操作は無効とすることで、使用者による操作で二次電池２３が所謂過放電使用されることを防止する。また、制御手段２４は吸引手段２５の運転状態を検知する運転状態検知手段（図示せず）を備えることで、例えば、吸引手段２５の回転速度が酸素富化運転や送風運転を行うための性能を確保できないと判断すると、その時点での二次電池電圧値を切換判断電圧ＶＳまたは終止電圧ＶＥとして記憶手段２１に記憶し直すことで、次回運転時に性能改善・確保につながる運転制御が実現できる。
【００３８】
更に、度重なる充放電や長期間充放電を行わなかった場合等による二次電池２３の特性変化によって、運転時の電池電圧変化が図３の特性Ｂに示すように運転（放電）後半に急峻に低下する（Ｄ部）ことを制御手段２４で検知すると、切換判断電圧ＶＳと終止電圧ＶＥを変更することも容易に実現可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上のように本発明による酸素富化機は、酸素富化空気の経路内に結露した水滴による弊害を解消するとともに電力源として二次電池を用いて使用性の向上がはかれるものであ
るので、例えば、携帯用途の酸素富化機として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態における酸素富化機を示すブロック図
【図２】同酸素富化機の全体構成を示す斜視図
【図３】同酸素富化機の運転時における二次電池の電圧変化例を示すグラフ
【図４】同酸素富化機の運転動作状態を示すタイミングチャート
【符号の説明】
【００４１】
１  装置本体
７  吐出口
２０  表示手段
２１  記憶手段
２２  運転操作手段
２３  二次電池
２４  制御手段
２５  吸引手段
２６  空気流路切換手段
２７  空気取入れ口
２８  酸素富化手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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