(57)【要約】【課題】寿命劣化を防止し、耐久性を向上させた酸素富化機を提供することを目的とする。【解決手段】空気中の酸素濃度を高める酸素富化手段２と、前記酸素富化手段２に空気を供給する送風手段９と、前記酸素富化手段２に連通する変圧手段６と、前記変圧手段６、前記送風手段９の運転動作を制御する制御手段３と、機器の状態を検出する検出手段（２４、２９、３０、３１）とを備え、前記制御手段３は、前記検出手段（２４、２９、３０、３１）の検出値に基づいて、前記変圧手段６および／または前記送風手段９を動作させないように構成したもので、部品寿命劣化を防止し、耐久性の高い酸素富化機を提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気中の酸素濃度を高める酸素富化手段と、前記酸素富化手段に空気を供給する送風手段と、前記酸素富化手段に連通する変圧手段と、前記変圧手段、前記送風手段の運転動作を制御する制御手段と、機器の状態を検出する検出手段とを備え、前記制御手段は、前記検出手段の検出値に基づいて、前記変圧手段および／または前記送風手段を動作させないように構成した酸素富化機。
【請求項２】
検出手段を、外部電源から供給される電圧を検出する電圧検出手段とし、前記電圧検出手段が検出した電圧が、予め設定した電圧範囲外のときは、前記変圧手段および／または前記送風手段を動作させないように構成した請求項１記載の酸素富化機。
【請求項３】
検出手段を、機器の転倒状態および／または衝撃状態を検出する転倒検出手段とし、前記転倒検出手段が機器の転倒や落下を検出した場合には、前記変圧手段および／または前記送風手段を動作させないように構成した請求項１記載の酸素富化機。
【請求項４】
検出手段を、送風手段の回転数または電流値、または前記送風手段が発する流量を検出する送風性能検出手段とし、前記送風性能検出手段が検出した値が、予め設定した値の範囲外のときは、前記送風手段の動作を停止するように構成した請求項１記載の酸素富化機。
【請求項５】
検出手段を、変圧手段の回転数または電流値、または前記変圧手段が発する流量を検出する変圧性能検出手段とし、前記変圧性能検出手段が検出した値が、予め設定した値以外のときは、前記変圧手段の動作を停止するように構成した請求項１記載の酸素富化機。
【請求項６】
空気中の酸素濃度を高める酸素富化手段と、運転動作を制御する制御手段と、２次電池と、商用電源または外部電源からの供給状態を検出する外部電源検出手段と、供給電源を切り替える切替手段とを備え、前記２次電池が機器に電力を供給しているときに、商用電源または外部電源から電力が供給されたときには、供給電源を前記商用電源または前記外部電源に切り替えるよう構成した酸素富化機。
【請求項７】
商用電源または外部電源から電力が供給されているときに、前記商用電源または前記外部電源から電力供給されなくなった場合には、動作を停止させるように構成した請求項６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、酸素富化空気を提供する酸素富化機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の酸素富化機として、商用電源に接続され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、これに接続され酸素富化空気を吐出する酸素吐出部と、音声を発生する発生源と、ヘッドホンタイプの音声出力部等を備え、前記酸素吐出部と前記音声出力部とを一体にすると共に、前記酸素吐出部を使用者の口の部分に位置させることで、酸素富化空気を吸入することができるようにしたものがあった（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においては、商用電源が供給できる室内のどこかに酸素富化機本体を置き、椅子または床面に座って使用するわけであるが、例えば屋外や車の中では使用できないという課題があった。また、商用電源に換え、電池を本体に内蔵して運転する或いはシガーライターソケットからアダプタを使用することにより自動車のバッテリーを電源として運転することも可能であるが、自動車のバッテリーの電源は１２Ｖ、２４Ｖあるいは現在では電気自動車として４２Ｖも検討されていることもあり多電圧仕様となっており、すべての電圧に適応するのは性能やコスト面で課題があった。
【０００４】
そして何よりも大きな課題は、前記電源の課題を克服したとしても、商用電源以外の電池や自動車電源を用いた場合には、それがゆえに生じる機器の寿命劣化の課題があり、耐久性が十分確保できない、という課題があった。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、寿命劣化を防止し、耐久性を向上させ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】
【０００６】
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、空気中の酸素濃度を高める酸素富化手段と、前記酸素富化手段に空気を供給する送風手段と、前記酸素富化手段に連通する変圧手段と、前記変圧手段、前記送風手段の運転動作を制御する制御手段と、機器の状態を検出する検出手段とを備え、前記制御手段は、前記検出手段の検出値に基づいて、前記変圧手段および／または前記送風手段を動作させないように構成したもので、例えば、酸素富化機に供給する外部電源や構成する内部部品の回転数等の性能を検知し、動作状態を制御することで誤った電圧使用時における寿命劣化や冬場の車内で放置された場合での結露や凍結による寿命劣化を防止し、耐久性を向上させた酸素富化機を提供できる。
【発明の効果】
【０００７】
以上のように本発明によれば、寿命劣化を防止し、耐久性を向上させた酸素富化機を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、空気中の酸素濃度を高める酸素富化手段と、前記酸素富化手段に空気を供給する送風手段と、前記酸素富化手段に連通する変圧手段と、前記変圧手段、前記送風手段の運転動作を制御する制御手段と、機器の状態を検出する検出手段とを備え、前記制御手段は、前記検出手段の検出値に基づいて、前記変圧手段および／または前記送風手段を動作させないように構成したもので、酸素富化機の寿命劣化を防止し、耐久性を向上させることができる。
【０００９】
第２の発明は、検出手段を、外部電源から供給される電圧を検出する電圧検出手段とし、前記電圧検出手段が検出した電圧が、予め設定した電圧範囲外のときは、前記変圧手段および／または前記送風手段を動作させないように構成したもので、誤った外部電源の電圧使用時での過電圧動作時の部品寿命劣化を防止し、耐久性を向上させることができる。
【００１０】
第３の発明は、検出手段を、機器の転倒状態および／または衝撃状態を検出する転倒検出手段とし、前記転倒検出手段が機器の転倒や落下を検出した場合には、前記変圧手段および／または前記送風手段を動作させないように構成したもので、安全に停止することで使用者に安心感を与えることができ、使用性が向上する。
【００１１】
第４の発明は、検出手段を、送風手段の回転数または電流値、または前記送風手段が発する流量を検出する送風性能検出手段とし、前記送風性能検出手段が検出した値が、予め設定した値の範囲外のときは、前記送風手段の動作を停止するように構成したもので、冬場の車内で放置された場合での結露や凍結によって過負荷で動作させることを抑制することで過電流等による寿命劣化を防止し、耐久性を向上させることができる。
【００１２】
第５の発明は、検出手段を、変圧手段の回転数または電流値、または前記変圧手段が発する流量を検出する変圧性能検出手段とし、前記変圧性能検出手段が検出した値が、予め設定した値以外のときは、前記変圧手段の動作を停止するように構成したもので、冬場の車内で放置された場合での結露や凍結によって過負荷で動作させることを抑制することで寿命劣化を防止し、耐久性を向上させることができる。
【００１３】
第６の発明は、空気中の酸素濃度を高める酸素富化手段と、運転動作を制御する制御手段と、２次電池と、商用電源または外部電源からの供給状態を検出する外部電源検出手段と、供給電源を切り替える切替手段とを備え、前記２次電池が機器に電力を供給しているときに、商用電源または外部電源から電力が供給されたときには、供給電源を前記商用電源または前記外部電源に切り替えるよう構成したもので、動作は継続しているが２次電池の放電は停止しているため放電深度を抑えられ２次電池のサイクル寿命劣化を抑え、耐久性を向上させることができる。
【００１４】
第７の発明は、商用電源または外部電源から電力が供給されているときに、前記商用電源または前記外部電源から電力供給されなくなった場合には、動作を停止させるように構成したもので、２次電池での動作が行なわれないため２次電池のサイクル寿命劣化が抑えられ、耐久性を向上させることができる。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における酸素富化機のブロック図、図２は、同酸素富化機の外観図、図３は、同酸素富化機の本体の側面からみた断面図、図４は、同本体の天面からみた断面図である。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１７】
図１から図４において、本体１の内部には、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、例えば酸素富化膜ユニット２を設けている。前記酸素富化膜ユニット２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空気すなわち酸素富化空気が得られる。通常の空気においては酸素が占める割合は約２１％（窒素約７９％）であるが、本実施の形態の酸素富化膜ユニット２を通過後の酸素富化空気における酸素が占める割合は約３０％（窒素約７０％）となる。
【００１８】
また、本体１の内部には、本体１の背面に設けた吸気口７から本体１内に外気を吸引し、酸素富化膜ユニット２に流入する空気を除いた残りの外気を、本体１の側面に設けた排気口８から外部に排出するためのモーターファン等の送風部（以下、「ファン９」と称す）を有している。また前記ファン９は、酸素富化膜ユニット２の下流側で、排気口８の近傍に設けられており、その間にはファン９や後述するポンプ６を制御する制御手段３が取り付けられている。
【００１９】
６はポンプ等の変圧手段（以下、「ポンプ」と称す）で、本体１内の酸素富化膜ユニット２の下方に設けられ、その内部で回転軸（図示せず）の両端に冷却用のファン（図示せず）を有し、本体１の冷却用吸気口（図示せず）より外気を吸引してモータ（図示せず）を冷却すると共に、酸素富化膜ユニット２の下流側を減圧して周辺の空気を酸素富化膜ユニット２内に吸引し供給するものである。更にこのポンプ６は、酸素富化膜ユニット２を通過した後の酸素富化空気を、下流側の酸素富化空気供給経路１１を介して、本体１の側面に設けられた吐出部１２に送り、パイプ１３、１４を介してヘッドセット１５の吐出し口１６すなわち使用者側へ送出している。
【００２０】
また、本体１には、外部電源と接続する外部電源接続部４があり、ここに所定のＡＣ−ＤＣアダプタ２０を接続することによって、商用電源接続時に、この本体１に電源を供給できるようになっている。また、外部電源として例えばＡＣ−ＤＣアダプタ２０以外にも車内のシガーライターソケット（図示せず）からのアダプタ（図示せず）を接続することにより自動車のバッテリを電源とすることも可能である。さらに、本体１に２次電池５と切替手段３３を内蔵し、２次電池５に電源を切り替えて使用することもできる。ＡＣ−ＤＣアダプタ２０の電圧は制御手段３、ポンプ６、ファン９等の電源となり、動作を行なう際には第２の外部電源でるシガーライター電圧と同じの１２Ｖ〜１４Ｖ程度が制御を行ないやすいが、第３の電源である２次電池５の電圧を１２Ｖとするため充電を行なえるように２０Ｖに設定している。
【００２１】
本体１の天面には、機器を動作および停止させる操作部２１とタイマー表示や充電表示等の動作状態を表示する表示手段２２を備えており、使用者はこの操作部２１を操作することで動作、停止することができる。
【００２２】
２３は、外部電源接続部４に外部電源が接続されているかどうかを検出する電源判断部で、トランジスタなどで構成され、外部電源が供給された場合に、この電源判断部２３からの情報から、制御手段３は、電源が外部電源から供給されているかを判断する。また、外部電源接続時の電圧を比較器などで構成された電圧検出手段２４で判断も行なっている。
【００２３】
また、２次電池５の充電を行う充電制御手段２５を備えており、外部電源にＡＣ−ＤＣアダプタ２０が接続されている場合には２次電池５への充電を行う。この電池５の近傍もしくは内部にサーミスタなどで構成され２次電池５の温度を検出する電池温度検出手段２６が配置され、電池温度検出手段２６の出力信号は制御手段３や充電制御手段２５に送られる。外部電源にシガーライターが接続されている場合には、充電制御は行わないようになっている。
【００２４】
外部電源に接続されていない状態で操作を行なうと、電源判断部２３で外部電源が接続されていないことを検知し、２次電池５の電源で動作させ、容量判断手段２７が電池の容量判断を行い、その状態に応じて表示手段２２にて２次電池５の残容量を報知する。
【００２５】
２９は本体１に内蔵されている転倒検出手段で、正常に置かれているときは動作しないが転倒や本体が１が傾いたときに動作するように構成されている。この転倒検知手段２９は重力の向きを検知したり、感圧ゴムシートにより衝撃を検知したりすることで実現できる。
【００２６】
また、ポンプ６はインバーターモータで弁の開閉を行なうことで酸素富化空気を吐出部１２に送っているが、このインバータモータやファン９の回転数を検出する送風性能検出手段である変圧回転数検出手段３０や、送風性能検出手段である送風回転数検出手段３１が設けられ、その出力信号が制御手段５に送られるようになっている。操作部２１には停止操作のほかに強制停止手段３２も備えられ、その出力信号も制御手段５に送られるようになっている。
【００２７】
次に、上記構成による酸素富化機の動作について説明する。
【００２８】
ＡＣ−ＤＣアダプタ２０が外部電源接続部４に接続されると、制御手段３に電源が供給され、制御手段３は電源判断部１０からの情報で外部電源が接続されているか確認する。外部判断部２３と電圧検出手段２４で外部電源の接続と外部電源の電圧を確認しＡＣ−ＤＣアダプタ２０であることを確認すると、制御手段３は充電制御手段２５を動作させ２次電池５の充電を開始する。
【００２９】
このとき２次電池５の電池温度検出手段２６によって電池温度による充電制御を行ない、満充電になったら充電を停止するように動作している。このＡＣ−ＤＣアダプタ２０を接続時に操作部２１の運転スイッチを、制御手段３は電圧検出手段２４の検出する電圧に基づき、ポンプ６が所定の出力を出すようにポンプ６及びファン９の運転制御を行う。そしてファン９の運転により本体１に設けた吸気口７より外気が吸引され、この外気は酸素富化膜ユニット２の周囲を通り、排気口８から本体外に排出される。
【００３０】
一方、前記酸素富化膜ユニット２を外気が通過する際、ポンプ６の運転により一部の空気が酸素富化膜ユニット２の酸素富化膜フレーム（図示せず）内に吸引され、その際酸素が通過しやすいところから酸素富化された空気となる。そして、この酸素富化空気は酸素富化空気供給経路１１を経て吐出部１２に送出され、当該吐出部１２より図示しない供給管を通して使用者に対して吐出される。運転中に停止操作を行なうと、そのまま停止させると酸素富化空気は湿度が高く経路内に水滴が残る。これを防ぐために、酸素富化手段２を通さず外気をそのまま経路内に送りだす乾燥送風運転を行って水分を吐出部１２側に送り排出した後で停止する。
【００３１】
シガーライターが外部電源接続部４に接続され、外部電源が１２Ｖ系のシガーライターであると検出すると充電は行なわないで停止状態となる。運転状態はＡＣ−ＤＣアダプタ２０のときと同様のため説明は省略する。
【００３２】
また、外部電源が近くに無く、２次電池５で運転する場合には、切替手段３２で切り替えて運転するわけであるが、電圧検出手段２４の情報から容量判断手段２７が２次電池５の残容量を判断して、その残量を容量報知手段２８で使用者に報知するとともに、制御手段３は所定電圧で運転を終了させている。このときも少なくともこの乾燥送風運転運転ができるだけの容量を残した時点で、通常の酸素富化運転を停止させ、乾燥送風運転を行うことにより、水滴が経路内に残ることなく、次の運転も支障無く行なうことができる。
【００３３】
しかし、シガーライターが外部電源接続部４に接続され、外部電源が２４Ｖ系のシガーライター電圧と検出すると、充電および運転動作は行なわれない。これは充電動作はＡＣ−ＤＣアダプタ２０電圧の範囲内、運転動作はＡＣ−ＤＣアダプタ２０と１２Ｖ系シガーライター電圧のみで行なわれるように予め設定されており、それ以外の電圧では動作しないようになっている訳であるが、この動作により過電圧によるポンプ６やファン９の構成部品、さらには制御を行なっている部品の発熱を抑制することで耐久性を損なわないようにしている。
【００３４】
また、冬場の車内で放置された後で本体１を動作させた場合、結露や凍結等によりポンプ６やファン９の回転数が下がり性能がでなくなると酸素濃度が低下するだけでなく過負荷によりポンプ６やファン９の寿命にも影響が及ぼされ、さらには制御する素子も発熱が大きくなり劣化するため、変圧回転数検出手段３０や送風回転数検出手段３１によって予め設定した回転数にならない場合には、動作を強制的に停止する動作を行い構成部品の耐久性を損なわないようにしている。
【００３５】
通常の停止操作を行なった場合には、乾燥送風運転を行なった後に動作を停止するが、どうしてもすぐに停止させたい場合には、強制停止操作を行なうことで強制的に停止させたり、動作中や充電中に転倒したり、机上から落下された場合には転倒検知手段２９にて状態を判断し乾燥運転なしに強制的に停止するようになっている。
【００３６】
２次電池５による運転を行なっている途中で、ＡＣ−ＤＣアダプタ２０や、シガーライターソケットからの電源供給が行なわれた場合には、２次電池５による運転は停止し、外部電源からの電源供給に切り替えて動作を継続させるようになっており、そうすることで２次電池５の放電深度を浅くすることができ、２次電池５の劣化を抑えることができる。
【００３７】
また、外部電源による運転を行っている途中で、ＡＣ−ＤＣアダプタをコンセントから抜いたり、あるいは車内のシガーライターソケットから電源を供給中にエンジンを止めた時など外部電源が遮断された場合には、２次電池５に電源を切り替えて動作させることなしに停止するように動作し、そうすることで２次電池５の充放電を行なわずに２次電池の劣化を抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上のように、本発明にかかる酸素富化機は、電源を任意に選択でき、室内だけでなく屋外や自動車内部などでも使用できるので、使用場所が広範囲に渡る各種機器、装置にも適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態１における酸素富化機のシステムブロック図
【図２】同酸素富化機の本体の外観図
【図３】同酸素富化機の本体の側面からみた断面図
【図４】同本体の天面からみた断面図
【符号の説明】
【００４０】
１  本体
２  酸素富化膜ユニット（酸素富化手段）
３  制御手段
４  外部電源接続部
５  ２次電池
６  ポンプ（変圧手段）
９  ファン（送風部）
２３  電源判断部
２４  電圧検出手段
２９  転倒検出手段
３０  変圧回転数検出手段（変圧性能検出手段）
３１  送風回転数検出手段（送風性能検出手段）
３２  強制停止手段
３３  切替手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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