(57)【要約】【課題】力のない使用者であっても、簡単かつ確実に蓋の着脱が可能な気体加湿器を提供すること。【解決手段】上部が開口した筒状形状を有し、原料気体を加湿する媒体を収容するタンク３２と、タンクの開口部を覆うように着脱可能に取り付けられる蓋部３１とを有する気体加湿器であって、タンク３２の外周に設けられ、内側に変形可能な舌片を外周面に有するシール部材３２５と、タンクの外周に突起状に設けられた複数のガイド３２６と、蓋部内面に設けられ、蓋部のタンクへの取り付け時にガイドを所定の係合位置へと導く複数の溝とを有し、蓋部の、シール部材に対応する位置の内径が、ガイドが係合位置に向かって溝を移動するに従い、蓋部内面がシール部材の舌辺を押圧するように構成される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部が開口した筒状形状を有し、原料気体を加湿する媒体を収容するタンクと、前記タンクの前記開口部を覆うように着脱可能に取り付けられる蓋部とを有する気体加湿器であって、
前記タンクの外周に設けられ、内側に変形可能な舌片を外周面に有するシール部材と、
前記タンクの外周に突起状に設けられた複数のガイドと、
前記蓋部内面に設けられ、前記蓋部の前記タンクへの取り付け時に前記ガイドを所定の係合位置へと導く複数の溝とを有し、
前記蓋部の、前記シール部材に対応する位置の内径が、前記ガイドが前記係合位置に向かって前記溝を移動するに従い、前記蓋部内面が前記シール部材の前記舌辺を押圧するように構成されていることを特徴とする気体加湿器。
【請求項２】
前記ガイドが前記係合位置に達した状態で、前記蓋部を係止させる凸部を前記タンクが有することを特徴とする請求項１記載の気体加湿器。
【請求項３】
前記ガイドを前記係止位置に移動させるために必要な、前記蓋部の前記タンクに対する回転量が、１回転未満であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の気体加湿器。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の気体加湿器と、
前記原料気体としての酸素ガスを生成する生成手段とを有することを特徴とする酸素濃縮器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原料気体を加湿して出力する加湿器に関し、特に酸素濃縮器等に好適に使用可能な加湿器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、呼吸器疾患の在宅療法において、医療用酸素濃縮器が広く用いられている。このような酸素濃縮器には様々な形式のものが存在するが、現在はゼオライトなどの吸着剤を用い、大気中の窒素を吸着することにより酸素濃度の高いガス（以下、酸素ガスという）を生成する吸着式の酸素濃縮器が一般的に用いられている。酸素濃縮器で生成した酸素ガスは、酸素濃縮器に接続されるカニューラやマスクによって、患者の鼻孔や口腔に供給される。
【０００３】
ところで、窒素の吸着剤として用いられるゼオライトは、同時に水分も吸着するため、得られる酸素ガスには殆ど水分が含まれていない。そのため、患者の鼻孔や口腔の乾燥を防止するため、酸素濃縮器には加湿器が設けられ、加湿された酸素ガス（以下、加湿酸素ガスという）を供給するように構成されているのが一般的である。
【０００４】
このような加湿器は、内部に精製水を貯蔵し、乾燥した酸素ガスを精製水又はその雰囲気中を通過させることにより、酸素ガスを加湿する形態を有するのが一般的である。そのため、酸素濃縮器の使用による精製水の蒸発に伴い、加湿器を酸素濃縮器から取り外し、洗浄、給水して再度取り付ける着脱作業を患者自身が行う必要がある。
【０００５】
加湿器は通常、水を蓄えるタンクと、タンクに着脱可能な蓋から構成され、給水、洗浄を行う際には、タンクから蓋を外し、再度取り付ける必要がある。酸素濃縮器の利用者には高齢者が多いこと、また寝たきりで動作が不自由な患者も存在することなどを考慮すると、蓋の着脱動作は簡単、確実に、かつ軽い力で行えること、また蓋の装着の正誤が容易に確認できることが望まれる。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２８８０９１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に代表されるような従来の加湿器では、蓋とタンクにねじ溝を設け、ねじ締めする構造が一般的であった。そのため、取り外し時及び取付時のそれぞれにおいて蓋を何回転もさせる必要がある上、締め付け時や取り外し時に力が必要である。さらに、ねじ締めの場合、どの程度締め付ければ十分であるかがわかりにくく、締め付けの程度に個人差が大きい上、きつく締めてしまうと次回取り外し時に取り外しが困難になってしまう。
【０００８】
本願発明はこのような従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、力のない使用者であっても、簡単かつ確実に蓋の着脱が可能な気体加湿器を提供することをその主な目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明の気体加湿器は、上部が開口した筒状形状を有し、原料気体を加湿する媒体を収容するタンクと、タンクの開口部を覆うように着脱可能に取り付けられる蓋部とを有する気体加湿器であって、タンクの外周に設けられ、内側に変形可能な舌片を外周面に有するシール部材と、タンクの外周に突起状に設けられた複数のガイドと、蓋部内面に設けられ、蓋部のタンクへの取り付け時にガイドを所定の係合位置へと導く複数の溝とを有し、蓋部の、シール部材に対応する位置の内径が、ガイドが係合位置に向かって溝を移動するに従い、蓋部内面がシール部材の舌辺を押圧するように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、上述の目的は、本発明による気体加湿器と、原料気体としての酸素ガスを生成する生成手段とを有することを特徴とする酸素濃縮器によっても達成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態においては、本発明に係る気体加湿器を酸素濃縮器に用いる場合について説明するが、本発明の気体加湿器は他の任意の気体供給装置とともに利用可能である。
【００１２】
■《酸素濃縮器の構成》
図１は、本実施形態に係る酸素濃縮器の構成例を示すブロック図である。酸素濃縮器１００は、本体１０と、着脱式の加湿器３０とから構成される。
本体１０の構成を説明する。フィルタ１１は、例えばＨＥＰＡフィルタであり、外気（大気）に含まれるチリやゴミを除去する。コンプレッサー１２は、導入した外気を、所定の圧力（例えば１００ＫＰａ程度）に圧縮する。シーブベット１３には例えばゼオライトが吸着剤として充填されており、コンプレッサー１２から供給される圧縮空気から窒素と水分を吸着して、酸素濃度の高い気体（酸素ガス）を生成し、酸素ガスタンク１４に供給する。図１では簡略化のためにシーブベット１３が１つであるように記載しているが、複数のシーブベットを切替ながら使用する構成であってもよい。
【００１３】
酸素ガスタンク１４は、シーブベット１３が生成する酸素ガスを蓄積する。レギュレータ１５は、酸素ガスタンク１４に高圧で蓄積された酸素ガスを、装置の利用者に供給するのに適切な圧力（例えば３０〜４０ＫＰａ程度）に低減させる。フィルタ１６は所謂バクテリアフィルタであり、主に雑菌やウイルスを除去するためのフィルタである。流量制御部１７は後述する操作部１９による流量設定に従った供給流量を実現するオリフィスである。流量制御部１７が出力する、圧力及び流量制御された原料気体としての酸素ガスは、上述のように水分をほとんど含まないため、加湿器３０を通じて加湿した後、加湿気体として図示しないカニューラ等によって使用者の鼻腔や口腔等に供給される。
【００１４】
本実施形態においては、後述するように、従来の酸素濃縮器と異なり、加湿器３０から直接加湿酸素ガスを利用者に供給する構成を有する。
表示部１８は、例えば酸素ガスの設定流量や、各種アラームや運転状況などをＬＥＤや液晶表示により表示する。表示の他に、又は表示とともに、警報音やメロディを出力するようにスピーカを設けても良い。
【００１５】
操作部１９は、例えばダイヤルやボタン、キーなどを有し、使用者が酸素ガスの流量設定を行ったり、電源のオン・オフを指示するなど、使用者が酸素濃縮器に対して指示や入力を行うために利用するユーザインタフェースである。
【００１６】
制御部２０は、例えばマイクロコンピュータにより実現され、図示しないＲＯＭ等の不揮発性記憶装置に書き込まれた制御プログラムを読み出し、実行することによって酸素濃縮器全体の制御を行う。また、図示しない各種センサ等の出力から、表示部１８を用いて各種の警報や動作表示を行う。
【００１７】
なお、実際にはコンプレッサーが出力する圧縮大気の圧力や、レギュレータの出力する酸素ガスの圧力等を検出するセンサや、気体の供給を制御する弁などが含まれるが、本発明の本質とは関係ないため、説明を省略する。
【００１８】
■《加湿器の構造》
図２は、本実施形態に係る加湿器３０の構成例を示す図であり、図２（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は側面図をそれぞれ示す。また、図３は加湿器３０の分解斜視図を示す。
【００１９】
加湿器３０は、蓋部３１、タンク３２及びフィルタ３３に大別される。蓋部３１は、タンク３２の開口部を覆うように着脱可能に取り付けられる。詳細は後述するが、本実施形態における蓋部３１とタンク３２とは、蓋部３１をタンク３２に載せた状態で右方向に略３分の１回転程度することにより係合し、逆回転させることで分離する。係合した状態において、蓋部３１の内面がタンク３２の外周にはめ込まれた、シール部材の一例としてのリング状のパッキン３２５を内側に押圧するように蓋部３１の内径とタンク３２に設けられたガイド３２６の角度が制御され、タンク３２に蓄えられる、加湿媒体としての精製水が係合部から外部に漏れることを防止している。
【００２０】
なお、本明細書において、加湿媒体とは、加湿器に導入される原料気体（ここでは流量制御部１７から導入される乾燥した酸素ガス）に水分を供給する物質を意味し、精製水そのものはもとより、精製水を含んだ物質（後述のフィルタや、精製水を含んだスポンジ等）、高保水率の気体などを含む。従って、精製水及び精製水を内部に含んだフィルタ、原料気体よりも保水率の高いタンク内雰囲気はいずれも単独で加湿媒体たりうる。
【００２１】
タンク３２は内部に蓄えられる精製水の水位が外部から判別できるよう、例えば透明な素材で形成されている。タンク３２の底部略中央には、タンク３２の内部へ向かって略漏斗状に形成されたフィルタ支持部３２１が形成されている。このフィルタ支持部３２１に例えば焼結樹脂からなり、中空円柱状のフィルタ３３を差し込み、フィルタ支持部３２１の先端にキャップ３２２をはめ込むことにより、フィルタ３３をタンク３２に保持することができる。
【００２２】
図４は、キャップ３２２の構成を示す図であり、図４（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は垂直断面図をそれぞれ示す。図４に示すように、キャップ３２２は中空に形成され、また下部には複数の孔３２３が設けられている。従って、加湿器３０の外部と内部は、フィルタ支持部３２１とキャップ３２２内部、そしてキャップ３２２の孔を通じて接続され、図４（ｃ）に示すように、フィルタ支持部３２１から供給される乾燥した酸素ガスは、キャップ３２２の内部から孔３２３を通じてタンク３２内部に導入される。
【００２３】
蓋部３１の上部外周は略フランジ形状に形成され、フランジをえぐる形で複数の凹部３１４が設けられている。凹部３１４に指をかけて左及び右方向に回転させることで、滑りにくく、小さな力で蓋部３１を開閉することができる。蓋部３１の上面略中央には、カルデラ状の凹部３１２が設けられている。本体側に設けられたロックレバー（図示せず）により凹部３１２を押圧支持することで、加湿器３０を下方から支持する支持ピン５０（図８参照）とともに、加湿器３０を回転可能に、かつ確実に支持することが可能となる。
【００２４】
蓋部３１の上面にはさらに、加湿酸素ガスの供給口３１３が左右に回転可能に設けられている。供給口３１３は蓋部３１に設けられた孔３１４（図６参照）を通じてタンク３２と導通しており、タンク３２から供給口３１３に至る途中にはフロート式のフローモニタ３１１が形成されている。供給口３１３から加湿酸素ガスが出ている場合には、その気流によりフローモニタ３１１内部に置かれた例えば球状のフロート３１５が動くことにより、酸素ガスの供給がなされていること及び、フロートの動き方により大まかな流量も視覚的に認識することができる。なお、フローモニタ３１１として、フロート式以外の周知の構成を利用可能であることは言うまでもない。使用者は、供給口３１３にカニューラやマスク等のチューブを接続して加湿酸素ガスの供給を受ける。
【００２５】
本実施形態においては、加湿酸素ガスの供給口３１３が加湿器３０に設けられ、加湿器３０から直接加湿酸素ガスを使用者に供給する構成を有するため、酸素ガスが加湿されてから供給口３１３に至る経路が非常に短く、かつこの経路はまた蓋部３１を取り外すことによって容易に煮沸消毒等を行えるため、非常に衛生的である。また、フローモニタ３１１も加湿器３０に設けられているため、使用者は酸素ガスの供給有無及び流量を容易に確認することができる。
【００２６】
加湿器３０の使用時にはタンク３２に所定量（少なくともフィルタ３３の下部が水中に存在する水位まで）の精製水３２６が注入され、例えば焼結樹脂からなるフィルタ３３は毛細管現象によりその上部まで水を含んだ状態とされる。そして、フィルタ支持部３２１に下方から挿入される支持ピン５０（図８参照）の先端側面の孔５１を通じて、流量制御部１７から乾燥した酸素ガスが供給される。
【００２７】
この酸素ガスはフィルタ支持部３２１内部を通り中空のキャップ３２２内部に達し、キャップ３２２に設けられた複数の孔３２３を通じて湿ったフィルタ３３の表面（上面）に吹き付けられる。このように、乾燥した酸素ガスは、フィルタ３３の表面や表層部分、タンク中の雰囲気においてそれぞれ水と接触することにより加湿され、蓋部３１と供給口３１３をつなぐ孔から供給口３１３を通じて外部へ供給される。
【００２８】
■《蓋部とタンクの係合構造》
次に、本実施形態に係る加湿器３０の蓋部３１とタンク３２との係合構造について説明する。
図５（ａ）は、タンク３２の上面図、（ｂ）はタンク３２が蓋部３１と係合する部分の展開側面図をそれぞれ示す。なお、図５においてはパッキン３２５（図３参照）を取り付けていない状態を示している。
【００２９】
上述したように、タンク３２の上部外周には、鉛直断面形状が略菱形（従って、略菱形柱形状）を有する複数のガイド３２６が、突起状に等間隔で設けられている。図５（ｂ）に示すように、ガイド３２６は、その長い対角線が所定角度傾斜した状態で配置されている。また、ガイド３２６のやや下方のタンク外周には、フランジ３２７が設けられている。図５（ａ）からわかるように、フランジ３２７の、ガイド３２６に対応する位置とその近傍は凸部３２８として形成されている。
【００３０】
なお、本実施形態においては、ガイド３２６及び凸部３２８を等間隔で３つずつ設けた例を示しているが、この数に特に制限はない。しかし、数が多すぎると着脱がしにくくなるので、例えば蓋部３１をタンク３２に取り付けた状態（係合状態）で両者のがたつきが生じない最小限の数かそれより多少多い数の範囲て適宜数を決定することが好ましい。
【００３１】
図６は蓋部３１の、タンク３２と係合する構成を説明する図であり、図６（ａ）は蓋部３１の垂直断面図、（ｂ）は蓋部３１内面に設けられた、ガイド３２６に対応する溝の形状を説明する展開図、（ｃ）は蓋部３１の側面図である。
【００３２】
蓋部３１の内径は図６（ａ）に示すように段階的に変化するように形成されている。そして、蓋部３１がタンク３２に取り付けられた状態（係止位置）においてタンク３２に取り付けられたパッキン３２５の側面に接する部分の内径ｄを、タンク３２の開放状態におけるパッキン３２５の外径よりも小さくすることで、パッキン３２５を外周から押圧、変形させ、シールすることにより精製水及び加湿酸素ガスの漏れを防止する。
【００３３】
本実施形態において、リング状のパッキン３２５は図９（ａ）に示すように上に凸の略Ｖ字形断面形状を有しており、タンク３２上部の外周面に設けられた溝にはめ込まれている（図８参照）。
【００３４】
なお、図９（ａ）に示す断面形状以外にも、図９（ｂ）〜（ｅ）に例示するような断面形状のパッキンも好適に使用可能である。より一般的に言えば、内側に変形可能な舌片３２５１を外周面に有するリング状パッキンを好適に使用することができる。
【００３５】
このような断面形状のパッキンを用いることにより、蓋部３１を回転させ、その内面によってパッキンを押圧、変形させてシール（密封）を行うために必要な力が軽減され、結果として蓋部３１の着脱に必要な力を軽減させることが可能になる。
【００３６】
蓋部３１の内面には、図６（ｂ）に示すように、タンク３２の上部外周面に設けられた上述のガイド３２６を、所定の係合位置へ導く溝３１６が設けられている。また、図６（ｃ）に示すように、蓋部３１の最下部には、１つの傾斜した辺と３１８と、略垂直な辺３２０を有する突起３１７が等間隔で３つ設けられている。後述するように、蓋部３１の突起３１７とタンク３２の凸部３２８とがぶつかって蓋部３１がそれ以上回転できなくなった状態で、ガイド３２６が溝３１６の奥部３２３に位置し、かつ蓋部３１のパッキン３２５と接する部分の内径がパッキン３２５による密封に十分な程度小さくなるよう、溝３１６及びガイド３２６の形状、蓋部３１のパッキン３２５に接する部分の内径の変化（すなわち断面形状）形状、突起３１７の円周方向の長さ及び、凸部３２８の長さが制御されている。
【００３７】
好ましくは、これら要素の位置、形状は、蓋部３１をタンク３２に対して大きく回転させる必要なく係合状態に至るように制御される。本実施形態に係る構成において、ガイド３２６を溝３１６奥部３２３の係合位置（ガイド３２６が係合位置に達した状態で、蓋部３１とタンク３２とが係合状態になる）させるために必要な相対的な最大回転量（最大移動量）は、図６（ｂ）に示す距離Ｌである。従って、このＬが小さくなるように上述の要素の位置、形状を制御する。
【００３８】
具体的には、蓋部３１とタンク３２を保持した手を離すことなく、一回の手の動作によって係合状態に至るように制御することが使い勝手の点から好ましく、一回転未満の回転量で蓋部３１をタンク３２に係合させられるように構成することが好ましい。本実施形態の構成では、図６（ｂ）に示すように、最大でも回転量（半回転以下）で係合状態となり、一般に一回の動作で着脱が可能である。
【００３９】
次に、図７を用いて、蓋部３１とタンク３２とがどのように係合するのかについてさらに詳細に説明する。図７は、係合時の状態を蓋部３１の内面から観察した図である。
【００４０】
蓋部３１とタンク３２とが離れた状態（１）からさらに近づけると、蓋部３１の突起３１７の下面がタンク３２の凸部３２８の上面に接するか、もしくは溝３１６の傾斜部分３２１がガイド３２６の上面に接する。この状態で蓋部３１が上から見て時計回りに回転すると、凸部３２８の角部３２９が蓋部３１の突起３１７の傾斜した辺３１８に到達すると、ガイド３２６の左側下面が溝３１６の受け入れ部３１６１の上面に接するようになり、蓋部３１のタンク３２への係合が始まる。
【００４１】
さらに蓋部３１の回転がすすむと、凸部３２８の角部３２９が突起３１７の傾斜した辺３１８に沿って上方に移動し、またガイド３２６も受け入れ部３１６１の上面に乗り上がる（状態（２））。
【００４２】
さらに蓋部３１が回転すると、凸部３２８の上面が蓋部３１下面の、突起３１７の無い水平な部分３１９に接するようになり、最終的に凸部３２８の左端面３２０が突起３１７の垂直な辺３２０にぶつかり、それ以上は回転できなくなる（状態（３））。
【００４３】
この状態で、ガイド３２６は溝３１６の奥部３２３に完全に入り込み、係合位置に達して、蓋部３１とタンク３２とが係合する。係合位置においては、ガイド３２６と凸部３２８は受け入れ部３１６１によって上下に押し広げられた状態であり、ガイド３２６の下面と凸部３２８の上面とが受け入れ部３１６１を上下から挟み込むことで、がたつきのない係合が実現されるが、さらに、このような係合時の作用が、３組のガイド３２６、凸部３２８及び溝３１６において同時に起こることで一層確実な係合が実現される。
【００４４】
図８は、蓋部３１とタンク３２の状態及び、パッキン３２５の状態を示す垂直断面図であり、（ａ）は開放状態、（ｂ）は係合状態をそれぞれ示している。係合状態において、パッキン３２５の外周が蓋部３１の内面に押圧され、断面形状が変化していることがわかる。
【００４５】
このように、本実施形態によれば、タンク３２の上部外周に、内側に変形可能な舌片３２５１を外周面に有するリング状のパッキン３２５を取り付け、蓋部３１の内面でパッキン３２５を側面から押圧するように構成したため、軽い力で蓋部３１をタンクに取り付け、取り外しすることができる。
【００４６】
また、係合状態に達すると、タンク３２の凸部３２８が蓋部３１の最下部に設けた突起３１７にぶつかってそれ以上蓋部３１を回すことができなくなるため、使用者が必要以上に蓋部３１を回すことが無く、また使用者は確実に係合されたことを認識できる。
【００４７】
■《他の実施形態》
なお、上述の実施形態においては、原料気体に水分を加える加湿器についてのみ説明したが、水分以外の成分を原料気体に加える場合であっても同様の構成が適用可能であることは言うまでもない。
【００４８】
また、上述の実施形態においは、加湿器３０を下方から支持する形態についてのみ説明したが、例えば特許文献１に記載されるような、側方から支持される構成や、情報から吊り下げ支持される構成の加湿器であっても上述の本発明の構成を適用可能である。また、加湿方法も限定されず、バブリング方式の加湿器に対しても適用可能である。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、力のない使用者であっても簡単かつ確実に蓋の着脱が可能な気体加湿器が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る酸素濃縮器の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る気体加湿器の構成を説明する外観図である。
【図３】本発明の実施形態に係る気体加湿器の構成を説明する分解斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る気体加湿器のキャップ３２２の構成を説明する図である。
【図５】本発明の実施形態に係る気体加湿器のタンク３２における係合構成を説明する図である。
【図６】本発明の実施形態に係る気体加湿器の蓋部３１における係合構成を説明する図である。
【図７】本発明の実施形態に係る気体加湿器における、蓋部３１とタンク３２の係合を説明する図である。
【図８】本発明の実施形態に係る気体加湿器の、開放状態と係合状態とを示す垂直断面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る気体加湿器に好適に適用可能なパッキン３２５の断面形状例を説明する図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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