(57)【要約】【課題】廃水処理が不要で使い勝手の良い酸素富化機を提供する。【解決手段】本体内に設けた酸素富化手段２と、酸素富化手段で得られた酸素富化空気或いは吸引口からの外気を吸引して吐出口１７から吐出するポンプ手段５と、前記ポンプ手段から前記吐出口までの空気流路中の水分を結露させる熱交換手段６と、結露水を排水可能な開口部８とを備え、開口部に至る通路内部には吸水性が高く空気流圧損が高い素材８ｂを設けると共に、制御手段２０はポンプ手段起動時に切換手段１１を大気側に切り換えて開閉手段１２を閉じる制御を行う構成としてあり、吐出口以外の経路より、酸素富化空気中の水分を効率よく排出することができるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、前記本体内に設けた酸素富化手段と、大気から外気を吸引する吸引口と、前記酸素富化手段で得られた酸素富化空気或いは吸引口からの外気を吸引し空気流路を経て前記酸素富化空気或いは吸引口からの外気を吐出口から吐出するポンプ手段と、前記ポンプ手段から前記吐出口までの空気流路空気中の水分を結露させる熱交換手段と、前記熱交換手段の略下方に配置され前記熱交換手段で生成した結露水を溜める貯水容器と、貯水容器内の結露水を排出する開口部と、前記ポンプ手段で吸引する気体を酸素富化手段で得られた酸素富化空気或いは吸引口からの外気とを切り換える切換手段と、前記吐出口までの空気流路を開閉する開閉手段と、前記ポンプ手段の運転時間や切換手段、開閉手段等の負荷の制御を行う制御手段とを備え、前記吐出口までの空気流路に当該空気流路を開閉する開閉手段を設けると共に、前記貯水容器から開口部に至る部分に吸水性が高く空気流圧損が高い素材を設ける共に、前記制御手段はポンプ手段起動時に、切換手段を酸素富化空気側に切換えて開閉手段を開ける制御、或いは切換手段を外気側に切り換えて切換手段を閉じる制御のいずれか一方を行う構成とした酸素富化機。
【請求項２】
熱交換手段は冷却ファンを備え、制御手段はポンプ手段を起動する前に冷却ファンを運転させて熱交換手段を予め冷却しておくように制御する構成とした請求項１記載の酸素富化機。
【請求項３】
制御手段はポンプ手段停止後に所定時間冷却ファンの運転を行羽陽に制御する構成とした請求項１または２記載の酸素富化機。
【請求項４】
制御手段は酸素富化運転終了後の所定時間、送風ファンとポンプ手段の運転を行い、切換手段を外気側に切換えて外気をそのまま吸引するように制御する構成とした請求項１〜３のいずれか１項記載の酸素富化機。
【請求項５】
結露水を排水するための開口部を開閉する排水開閉手段を備え、制御手段は切換手段を外気側に切り換えて切換手段を閉じる制御をする際に前記排水開閉手段を開けるように制御する構成とした請求項１〜４のいずれか１項記載の酸素富化機。
【請求項６】
貯水容器は水量センサを備え、制御手段は水量センサからの情報を基に排水開閉手段の開閉を制御する請求項５記載の酸素富化機。
【請求項７】
制御手段は水量センサの値が一定値以上になると報知すると共に運転を停止する請求項７記載の酸素富化機。
【請求項８】
貯水容器は湿度センサを備え、制御手段は湿度センサからの情報を基に排水開閉手段の開閉を制御する請求項５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、酸素富化空気を使用者に供給する酸素富化機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の酸素富化機について説明する。酸素富化機の本体は、空気中の酸素濃度を高める酸素富化手段と、酸素富化手段で得られた酸素富化空気を吐出手段に供給するポンプ手段を内蔵している。酸素富化手段は所謂酸素富化膜であり通常空気中の窒素より酸素が透過しやすい性質を利用して酸素富化空気を生成できるが、合わせて空気中の水蒸気も透過しやすい性質があるため、酸素富化空気は通常空気より湿度が高くなる。図４は、使用者の頭にセットするヘッドセット４３であり、吐出手段はヘッドセット４３に設けられた吐出口４７に配設されている。酸素富化手段で生成される酸素富化空気が本体からチューブ４４を経て吐出口４７に至るまでに周辺環境温度で冷却されて結露し、その結露水はタンク４５に貯めるようにしている。
【０００３】
そして使用者が、ヘッドセット４３を頭にセットし、電源スイッチをオンすると、ポンプ手段の運転を開始し、外気が酸素富化手段内に吸引されると共に酸素富化された空気がチューブ４４内を通過し、使用者の口元にセットした吐出口４７から酸素富化された空気を吸引することができるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】登録実用新案第３０９６１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の酸素富化機においては、ポンプと吐出口までに、結露水を貯蔵するためのタンクが必要であった。これは、酸素富化手段である酸素富化膜には酸素と水分をよく透過するという特性によるもので、酸素富化空気が多くの水分を含んでいるため、吐出口までの経路で結露が発生するが、結露水をタンクに貯蔵することで、吐出口からの水の吹き出しを軽減するのに必要であった。タンクに結露水がたまっている場合、都度使用者が捨てるという作業が発生し、また、結露水を貯蔵するという目的から、ヘッドセットのチューブよりも太い構成になるため、使用中も安定が悪くなり、使用後の収納においても束ねる時にかさばる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、結露水を手間をかけずに排出可能にすることで、上記したような煩わしさの原因になり得るタンクを無くすことで、快適に酸素富化空気を吸引してリフレッシュできる優れた酸素富化機を提供するものである。
【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、本体と、前記本体内に設けた酸素富化手段と、大気から外気を吸引する吸引口と、前記酸素富化手段で得られた酸素富化空気或いは吸引口からの外気を吸引し空気流路を経て前記酸素富化空気或いは吸引口からの外気を吐出口から吐出するポンプ手段と、前記ポンプ手段から前記吐出口までの空気流路空気中の水分を結露させる熱交換手段と、前記熱交換手段の略下方に配置され前記熱交換手段で生成した結露水を溜める貯水容器と、貯水容器内の結露水を排出する開口部と、前記ポンプ手段で吸引する気体を酸素富化手段で得られた酸素富化空気或いは吸引口からの外気とを切り換える切換手段と、前記吐出口までの空気流路を開閉する開閉手段と、前記ポンプ手段の運転時間や切換手段、開閉手段等の負荷の制御を行う制御手段とを備え、前記吐出口までの空気流路に当該空気流路を開閉する開閉手段を設けると共に、前記貯水容器から開口部に至る部分に吸水性が高く空気流圧損が高い素材を設ける共に、前記制御手段はポンプ手段起動時に、切換手段を酸素富化空気側に切換えて開閉手段を開ける制御、或いは切換手段を外気側に切り換えて切換手段を閉じる制御のいずれか一方を行う構成としてあり、吐出口以外の経路より、酸素富化空気中の水分を効率よく排出することができるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、従来必要であった結露水を貯蔵するタンクを不要とし、快適に酸素富化空気を吸引してリフレッシュできる優れ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、本体と、前記本体内に設けた酸素富化手段と、大気から外気を吸引する吸引口と、前記酸素富化手段で得られた酸素富化空気或いは吸引口からの外気を吸引し空気流路を経て前記酸素富化空気或いは吸引口からの外気を吐出口から吐出するポンプ手段と、前記ポンプ手段から前記吐出口までの空気流路空気中の水分を結露させる熱交換手段と、前記熱交換手段の略下方に配置され前記熱交換手段で生成した結露水を溜める貯水容器と、貯水容器内の結露水を排出する開口部と、前記ポンプ手段で吸引する気体を酸素富化手段で得られた酸素富化空気或いは吸引口からの外気とを切り換える切換手段と、前記吐出口までの空気流路を開閉する開閉手段と、前記ポンプ手段の運転時間や切換手段、開閉手段等の負荷の制御を行う制御手段とを備え、前記吐出口までの空気流路に当該空気流路を開閉する開閉手段を設けると共に、前記貯水容器から開口部に至る部分に吸水性が高く空気流圧損が高い素材を設ける共に、前記制御手段はポンプ手段起動時に、切換手段を酸素富化空気側に切換えて開閉手段を開ける制御、或いは切換手段を外気側に切り換えて切換手段を閉じる制御のいずれか一方を行う構成としてあり、吐出口以外の経路より、酸素富化空気中の水分を効率よく排出することができ、従来のような結露水を貯蔵するタンクを不要とし、快適に酸素富化空気を吸引してリフレッシュできる優れた酸素富化機を提供できる。
【０００９】
第２の発明は、特に、第１の発明の熱交換手段に冷却ファンを備え、制御手段はポンプ手段を起動する前に冷却ファンを運転させて熱交換手段を予め冷却しておくように制御する構成としたものであり、ポンプ手段を起動する前に、冷却ファンを運転させ熱交換手段を予め冷却しておくことで、酸素富化運転開始直後から効率よく酸素富化空気中の水分を結露させることを可能とするものである。
【００１０】
第３の発明は、特に、第１または第２いずれか１つの発明の制御手段はポンプ手段停止後に所定時間冷却ファンの運転を行い、本体内に貯まった空気中の水分を結露させると共に、開口部に送風するように制御する構成としたものであり、ポンプ手段停止後に所定時間冷却ファンの運転を行い、本体内に貯まった空気中の水分を結露させると共に、開口部に送風することにより、結露水の蒸発を促進することができるものである。
【００１１】
第４の発明は、特に第１〜第３いずれか１つの発明の制御手段は酸素富化運転終了後の所定時間、送風ファンとポンプ手段の運転を行い、切換手段を外気側に切換えて外気をそのまま吸引するように制御する構成としたものであり、湿度の低い外気を吸引して本体内に貯まった空気中の水分を結露および排出させると共に、開口部より排出することにより、結露水の蒸発を促進することができるものである。
【００１２】
第５の発明は、特に、第１〜４いずれか１つの発明において、更に結露水を排水するための開口部を開閉する排水開閉手段を備え、制御手段は切換手段を外気側に切り換えて切換手段を閉じる制御をする際に前記排水開閉手段を開けるように制御する構成とした者であり、酸素富化運転中に酸素富化空気が開口部から完全に漏れないようにし、吐出口からの流量低下の可能性をなくするとともに、酸素富化運転後は外気を利用して結露水の蒸発を促進することができる。
【００１３】
第６の発明は、特に第５の発明において、貯水容器は水量センサを備え、制御手段は水量センサからの情報を基に排水開閉手段の開閉を制御する構成としてあり、水量センサからの情報を基に前記排水開閉手段の開閉が変化することで、結露水の少ない時には前記排水開閉手段を閉じて酸素富化空気の漏れの可能性をなくし、結露水の多い時には結露水の量に応じて前記排水開閉手段を開けて効率よく排水を行うものである。
【００１４】
第７の発明は、特に第７の発明において、制御手段は水量センサの値が一定値以上になると報知すると共に運転を停止する構成としてあり、吐出口から結露水が噴出することを自動的に抑制することができる。
【００１５】
第８の発明は、特に第５の発明において、貯水容器は湿度センサを備え、制御手段は湿度センサからの情報を基に排水開閉手段の開閉を制御する構成としてあり、湿度センサからの情報を基に前記排水開閉手段の開閉が変化することで、結露水の少ない時には前記排水開閉手段を閉じて酸素富化空気の漏れの可能性をなくし、結露水の多い時には結露水の量に応じて前記排水開閉手段を開けて効率よく排水を行うものである。
【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って本発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態における酸素富化機について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態における酸素富化機を示すものである。
【００１８】
図１において、酸素富化機本体（以下、本体と称す）１の内部には、前記本体１内に吸引した空気の酸素の濃度を高め、いわゆる酸素富化空気を発生する酸素富化手段である酸素富化膜ユニット２を内設している。前記酸素富化膜ユニット２を通過することで空気の酸素濃度は、通過前の通常の２１％（窒素約７９％）から、約３０％（窒素約７０％）に高められる。
【００１９】
また、本体１の背面に設けた吸気口３から、ポンプ手段５により前記本体１内に吸引された外気は、前記酸素富化膜ユニット２を通過し酸素富化空気となる。そして、前記ポンプ手段５より吸引された後に排出される酸素富化空気は、螺旋状の金属管で構成された熱交換手段６に導かれ、更に貯水容器７を経て制御手段２０からの開閉手段駆動信号ｃによって駆動される開閉手段１２で流量制限されてから吐出口となる吐出口１７より吐出される。吐出口１７から吐出される酸素富化空気は使用者によって吸引可能である。
【００２０】
酸素富化空気が熱交換手段６を通過するとき、金属管内では熱交換が行われ、酸素富化空気中の水分は金属管内部表面に結露し、結露水は貯水容器７へ流れ貯水される。この貯水容器７の下部は連結管８ａを接続してその端は開口部８となっており、連結管８ａの内部は多孔質樹脂のような吸水性が高く空気流路圧損の高い素材８ｂ、例えば登録商標「サンファインＡＱ」で販売されている多孔質樹脂が充填してある。したがって、前記熱交換手段６で発生し貯水容器７に溜まってくる結露水はこの素材の多孔部分を浸透しながら開口部８より排出されていく。また、熱交換手段６は冷却ファン１５を備えており、熱交換の効率を高めることができ、酸素富化空気中の水分をより多く結露させることができる。
【００２１】
また、本体１の背面には吸気口３と同様に大気中から外気を吸引する吸引口が設けてあり、切換手段１１を介して前記ポンプ手段５に接続してある。酸素富化運転中は吸引口４側を閉じて吸気口３から外気を吸引させるが、この切換手段１１を吸引口４側に切り換えると大気からの外気がそのままポンプ手段５に吸引されるようになっている。すなわち、切換手段１１は本体内を流れる空気の流路を切り換えるものであり、これは例えば電磁弁で構成される。そしてこの切換手段１１は前記したようにポンプ手段５が吸引する空気が、吸引口３か吸引口４かを切り換えるものである。吸引口３からの場合、ポンプ手段５の吸引する空気は酸素富化空気であり、吸引口４からの場合、ポンプ手段５の吸引する空気は外気そのものである。
【００２２】
一方、前記吐出口１７と貯水容器７との間に設けた開閉手段１２は、ポンプ手段５の吸引する空気が酸素富化空気の場合つまり酸素富化運転時に開け、外気の場合つまり送風運転時に閉じる。送風運転時に切換手段１１を閉じることで空気流路内の気圧を高め、開口部８からの結露水の排出を促進する。
【００２３】
また、制御手段２０はポンプ手段５や切換手段１１、開閉手段１２等の負荷を制御するもので、次にこの制御手段２０の制御と共に動作を説明していく。
【００２４】
まず、図示しない運転スイッチをＯＮすると、制御手段２０はポンプ手段５を起動すると共に、切換手段１１を吸引口４側に切換え、かつ開閉手段１２を閉じる制御を行う。これにより吸引口４から外気が吸引され、吸引口４から吐出口１７に至る本体１内の空気流路内圧が高まり、貯水容器７に溜まって連結管８ａ内の素材８ｂを介し浸透排出されている結露水の排出を加速させていく。これと同時に制御手段２０はこの酸素富化運転前に、冷却ファン１５を運転させ熱交換手段６の経路を冷却しており、次に述べる酸素富化運転開始直後より効率よく酸素富化空気中の水分を結露させることができるようにしている。
【００２５】
制御手段２０は内蔵するタイマー部（図示せず）が所定時間を刻むと、切換手段１１を吸気口３側に切り換えると共に開閉手段１２を開く。これにより吸気口３から吸引された空気は酸素富化膜ユニット２によって酸素富化され、熱交換手段６で水分を除去された後吐出口１７より吐出される。
【００２６】
次に、あらかじめ決められた時間が経過して酸素富化運転が終了すると、その後も制御手段２０は送風ファン１５の運転を所定時間行い、本体内に貯まった空気中の水分を結露させると同時に、その送風を連結管８ａに当てて結露水の蒸発を促進する。また、上記冷却ファン１５の運転に加えてポンプ手段５の運転も所定時間行い、切換手段１１を吸引口４側に開き外気をそのまま吸引して、連結管８ａ内の吸水性の高い素材８ｂに直接送風することにより、結露水の蒸発をも促進させ経路内の気圧を高める効果も相まって開口部８から結露水の排出を促進することができる。ここで上記吸水性の高い素材８ｂは直接外気に露出（連結管を廃止して素材８ｂのみとする）させると蒸発促進効果が一段と向上する。
【００２７】
そして更に所定時間が経過すると、制御手段２０はポンプ手段５を停止させると共に切換手段１１や開閉手段１２の負荷への通電を停止して、運転を停止する。
【００２８】
なお、上記の説明では制御手段２０はポンプ手段５起動時に切換手段１１を吸引口４側に切換え、かつ開閉手段１２を閉じる制御を行う場合を例にして説明したが、切換手段１１を吸気口３側に切り換えると共に開閉手段１２を開く制御を行うようにしても良く、少なくともこれらいずれか一方の制御を行うようにすればよいし、或いは使用者がこれらの制御を選択できるスイッチを設けるなどしてもよいものである。
【００２９】
（実施の形態２）
図２は実施の形態２を示し、先の実施の形態１と異なるのは排水用連結管８ａに排水開閉手段１３を追加した点であり、その他の構成は実施の形態と同様で、説明を省略する。
【００３０】
この実施の形態では酸素富化運転前は制御手段２０は排水開閉手段１３を開閉させているが、酸素富化運転に入ると排水開閉手段１３を閉じる。これにより実施の形態１では酸素富化運転時に酸素富化空気が素材８ｂを介して漏出することがあるが、これがなくなり、酸素富化空気を効率よく使用することができる。
【００３１】
一方、上記酸素富化空気の漏出防止と同時に結露水が排水されなくなってこれが貯水容器７に溜まっていくが、制御手段２０はこの結露水が貯水容器７から流出して吐出口１７から吹出される前に酸素富化運転を停止させるようにその運転時間を設定してある。
【００３２】
また、ポンプ手段５の起動時には実施の形態１の動作に加え排水開閉手段１３を開くので、実施の形態１と同様結露水を効率よく排出できるものである。
【００３３】
その他の動作は実施の形態１と同じであり、説明は省略する。
【００３４】
（実施の形態３）
図３は実施の形態３を示し、先の実施の形態２の構成に加え、貯水容器７に水量センサ２１を備えており、水量センサ２１からの情報を基に制御手段２０が排水開閉手段１３の開閉度合いを変化させる。例えば水量が規定値以上になった時に、前記排水開閉手段１３を開け、それ以外では閉じておく。これにより、必要な時のみ弁が開き排水が行われるので機密性が保持できる。または、排水開閉手段１３を多段階で開閉できるものとしておくと、湿度に比例して開けることにより、必要に応じて排水可能になる。
【００３５】
また、廃水される量に比べ結露する量が多い場合、貯水容器７では結露水の水位が上昇し吐出口１７から水が噴き出す現象が起こるが、これを回避するため、水量センサ２１からの信号を制御手段２０が取り込み、水位が一定値以上になると、例えばＬＥＤで構成された報知手段（図示せず）により報知すると共に運転を停止させる。
【００３６】
（実施の形態４）
実施の形態４における酸素富化機の構成を、図４を用いて説明する。
【００３７】
基本構成は実施の形態２と同様であるが、貯水容器７に湿度センサ２２を備えており、湿度センサからの情報を基に制御手段２０が排水開閉手段１３の開閉度合いを変化させる。例えば湿度が規定値以上になった時に、前記排水開閉手段１３を開け、それ以外では閉じておく。これにより、必要な時のみ排水が行われるので酸素富化空気がもれる可能性を完全に無くすことができる。
【００３８】
また、例えば不揮発性メモリで実現される記憶手段２３に湿度と排水開閉手段１３の開閉頻度を記憶指せておくことで、湿度センサ２２からの信号を制御手段２０が受け取り、記憶手段２３を参照することにより排水開閉手段１３の開閉度合いを制御することができるので、貯まる結露水を最小限に抑えることができ、貯水容器７の容量を小さくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上のように、本発明にかかる酸素富化機は、吸水性の高い素材を介して結露水を蒸発排水するようにしたもので、従来の結露水貯蔵用のタンクを不要とし、快適に酸素富化空気を吸引してリフレッシュできる優れた酸素富化機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態１における酸素富化機の構成ブロック図
【図２】本発明の実施の形態２における酸素富化機の構成ブロック図
【図３】本発明の実施の形態３における酸素富化機の構成ブロック図
【図４】本発明の実施の形態４における酸素富化機の構成ブロック図
【図５】従来の酸素富化機におけるヘッドセットの構成図
【符号の説明】
【００４１】
１    本体
２    酸素富化手段
５    ポンプ手段
６    熱交換手段
７    貯水容器
８    開口部
８ｂ  素材
１１  切換手段
１２  開閉手段
１３  排水開閉手段
１７  吐出口
２０  制御手段
２１  水量センサ
２２  湿度センサ
【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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