(57)【要約】【課題】酸素濃縮装置を使用している際にハンドルに不具合が出た場合に、ハンドルを容易に交換できる酸素濃縮装置を提供する。【解決手段】原料空気を取り込んで、コンップレッサで圧縮し、圧縮空気を吸着剤に供給して酸素を吸着することにより、分離した前記酸素を送り出すとともに、不要な窒素を排出する酸素濃縮装置であって、前記コンプレッサを冷却するための送風ファンと、前記コンプレッサの温度を計測するコンプレッサ温度の計測部と、前記送風ファンの回転数を制御する制御部とを有し、前記制御部が前記コンプレッサ温度の計測部の計測結果に基づいて、前記送風ファンの回転数を決める構成とした。【選択図】図７
2016135203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料空気を取り込んで、コンプレッサで圧縮し、圧縮空気を吸着剤に供給して酸素を吸着することにより、分離した前記酸素を送り出すとともに、不要な窒素を排出する酸素濃縮装置であって、
前記コンプレッサを冷却するための送風ファンと、
前記コンプレッサの温度を計測するコンプレッサ温度の計測部と、
前記送風ファンの回転数を制御する制御部と
を有し、
前記制御部が前記コンプレッサ温度の計測部の計測結果に基づいて、前記送風ファンの回転数を決める構成とした
ことを特徴とする酸素濃縮装置。
【請求項２】
前記制御部は前記コンプレッサ温度の計測部による計測結果に基づいて、前記コンプレッサの駆動部の動作性能の維持を損なわない範囲で、前記送風ファンの回転を継続する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の酸素濃縮装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記送風ファンを一定回転数によりファン回転の継続維持することを特徴とする請求項２に記載の酸素濃縮装置。
【請求項４】
原料空気を取り込んで、コンプレッサで圧縮し、圧縮空気を吸着剤に供給して酸素を吸着することにより、分離した前記酸素を送り出すとともに、不要な窒素を排出する酸素濃縮装置の前記コンプレッサを冷却するための送風ファンの回転制御方法であって、
前記送風ファンの制御部は、前記コンプレッサの起動とともに前記送風ファンの制御を開始すると、前記送風ファンの回転を停止しないでコンプレッサ温度の計測部による計測結果に基づいて、前記送風ファンの回転制御を行う
ことを特徴とする前記送風ファンの制御方法。
【請求項５】
前記送風ファンの制御部が、所定時間ごとに前記コンプレッサ温度の計測部の計測結果をモニタして、当該計測結果による現在温度が前記コンプレッサの駆動性能に与える影響を判断し、判断結果に対応した回転数で前記送風ファンの回転を行うことを特徴とする請求項４に記載の送風ファンの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中から酸素を分離生成する移動型の酸素濃縮装置とその送風ファンの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸素濃縮装置は、肺に疾病を抱える患者を含む使用者が高濃度の酸素を吸引するために使用する。この酸素濃縮装置では、コンプレッサが空気を取り込んで圧縮空気を作り、この圧縮空気は吸着筒の内部に送り込み、吸着筒内の吸着剤に空気の窒素を吸着させる。これにより、酸素濃縮装置は、濃縮酸素を生成する。この生成した濃縮酸素は、カニューラを用いて患者を含む使用者に摂取させる。
【０００３】
患者を含む使用者が移動可能な移動型の酸素濃縮装置は、特許文献１に開示されている。この移動型の酸素濃縮装置は、装置本体と、この装置本体に取り付けられた車輪と、装置本体に取り付けられて上下に移動可能なハンドルと、このハンドルを適当な長さにして締めることでハンドルを装置本体に固定する２カ所の固定つまみを有している。
患者を含む使用者は、このハンドルを装置本体から適当な長さに伸ばして、２カ所の固定つまみでハンドルを固定した後、ハンドルを持って装置本体を移動することができる。そして、患者を含む使用者は、装置本体の移動が完了すると、固定つまみを緩めてこのハンドルを装置本体側へ押し込んで納める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２６２５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特許文献１のような酸素濃縮装置では、外部から原料空気を取り込んで、装置内のコンプレッサでこの原料空気を圧縮し、吸着筒に導いて、内部で窒素を吸着させ、濃縮した酸素成分を鼻カニューラを通じて患者に供給する構成である。
例えば、コンプレッサは電動のレシプロ機関を備え、これを駆動して回転式の空気ポンプにより上記原料空気の圧縮を行うようにしている。
このコンプレッサの回転駆動における回転数を上げていき、出力を高めると、ピストンの往復動が激しくなり、これに応じて熱を発する。
この熱による加熱を防ぐため、送風ファンを設け、コンプレッサに冷却用の風を送って空冷する必要がある。また、コンプレッサの冷却と同時に送風ファンによる風は、濃縮酸素を得るための過程で分離した窒素を排出するために利用される。
【０００６】
ところが、従来の酸素濃縮装置では、特に、低出力運転時、装置から異音が発生することがある。
本発明者等は、このような異音発生を取り除くため、その原因を究明したところ、送風により、コンプレッサが過冷却になり、シリンダ内径の収縮によって、コンプレッサのピストン（ヘッド）とシリンダの間隙が減少し、当接して擦れ合うことで、異音が出ていることが判明した。
そして、これを放置すると異音の発生だけでは済まないで、長期間の使用によりピストンが摩耗し、損傷の原因となるし、より高出力による駆動時には、圧力損出が増大し、出力低下を招くおそれがある。
【０００７】
そこで、コンプレッサの低出力時、すなわち、装置起動直後や酸素の供給量が少ないときには、冷却用の送風ファンの駆動を停止して、コンプレッサの過冷却を防止する手法も考えられる。
しかしながら、このような手法により送風ファンを完全に停止すると、原料空気から分離した不要な窒素の排気を効率よく行えなくなり、装置の性能が低下するという問題がある。
本発明は以上のような新規な課題を解決するためになされたものであり、本発明は、酸素濃縮装置を使用している際に窒素の排気を継続して運転効率を維持しつつ、できるだけ、コンプレッサの駆動部の摩耗を原因とする異音発生や性能低下を防止することができる酸素濃縮装置と、その送風ファンの制御方法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】
【０００８】
本発明は、原料空気を取り込んで、コンプレッサで圧縮し、圧縮空気を吸着剤に供給して酸素を吸着することにより、分離した前記酸素を送り出すとともに、不要な窒素を排出する酸素濃縮装置であって、前記コンプレッサを冷却するための送風ファンと、前記コンプレッサの温度を計測するコンプレッサ温度の計測部と、前記送風ファンの回転数を制御する制御部とを有し、前記制御部が前記コンプレッサ温度の計測部の計測結果に基づいて、前記送風ファンの回転数を決める構成としたことを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、前記制御部が前記コンプレッサ温度の計測部の計測結果に基づいて、前記送風ファンの回転数を決める構成としたから、送風ファンによる冷却が過大になることが無く、過冷却を防止して、過度な体積収縮を招くことが無い。これにより、異音の発生を防止して、摩耗による性能低下を防ぐことができる。
【００１０】
好ましくは、前記制御部は前記コンプレッサ温度の計測部による計測結果に基づいて、前記コンプレッサの駆動部の動作性能の維持を損なわない範囲で、前記送風ファンの回転を継続する構成としたことを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、送風ファンによる冷却が過大になることが無く、過冷却を防止できるだけでなく、さらに、送風ファンが停止することが無いようにしたので、低回転時においても、不要な窒素を排出することができ、装置の性能低下を防止することができる。
【００１２】
好ましくは、前記制御部は、前記送風ファンを一定回転数によりファン回転の継続維持することを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、装置の動作中は常に窒素を同じ割合で排出することができ、装置性能を安定化できる。
【００１４】
本発明は、また、原料空気を取り込んで、コンプレッサで圧縮し、圧縮空気を吸着剤に供給して酸素を吸着することにより、分離した前記酸素を送り出すとともに、不要な窒素を排出する酸素濃縮装置の前記コンプレッサを冷却するための送風ファンの回転制御方法であって、前記送風ファンの制御部は、前記コンプレッサの起動とともに前記送風ファンの制御を開始すると、前記送風ファンの回転を停止しないでコンプレッサ温度の計測部による計測結果に基づいて、前記送風ファンの回転制御を行うことを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、前記コンプレッサが起動されると、制御部がコンプレッサの温度をモニタしながら送風ファンの回転制御を行う。これにより、コンプレッサの過熱状態に応じた空冷制御をおこなうことができる。しかも、制御部は送風ファンを完全に停止させることはないので、コンプレッサの過熱状態の程度に関わらず、コンプレッサが動作して酸素濃縮動作が行われている限り必ず生じる窒素を確実に排出することができ、装置性能を確実に保持できる。
【００１６】
好ましくは、前記送風ファンの制御部が、所定時間ごとに前記コンプレッサ温度の計測部の計測結果をモニタして、当該計測結果による現在温度が前記コンプレッサの駆動性能に与える影響を判断し、判断結果に対応した回転数で前記送風ファンの回転を行うことを特徴とする。
【００１７】
上記構成によれば、所定時間毎に送風ファンの回転数を調整することができ、精度よく装置の運転制御ができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、酸素濃縮装置を使用している際に窒素の排気を継続して運転効率を維持しつつ、できるだけ、コンプレッサの駆動部の摩耗を原因とする異音発生や性能低下を防止することができる酸素濃縮装置と、その送風ファンの制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の酸素濃縮装置の好ましい実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す酸素濃縮装置の背面図である。
【図３】図１に示す酸素濃縮装置の正面図である。
【図４】操作部の例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態の概略構成例を示す概略構成図である。
【図６】本発明の実施形態の電気的構成の一例を示すブロック図である。
【図７】図５および図６に示す実施形態の動作例を示すことで、送風ファンの制御例を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して詳しく説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２１】
＜酸素濃縮装置１の全体構成＞
図１は、本発明の酸素濃縮装置の好ましい実施形態を示す斜視図である。図２は、図１に示す酸素濃縮装置１の背面図であり、図３は、酸素濃縮装置１の正面図である。図１に示す酸素濃縮装置１では、片方の車輪が取り外された状態を示している。
図１から図３に示す酸素濃縮装置１は、患者を含む使用者や医療従事者等が移動できる移動型の装置である。この酸素濃縮装置１は、例えば、慢性閉塞性肺疾患等の低酸素血症等を有する患者を含む使用者が酸素吸入療法を行う際に、酸素供給源として使用する例えば圧力スイング吸着方式により高濃度酸素を発生する装置である。
【００２２】
図１に示すように、酸素濃縮装置１は、患者を含む使用者等による移動を意図した移動型の酸素濃縮装置（可搬型の酸素濃縮装置ともいう）である。患者を含む使用者による酸素濃縮装置１の移動を考慮して、酸素濃縮装置１の小型化と軽量化を図っている。一例として、酸素濃縮装置１の重量は、好ましくは１０ｋｇを下回る例えば９．９ｋｇであり、外形寸法例としては、高さ×幅×奥行が、５９０ｍｍ×３３０ｍｍ×２９３ｍｍである。この酸素濃縮装置１は、比較的軽量であり、コンパクトなサイズを有しているので、患者を含む使用者は、酸素濃縮装置１の移動を容易に行える。
【００２３】
図１から図３に示す酸素濃縮装置１は、概略的には、装置本体２と、伸縮ハンドル３と、左右の大型の車輪４，４を有している。装置本体２は、好ましくはプラスチック製の筐体５を有している。筐体５は、前面カバー部６と、背面カバー部７と、下部本体部８と、ハンドルカバー部材９を有する。
図１に示すように、大型の左右の車輪４，４は、軽量化のために、例えばプラスチックにより形成されている。左右の車輪４，４の直径は、例えば１８０ｍｍである。左右の軸部４Ａは、下部本体部８において左右反対方向に突出して設けられている。左右の車輪４，４の中央の円形の取付け穴４Ｅには、軸部４Ａがそれぞれはめ込まれる。そして、この取付け穴４Ｅには、固定用の円形部材４Ｂがはめ込まれるとともに、固定ネジ４Ｃが軸部４Ａのメネジにねじこまれる。その後、取付け穴４Ｅには、カバー部材４Ｄがはめ込まれるようになっている。
このようにして、左右の車輪４，４は、軸部４Ａに対して着脱可能に取り付けることができる。このため、仮に車輪４が破損した場合には、患者を含む使用者あるいは患者を含む使用者のサポートをする人が、車輪４を簡単に交換できる。
【００２４】
＜ハンドルカバー部材９＞
図１と図３に示すハンドルカバー部材９は、伸縮ハンドル３と後で説明する伸縮ハンドル支持機構部等を覆うための覆い部材である。ハンドルカバー部材９は、前面カバー部６の正面部分１０を覆うようにして、前面カバー部６に対して着脱可能に装着されている。
前面カバー部６と背面カバー部７は、下部本体部８に対して着脱可能に取り付けられている。前面カバー部６と背面カバー部７は、互いに着脱可能である。
これにより、装置本体２内の各種構成要素のメンテナンス等を行う際には、前面カバー部６と背面カバー部７とハンドルカバー部材９は、容易に分解して取り外すことができる。
【００２５】
前面カバー部６と背面カバー部７と下部本体部８とハンドルカバー部材９は、同系統色であっても良いし、別系統色であっても良い。背面カバー部７とハンドルカバー部材９は、例えばホワイトなどの明るい色を採用し、前面カバー部６と下部本体部８は、例えば暗めの色を採用することで、外観的に見栄えが良くなる。
＜前面カバー部６＞
図１と図３と図４を参照して、前面カバー部６について説明する。
図４は、操作部１４の例を示している。
図１に示すように、前面カバー部６は、正面部分１０と、上面部分１１と、左右の側面部分１２，１３を有している。正面部分１０は、図１と図３では、ハンドルカバー部材９によりほぼ覆われている。上面部分１１は、患者を含む使用者側に見やすいようにハンドルカバー部材９側へ傾斜して形成されている。
【００２６】
＜操作部１４＞
図１に示す上面部分１１には、図４に示す操作部１４が配置されている。
図４に示すこの操作部１４は、例えば電源スイッチ１５と、流量インジケータ１６と、流量設定ボタン１７と、メンテナンスボタン１８と、酸素ランプ１９と、表示部２０と、バッテリ残量モニタ２１と、充電中ランプ２１を有している。
電源スイッチ１５は、患者を含む使用者等が押すことで電源のオンオフを行うことで、装置本体２の運転と停止ができる。流量インジケータ１６は、患者を含む使用者に供給されている酸素流量の設定値をデジタルで示す。流量設定ボタン１７は、押すことで酸素流量の増減を設定できる。
メンテナンスボタン１８は、メンテナンス時に押す。酸素ランプ１９は、正常に患者を含む使用者側に酸素を送っている状態であれば、例えば緑色で点灯することで通知する。バッテリ残量モニタ２１は、バッテリの残量を例えば５段階で表示する。充電中ランプ２２は、バッテリが充電中に点灯する。
【００２７】
図４に示す表示部２０は、酸素供給用のチューブが折れたことの警報発生時に点灯するチューブ折れアイコン２０Ａと、コンセントが外れたことの警報発生時に点灯するコンセントアイコン２０Ｂと、酸素濃縮装置における警報発生時に連絡をすべきときに点灯する要連絡アイコン２０Ｃと、火気の検知の警報発生時に点灯する火気検知アイコン２０Ｄと、酸素濃度の低下の警報発生時に点灯する濃度低下アイコン２０Ｅを有する。
【００２８】
図５を参照して、上述した酸素濃縮装置１の概略構成例を説明する。
図５に示す二重線は、原料空気、酸素、窒素ガスの流路となる配管を示している。また、細い実線は電源供給または電気信号の配線を示している。図５に示す酸素濃縮装置１の主筐体２２は破線で示しており、この主筐体は内部に配置された要素を密閉している密閉容器である。
【００２９】
図５に示すように、図１ないし図３で説明した各カバー部等により構成される主筐体２２は、外気である原料空気を導入するための空気取り入れ口２５と空気取り入れ口フィルタ２７および排気するための排気口２６を有している。空気取り入れ口２５には、空気中の塵埃等の不純物を除去するための空気取り入れ口フィルタ２７が交換可能に配置されている。原料空気は、コンプレッサ１０が作動すると、空気取り入れ口フィルタ２７を介して、内部の配管３７と吸気フィルタ兼消音バッファ３８と配管４０，４１を通じてコンプレッサ１０側に導入されるようになっている。
【００３０】
このように原料空気は、コンプレッサ１０加圧ポンプ５２に導入されて圧縮空気になるが、原料空気を圧縮する際に熱が発生する。このため、コンプレッサ１０、特にスリーブ１１，１２は、冷却用の送風ファンから送られる風により冷却される。この実施形態では、送風ファンはファン３４であるが、送風ファンは一つでもよく２つ以上でもよい。
本実施形態では、コンプレッサ１０が加圧ポンプと真空ポンプを有し、内部には、それぞれ駆動されるピストンを収容している。そして、コンプレッサ１０から配管１５を通じて送られる圧縮空気は、ラジエータ１３により冷却される。
このように圧縮空気を冷却することで、高温では機能低下してしまう吸着剤であるゼオライトの昇温を抑制できる。これにより、窒素の吸着により酸素を生成するための吸着剤として十分に機能できるようになり、酸素を９０％程度以上にまで濃縮できる。
【００３１】
第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２は、並べて配置された吸着部材の一例であり、縦方向に並列に配置されている。これら第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２には、それぞれ電磁弁で構成された三方向切換弁１４Ｂ，１４Ｃが接続されている。一方の３方向切換弁１４Ｂの一端部が配管１５に接続されている。配管１５の途中には、配管１５内を通過する圧縮空気を冷却するためのラジエータ１３が配置されている。一方の３方向切換弁１４Ｂと他方の３方向切換弁１４Ｃとが互いに接続され、さらに、他方の３方向切換弁１４Ｃの一端部が配管１５Ｒに接続されている。配管１５Ｒの端部は、排気口２６に達している。
３方向切換弁１４Ｂ、１４Ｃは、第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２にそれぞれ対応して接続されている。コンプレッサ１０から発生する圧縮空気は、配管１５と３方向切換弁１４Ｂ、１４Ｃを介して、第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２に対して交互に供給される。
【００３２】
触媒吸着剤であるゼオライトは、第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２内にそれぞれ貯蔵されている。このゼオライトは、例えばＳｉ２０３／Ａｌ２Ｏ３比が２．０〜３．０であるＸ型ゼオライトであり、かつこのＡｌ２Ｏ３の四面体単位の少なくとも８８％以上をリチウムカチオンと結合させたものを用いることで、単位重量当たりの窒素の吸着量を増
やせるようにしている。このゼオライトは、特に１ｍｍ未満の顆粒測定値を有するとともに、四面体単位の少なくとも８８％以上をリチウムカチオンと融合させたものが好ましい。ゼオライトを使用することで、他の吸着剤を使う場合に比べて酸素を生成するために必要となる原料空気の使用量を削減できるようになる。この結果、圧縮空気を発生するためのコンプレッサ１０のより小型化が図れ、コンプレッサ１０の低騒音化を図ることができる。
【００３３】
図５に示すように、第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２の出口側には、逆止弁と絞り弁と開閉弁とからなる均等圧弁１０７が接続されている。均等圧弁１０７の下流側には、合流する配管６０が接続されており、この配管６０にはバッファ６１が接続されている。
このバッファ６１は、第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２において分離生成された９０％程度以上の濃度の酸素を貯蔵するための酸素貯蔵容器である。
【００３４】
図５に示すように、バッファ６１の下流側には、圧力調整器６２が接続されており、圧力調整器６２はバッファ６１の出口側の酸素の圧力を一定に自動調整するレギュレータである。圧力調整器６２の下流側には、比例開度弁６５が接続されている。この比例開度弁６５は、中央制御部２００の指令により流量制御部２０２からの信号により、酸素流量設定ボタン１０２の設定ボタン操作に連動して開閉する。比例開度弁６５には酸素流量センサ６６が接続されている。
【００３５】
図５に示すように、この酸素流量センサ６６には、ジルコニア式あるいは超音波式の酸素濃度センサ６４が接続されており、酸素濃度センサ６４は、酸素濃度の検出を間欠的に（１０〜３０分毎に）または連続的に行うようになっている。酸素濃度センサの後段には、フィルタ６３、酸素出口部１００が接続されている。
酸素出口部１００には、鼻カニューラ７０のカプラソケット７１が着脱可能に接続される。カプラソケット７１は、チューブ７２を介して鼻カニューラ７０に接続されている。
患者は、鼻カニューラ７０を経て、例えば最大流量３Ｌ／分の流量で、約９０％程度以上に濃縮された酸素の吸入が可能である。
【００３６】
次に、図５を参照して電源系統を説明する。
図５に示すＡＣアダプタ電源のコネクタ２０３は、電源制御回路３９に電気的に接続され、電源制御回路３９はＡＣアダプタと電池（「バッテリ」）２０４の電源切換えを行う。電池２０４は、主筐体２２に着脱可能とされている。電池２０４は、繰り返し充電可能な２次電池であり、電池２０４は電源制御回路３９からの電力供給を受けて充電できる。
【００３７】
これにより、マイクロコンピュータなどのＣＰＵとＣＰＵにより実行される装置全体の制御プログラムや各種データを記憶するＲＯＭ（図示せず）とワークエリアとして測定データや各種データを一時的に記憶するＲＡＭ（図示せず）などを備えて装置全体の動作の制御・判断を行なう図１の中央制御部２００が電源制御回路３９を制御することで、電源制御回路３９は、例えばＡＣアダプタ２０３からの電力供給を受けて作動する第１電力供給状態と、電池２０４からの電力供給を受けて作動する第２電力供給状態のうちの１つの供給状態に自動切換して使用できる。電池２０４は好ましくは、充電時のメモリ効果が少なく再充電時にも満充電できるリチウムイオン、リチウム水素イオン２次電池が良いが、これに限らず、ニッカド電池やニッケル水素電池でも良い。
【００３８】
図５の中央制御部２００は、モータドライバ２１０とファンモータドライバ２１１に電気的に接続されている。中央制御部２００は生成する酸素量に応じた最適な動作モードに切り替えるプログラムが記憶されている。モータドライバ２１０とファンモータドライバ２１１は、中央制御部２００の指令により、多くの酸素生成をする場合は自動的にコンプレッサ１０とファン３４とを高速駆動し、少ない酸素生成時の場合にはコンプレッサ１０とファン３４を低速に回転駆動する制御を行う。
この送風ファンによるコンプレッサの冷却のための回転数制御に関しては、後で詳しく説明する。
【００３９】
図５に示す３方向切換弁１４Ｂ、１４Ｃと均等圧弁１０７とをオンオフ制御することで、第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２内の不要ガスを脱離させるように制御する制御回路（図示せず）と、圧力調整器６２と、流量制御部２０２と、酸素濃度センサ６４が、中央制御部２００に電気的に接続されている。流量制御部２０２は、比例開度弁６５を制御し、酸素流量センサ６６の酸素流量値は、中央制御部２００に送られる。図２に示す中央制御部２００には、酸素流量設定ボタン１０２と、表示部１２８と、電源スイッチ１０１と、表示スイッチ１２８Ｓが電気的に接続されている。
酸素流量設定ボタン１０２は、例えば９０％程度以上に濃縮された酸素を毎分当たり０．２５Ｌ（リットル）から最大で３Ｌまで０．２５Ｌ段階で操作するごとに、酸素流量を設定できる。表示部１２８は、例えば、７セグメント表示の液晶ディスプレイなどの表示装置が利用されている。表示部１２８には、例えば酸素流量、酸素ランプ、警報アイコン（チューブ折れ、加湿器外れ、酸素濃度低下、電源供給停止、バッテリ残量、バッテリ運転中、充電ランプ）、積算時間等の表示項目を表示することができる。
【００４０】
図５に示すコンプレッサ１０は、すでに説明したように圧縮および真空状態を発生させることで真空正圧変動吸着法（ＶＰＳＡ）により、圧縮空気を第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２内に送り、第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２内の吸着剤により圧縮空気中の窒素を吸着させる。コンプレッサ１０の駆動用モータ５３は、直流ブラシレスモータであっても、その他に例えば単相交流誘導モータであっても良いし、単相４極交流同期モータであっても良いし、特に種類は限定されない。
【００４１】
次に、上述した酸素濃縮装置１の動作例を説明する。
図５に示す中央制御部２００がモータドライバ２１０に指令して、モータドライバ２１０がコンプレッサ１０の駆動用モータ５３を始動して、駆動用モータ５３の出力軸が連続回転をする。
コンプレッサ１０が動作すると、原料空気は、図２に示す空気取り入れ口５から取り入れられてフィルタ７により塵埃等の不純物を取り除き、内部の配管３７と吸気フィルタ兼消音バッファ３８と配管４０，４１を通じてコンプレッサ１０側に導入される。図２に示すコンプレッサ１０の加圧ポンプが発生する圧縮空気は、配管１５を介して、第１吸着筒体１３と第２吸着筒体３２側に供給できる。
【００４２】
一方、図５に示す中央制御部２００は、モータドライバ２１１に指令を与えて第１ファン３４を回転させる。コンプレッサ１０の加圧ポンプが原料空気を圧縮して圧縮空気を発生する際に、ファン３４の送風により冷却され、しかも配管１５を通る圧縮空気は、ラジエータ１３を通過することで冷却される。そして、圧縮空気は、配管１５と３方向切換弁１４Ｂ、１４Ｃを経て第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２内の吸着剤を通過して窒素を吸着することにより、酸素が分離して生成される。製品タンク１１１は、分離して生成された９０％程度以上の濃度の酸素を貯蔵することができる。
【００４３】
図５の酸素濃度センサ６４は、バッファ６１からの酸素の濃度の検出を行う。比例開度弁６５は、酸素流量設定ボタン１０２に連動して開閉する。そして、酸素は、酸素出口部１００を経て、鼻カニューレ７０に供給される。これにより、患者は、鼻カニューレ７０を経て例えば最大流量３Ｌ／分の流量で、約９０％程度以上に濃縮された酸素の吸入が可能である。
【００４４】
＜送風ファンの制御例＞
次に、本実施形態の酸素濃縮装置１での送風ファンの制御例を説明する。
図６は、送風ファンの制御に必要な主要な電気的構成を示すブロック図であり、図７は制御に係るフローチャートである。
【００４５】
図６において、図５と同じ符号を付した箇所は同一の構成であるから重複する説明は省略する。図６において、温度検出手段としてのサーミスタ３５が、コンプレッサ１０の近傍に配置されている。サーミスタ３５は、装置の運転中にコンプレッサ３５がどの程度加熱しているかを知るための手段であり、サーミスタ３５は、これを制御するための制御部にコンプレッサ３５の現在の温度の計測値を送るために、中央制御部２００と接続されている。
【００４６】
図７において、装置使用の開始（ＳＴ１）御、直ちに、中央制御部２００は、コンプレッサ１０の駆動と同時に、第１ファン３４と第２ファン３６を回転駆動する（ＳＴ２）。
図８は、送風ファンと、コンプレッサ１０の温度（℃）の計測値の例を示すグラフである。この例では、環境温度５℃ないし４０℃における計測結果である。
【００４７】
中央制御部２００は、酸素濃縮装置１が連続運転している限り、所定時間毎に、サーミスタ３５の計測結果を得るようにしており、この場合、例えば３分ごとの計測結果に基づいて送風ファンを制御して、回転数を切換える（ＳＴ３）。
この切り替えタイミングにおいては、中央制御部２００は、当該計測結果による現在温度が前記コンプレッサの駆動性能に与える影響を判断し、判断結果に対応した回転数で前記送風ファンの回転を行うものである。しかも、送風ファンの回転は、予め決定された一定回転数以下にはしない（ＳＴ４）。
【００４８】
すなわち、ステップ４では、中央制御部２００は、図８に示されているように、実施形態で採用したコンプレッサに対して、その駆動性能に与える影響を考慮する構成とするものとし、この実施形態では、「（コンプレッサ温度−１５℃）×６７」が１０００（回転＝送風ファンの回転数）となるか否かを判断する。
ここで、コンプレッサの制御において、コンプレッサ温度については、３０℃という温度、回転数としては１０００回転／分というポイントが重要である。
コンプレッサ温度が３０℃を超えなければ、劣化の問題はほとんどないので、ほぼ３０℃を目安に冷却の必要性を制御に組み込む。
そうすると、例えば、「（コンプレッサ温度−１５℃）×６７」の式にコンプレッサ温度として３０℃を代入すると、−１５℃×６７は１００５（回転）となる。
すなわち、このコンプレッサ温度３０度とコンプレッサ回転数１０００回転が、この式を導くのである。
なお、１０００回転／分は、通常の冷却用の送風ファンが回転を維持できる最低回転数である。したがって、このような駆動可能な回転数の下限が変わると、それに応じて制御上で用いる条件も変化する。
【００４９】
ステップ４で肯定結果を得た場合には、制御部２００は、送風ファンの回転数を「コンプレッサ温度−１５℃×６７」と一致するようにフィードバック制御する。
ステップ４で制御部２００が否定結果を得た場合には、送風ファンの回転数を１０００回転の定回転として送風するように制御する。
このように、電源がオフされない限り、以上の送風ファンは以上の運転制御が繰り返しなされるようになっている。
【００５０】
この実施形態によれば、中央制御部２００がコンプレッサ１０の温度の計測結果に基づいて、送風ファンの回転数を決める構成としたから、送風ファンによる冷却が過大になることが無く、過冷却を防止して、過度な体積収縮を招くことが無い。これにより、異音の発生を防止して、摩耗による性能低下を防ぐことができる。
さらに、送風ファンの回転数を低く駆動した場合にも、送風ファンが停止することが無いようにしたので、低回転時においても、不要な窒素を排出することができ、装置の性能低下を防止することができる。
【００５１】
ところで、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形例を採用することができる。上述の本発明の実施形態では、上記本発明の実施形態に記載された事項は、その一部を省略してもよいし、上記で説明しない他の構成と組み合わせることによっても本発明の範囲を逸脱するものではない。
上述した本発明の実施形態では、送風ファンは２つ設けているが、それ以上の数を設けてもよい。あるいは送風ファンの性能や、装置部品の構成によっては、その位置等が異なる場合に、送風ファンはひとつでもよい。
送風ファンの回転数を決定するに当たり、実施形態の回転数は発明の目的に適合するように適宜変更して良いし、モニタリングの間隔も同様に変更可能である。
温度計測手段は「サーミスタ」に限らず他の温度計測装置を用いることができるのは勿論である。
【符号の説明】
【００５２】
１・・・酸素濃縮装置、２・・・装置本体、３・・・伸縮ハンドル（ハンドルの例）、４・・・車輪、３５・・・サーミスタ、２００・・・中央制御装置
【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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