(57)【要約】【課題】夏場の屋外や車内など、酸素富化機が非常に高温状態で使用される場合でも、酸素富化機の過熱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、空気を前記酸素富化手段２に供給する送風手段９、前記酸素富化手段２に連通する変圧手段６を内設する本体と、前記送風手段９および前記変圧手段６の動作を制御する制御手段３と、前記本体内の温度を検知する温度検知手段（１５、１６、１７）とを備え、前記温度検知手段（１５、１６、１７）の出力値に基づいて、前記制御手段３が前記送風手段９および／または前記変圧手段６への供給電力を変更する構成としたもので、酸素富化機の過熱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。【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、空気を前記酸素富化手段に供給する送風手段、前記酸素富化手段に連通する変圧手段を内設する本体と、前記送風手段および前記変圧手段の動作を制御する制御手段と、前記本体内の温度を検知する温度検知手段とを備え、前記温度検知手段の出力値に基づいて、前記制御手段が前記送風手段および／または前記変圧手段への供給電力を変更する構成とした酸素富化機。
【請求項２】
温度検知手段を変圧手段に配設し、前記変圧手段の温度が所定値を超えたとき、前記変圧手段の運転を停止させ、送風手段のみ運転を継続させる構成とした請求項１記載の酸素富化機。
【請求項３】
制御手段を駆動する電源供給手段を本体内に備え、温度検知手段を前記電源供給手段に配設し、前記電源供給手段の温度が所定値を超えたとき、変圧手段の運転を停止させ、送風手段のみ運転を継続させる構成とした請求項１記載の酸素富化機。
【請求項４】
制御手段を駆動する電源供給手段を本体内に備え、温度検知手段を変圧手段と電源供給手段に配設し、少なくともどちらか一方の温度が所定値を超えたとき、変圧手段の運転を停止させ、送風手段のみ運転を継続させる構成とした請求項１記載の酸素富化機。
【請求項５】
温度検知手段の検知温度の単位時間あたりの温度上昇率が所定値を超えると、変圧手段の運転を停止させ、送風手段のみ運転を継続させる構成とした請求項１〜４のいずれか１項に記載の酸素富化機。
【請求項６】
温度検知手段の自己発熱分を補正する補正手段を設けた請求項１〜５のいずれか１項に記載の酸素富化機。
【請求項７】
温度検知手段をサーモスタットとし、変圧手段に直列に接続する構成とした請求項１〜５のいずれか１項に記載の酸素富化機。
【請求項８】
送風手段のみの運転が所定時間経過すると、運転を停止させるタイマー手段を設けた請求項２〜５のいずれか１項に記載の酸素富化機。
【請求項９】
温度検知手段の検知温度が所定値以下のときには、送風手段のみの運転を停止する請求項２〜５のいずれか１項に記載の酸素富化機。
【請求項１０】
本体内を冷却する冷却手段を備え、温度検知手段の出力値に基づいて、送風手段の運転を停止させ、前記冷却手段を運転させるように構成した請求項１〜９のいずれか１項に記載の酸素富化機。
【請求項１１】
空気中の酸素濃度を高める酸素富化手段、空気を前記酸素富化手段に供給する送風手段、前記酸素富化手段に連通する変圧手段を内設する本体と、前記変圧手段の動作を制御する制御手段と、前記本体の周囲温度または前記本体内に供給された空気の温度を検出する温度検出手段とを備え、前記温度検出手段の検出値に基づいて、前記変圧手段の運転を停止させる温度閾値または温度上昇率閾値の判定値を変更する構成とした酸素富化機。
【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ともに、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構成においては、商用電源が供給できる室内のどこかに本体を置き、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の使用はできないという課題があった。また、商用電源に換え、電池を本体に内蔵する、或いはシガーライターソケットからのアダプタ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、夏場の屋外や車中は高温となり、その中でむやみに使用されると、酸素富化機の内部部品や電池は非常に高温状態で使用されることとなり、著しく寿命が劣化する課題があった。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、夏場の屋外や車内など、酸素富化機が非常に高温状態で使用される場合でも、酸素富化機の過熱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、空気中の酸素濃度を高める酸素富化手段、空気を前記酸素富化手段に供給する送風手段、前記酸素富化手段に連通する変圧手段を内設する本体と、前記送風手段および前記変圧手段の動作を制御する制御手段と、前記本体内の温度を検知する温度検知手段とを備え、前記温度検知手段の出力値に基づいて、前記制御手段が前記送風手段および／または前記変圧手段への供給電力を変更する構成としたもので、酸素富化機を構成する内部部品の部品温度状態を検知し、それを抑制する制御を行なうことで、夏場の屋外や車内など、酸素富化機が非常に高温状態で使用される場合でも、酸素富化機の過熱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】
【０００６】
以上のように本発明によれば、夏場の屋外や車内など、酸素富化機が非常に高温状態で使用される場合でも、酸素富化機の過熱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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
第１の発明は、空気中の酸素濃度を高める酸素富化手段、空気を前記酸素富化手段に供給する送風手段、前記酸素富化手段に連通する変圧手段を内設する本体と、前記送風手段および前記変圧手段の動作を制御する制御手段と、前記本体内の温度を検知する温度検知手段とを備え、前記温度検知手段の出力値に基づいて、前記制御手段が前記送風手段および／または前記変圧手段への供給電力を変更する構成としたもので、酸素富化機を構成する内部部品の部品温度状態を検知し、それを抑制する制御を行なうことで、夏場の屋外や車内など、酸素富化機が非常に高温状態で使用される場合でも、酸素富化機の過熱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。
【０００８】
第２の発明は、温度検知手段を変圧手段に配設し、前記変圧手段の温度が所定値を超えたとき、前記変圧手段の運転を停止させ、送風手段のみ運転を継続させる構成としたもので、酸素富化機の部品の中でも温度上昇の大きい変圧手段の部品過熱を抑制し、酸素富化機の過熱による寿命劣化を防止するとともに、送風手段により酸素富化機を構成する内部部品が冷却されて温度の低下を促進するので、早期に酸素富化機の使用が再開できるため使用性の高い酸素富化機を提供できる。
【０００９】
第３の発明は、制御手段を駆動する電源供給手段を本体内に備え、温度検知手段を前記電源供給手段に配設し、前記電源供給手段の温度が所定値を超えたとき、変圧手段の運転を停止させ、送風手段のみ運転を継続させる構成としたもので、酸素富化機の部品の中でも温度上昇の大きい電源供給手段の温度過熱状態を検知して変圧手段を停止させることで、変圧手段と電源供給手段両方の部品過熱を同時に抑制し、酸素富化機の過熱による寿命劣化を防止するとともに、送風手段により酸素富化機を構成する内部部品が冷却されて温度の低下を促進するので、早期に酸素富化機の使用が再開できるためより使用性の高い酸素富化機を提供できる。
【００１０】
第４の発明は、制御手段を駆動する電源供給手段を本体内に備え、温度検知手段を変圧手段と電源供給手段に配設し、少なくともどちらか一方の温度が所定値を超えたとき、変圧手段の運転を停止させ、送風手段のみ運転を継続させる構成としたもので、より確実に酸素富化機の過熱を抑制でき、耐久性を向上できる。
【００１１】
第５の発明は、温度検知手段の検知温度の単位時間あたりの温度上昇率が所定値を超えると、変圧手段の運転を停止させ、送風手段のみ運転を継続させる構成としたもので、変圧手段を構成するポンプを駆動する半導体や電源供給手段を構成する二次電池等は、過熱状態となると急激な温度上昇を示す特性があり、この急激な温度上昇の状態を検知して部品の過熱状態を検知することで、夏場の屋外や車内など、酸素富化装置が非常に高温状態で使用される場合での正常動作における温度上昇と過熱による温度上昇とを正確に判別でき、より精度の高い温度制御を行なうことができる。
【００１２】
第６の発明は、温度検知手段の自己発熱分を補正する補正手段を設けたもので、温度検知手段の自己発熱分による検知誤差を低減することができ、より精度の高い温度制御を行なうことができる。
【００１３】
第７の発明は、温度検知手段をサーモスタットとし、変圧手段に直列に接続する構成としたもので、変圧手段をＯＮ／ＯＦＦする手段を別に設ける必要がなく、安価な酸素富化機が提供できる。
【００１４】
第８の発明は、送風手段のみの運転が所定時間経過すると、運転を停止させるタイマー手段を設けたもので、変圧手段または電源供給手段が充分に冷えた状態にも関わらず送風手段が動作し続けることを防ぎ、余剰の電力を消費しないようにできる。
【００１５】
第９の発明は、温度検知手段の検知温度が所定値以下のときには、送風手段のみの運転を停止するもので、変圧手段または電源供給手段の冷却状態を正確に判断して送風手段を停止することができ、より効率的に余剰の電力を消費しないようにできる。
【００１６】
第１０の発明は、本体内を冷却する冷却手段を備え、温度検知手段の出力値に基づいて、送風手段の運転を停止させ、前記冷却手段を運転させるように構成したもので、より効果的に変圧手段または電源供給手段を冷却することができる。
【００１７】
第１１の発明は、空気中の酸素濃度を高める酸素富化手段、空気を前記酸素富化手段に供給する送風手段、前記酸素富化手段に連通する変圧手段を内設する本体と、前記変圧手段の動作を制御する制御手段と、前記本体の周囲温度または前記本体内に供給された空気の温度を検出する温度検出手段とを備え、前記温度検出手段の検出値に基づいて、前記変圧手段の運転を停止させる温度閾値または温度上昇率閾値の判定値を変更する構成としたもので、周囲温度が高ければ送風手段による冷却効果が低減し、変圧手段または電源供給手段停止後のオーバーシュート温度が高くなる特性を考慮して、変圧手段または電源供給手段の温度検出値を可変して、常に最適な過熱防止温度以下に変圧手段または電源供給手段の温度を抑えることができ、より精度ある温度制御を行なうことができる。
【００１８】
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って本発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
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。
【００２０】
図１から図３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いては、酸素が占める割合が約３０％（窒素約７０％）となる。
【００２１】
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から酸素富化空気を送る経路に吸引された空気を除いた外気を、本体１内を循環させて後述する電源変換回路４、電池５及び変圧手段であるポンプ６を冷却しながら本体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と、後述する電源変換回路４を実装した基板１０が取り付けられている。
【００２２】
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、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、外部すなわち使用者側へ送出している。
【００２３】
また、本体１には、外部電源と接続する外部電源接続部１３があり、ここに所定のＡＣ−ＤＣアダプタ（図示せず）を接続することによってこの本体１に電源を供給できる。また、例えばＡＣ−ＤＣアダプタ以外にもシガーライターソケットからのアダプタ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。
【００２４】
ここから供給された電源は、前述したレギュレータ素子等の発熱部品からなる電源変換回路４を介して所定の安定化電源に変換され、ファン９やポンプ６、制御手段３に供給される。さらに本体１に電池５を内蔵し、それを電源として使用することもできる。このとき、電源判断部１４は外部電源接続部１３から電源が接続されているかどうかを検出する部分で、トランジスタなどで構成され電源が供給された場合にこの電源判断部１４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電池５から供給されているかを判断する。
【００２５】
また、電池５は二次電池であり、その充電の制御を行う充電制御手段（図示せず）を備えており、外部電源が接続されている場合に電池５への充電を行う。この電池５にはサーミスタなどで構成された電池温度検知手段１５が近傍に配置され制御手段３へ情報を伝えているとともに、電源変換回路４内のレギュレータ素子等の発熱部品近傍にもサーミスタなどで構成された電源回路温度検知手段１６が配置され制御手段３へ情報を伝えている。また、ポンプ６の近傍にもサーミスタなどで構成されたポンプ温度検知手段１７が設けられ、吸気口７近傍にもサーミスタなどで構成された温度検出手段１８が設けられ、制御手段３へ情報を伝えている。なお、前記温度検出手段１８は前記吸気口７近傍でなくても、前記本体１の周囲の温度を検出するよう前記本体１の外郭付近に設けられていてもよい。
【００２６】
次に、上記構成に基づく本実施の形態の動作について、説明する。
【００２７】
制御手段３に電力が供給されると、制御手段３は電源判断部１４からの情報で外部電源が接続されているか確認する。ここで、操作部（図示せず）の運転スイッチ（図示せず）をＯＮすると、制御手段３は外部電源が接続されている場合には電源変換回路４を介して所定の安定化電源に変換された電源により、外部電源が接続されていない場合には電池５によりポンプ６及びファン９の運転制御を行う。
【００２８】
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１外に排出される。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吐出部１２に送出され、当該吐出部１２より使用者に対して吐出され、制御部であらかじめ設定された所定の運転時間が経過すると、自動的にポンプ６及びファン９の運転を停止し、使用者への酸素富化空気の供給を終了する。
【００２９】
しかし、夏場の屋外や車内の高温環境下で本体１を運転した場合、前述した所定の運転時間が経過しない内にポンプ６や、外部電源が接続されている場合には電源変換回路４内のレギュレータ素子等の発熱部品が、外部電源が接続されていない場合には、電池５の温度が著しく上昇する。この時、制御手段３はポンプ温度検知手段１７からのポンプ６の温度情報が所定のポンプ温度過熱防止閾値温度を超えるか、または外部電源が接続されている場合には、電源回路温度検知手段１６からの前述したレギュレータ素子等の発熱部品の温度情報が所定の単位時間あたりの温度上昇率閾値を超えるか、或いは外部電源が接続されていない場合には、電池温度検知手段１５からの電池５の温度情報が所定の単位時間あたりの温度上昇率閾値を超えるか、いづれかの温度情報が一番早く温度上昇率閾値を超えた時点で、ポンプ６の運転を停止し、ファン９のみが運転している状態に切替えることにより、ポンプ６や電源変換回路４或いは電池５の自己発熱を抑えると同時に、ファン９によりこれらの部品を冷却して過熱状態になるのを防止して、酸素富化機の寿命劣化を回避できるとともに、早期に酸素富化機の使用が再開できるようにする。
【００３０】
制御手段３は、前記温度検出手段１８からの本体１の周囲温度情報に基づきファン９の運転持続タイマー時間を設定する。本体１の周囲温度が、所定の標準周囲温度に対して低い場合は、前述の標準周囲温度時に対して設定してある所定のタイマー時間よりも短く、所定の標準周囲温度に対して高い場合は、所定のタイマー時間よりも長く設定することで、ポンプ６や電源変換回路４或いは電池５を充分再運転に適した温度に冷却し、ファン９の運転を停止することで、無駄な電力を消費することなくかつ安全性の高い温度制御を行なうことができる。
【００３１】
更に、制御手段３は、温度検出手段１８からの本体１の周囲温度情報に基づき前述したポンプ温度過熱防止閾値温度及び電源変換回路４や電池５に対する単位時間あたりの温度上昇率閾値値を可変する。本体１の周囲温度が所定の標準周囲温度に対して低い場合は、ファン９の冷却効果が高く、ポンプ６停止後のポンプ６や電源変換回路４、電池５のオーバーシュート温度は低く押さえられるため、前述した各閾値値は、所定の標準周囲温度時に対して設定してある所定の閾値よりも高く設定でき、その分、使用者はより長く本体１を使用することができ使用性が向上する。また、本体１の周囲温度が所定の標準周囲温度に対して高い場合は、ファン９の冷却効果が低く、ポンプ６停止後のポンプ６や電源変換回路４、電池５のオーバーシュート温度は高めになるため、前述した各閾値値は、所定の標準周囲温度時に対して設定してある所定の閾値よりも低く設定して過熱になるのを確実に防止することができ安全性が向上する。
【００３２】
また、制御手段３が電池温度検知手段１５、電源回路温度検知手段１６、ポンプ温度検知手段１７及び温度検出手段１８の前述したサーミスタの自己発熱分を補正する補正手段を備えることで、電池温度検知手段１５、電源回路温度検知手段１６、ポンプ温度検知手段１７、温度検出手段１８の自己発熱分による検知誤差を低減することができ、より精度の高い温度制御を行なうことができる。
【００３３】
また、電池温度検知手段１５、電源回路温度検知手段１６、ポンプ温度検知手段１７をサーモスタットで構成し、ポンプ６に直列に接続する構成とすれば、ポンプ６をＯＮ／ＯＦＦするスイッチ手段を別に設ける必要がなく、安価な酸素富化機が提供できる。
【００３４】
また、制御手段３が電池温度検知手段１５、電源回路温度検知手段１６、ポンプ温度検知手段１７が検知した温度が所定の温度を下回ると、送風手段のみの運転を停止させる機能を持たせた場合には、ポンプ６や電源変換回路４、電池５の冷却状態を正確に判断してファン９を停止させることができ、より効率的に余剰の電力を消費しないようにできる。電池を電源とした場合であればこの効果はより大きい。
【００３５】
また、本実施例ではファン９を運転することでポンプ６や電源変換回路４、電池５を冷却するようにしているが、強制的に冷却する冷却ファン等の冷却手段（図示せず）を別途設け、電池温度検知手段１５、電源回路温度検知手段１６、ポンプ温度検知手段１７の出力値に応じて、ポンプ６とファン９を停止して、ファン９の代わりに前記冷却手段を運転するようにすれば、より効果的にポンプ６や電源変換回路４、電池５を冷却することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
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】
【００３７】
【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側面からみた断面図
【図３】同本体の天面からみた断面図
【符号の説明】
【００３８】
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    電源変換回路（電源供給手段）
５    電池（電源供給手段）
６    ポンプ（変圧手段）
９    ファン（送風手段）
１５  電池温度検知手段
１６  電源回路温度検知手段
１７  ポンプ温度検知手段
１８  温度検出手段
【図１】
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【図２】
2005198756.tif 000004
【図３】
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