(57)【要約】【課題】  ウォーキングなどの運動時に利用できるように持ち運び可能な小型の酸素富化空気発生装置を提供すること。【解決手段】  酸素富化膜１３を通過した酸素富化空気は、配管プレート３０に形成された吸入側連通路３３１を通り、この吸入側連通路３３１から吸入口２０１を介して複数のポンプ室２０Ａ，２０Ｂにそれぞれ吸入される。また複数のポンプ室２０Ａ，２０Ｂ内の酸素富化空気は吐出口２０２から配管プレート３０に形成された吐出側連通路３４１に入り、この吐出側連通路３４１を通って外部に吐出される。このように酸素富化空気の流路構成が配管プレート３０内に形成した連通路により形成されるため、流路構成を簡素化でき、装置のコンパクト化を図ってウォーキングなどの運動時に利用できるように持ち運び可能とすることができる。【選択図】  図６
2009202062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素富化膜と、前記酸素富化膜を通過した酸素富化空気を吸入するとともに吸入した酸素富化空気を吐出するポンプと、前記酸素富化膜および前記ポンプを収容するハウジングとを備える酸素富化空気発生装置において、
前記ポンプは複数のポンプ室を有し、各ポンプ室にはそれぞれ前記酸素富化膜を通過した酸素富化空気を吸入する吸入口および吸入した酸素富化空気を吐出する吐出口が形成され、
前記ハウジング内には、前記酸素富化膜を通過した酸素富化空気を前記各ポンプ室の吸入口に導くための吸入側連通路と、前記各ポンプ室の吐出口と外部とを連通する吐出側連通路とが形成された連通路形成板が配設されていることを特徴とする酸素富化空気発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の酸素富化空気発生装置において、
前記ハウジング内には、前記酸素富化膜を通過した酸素富化空気を前記吸入側連通路に連通する入口側連通路が形成されていることを特徴とする酸素富化空気発生装置。
【請求項３】
請求項２に記載の酸素富化空気発生装置において、
前記吸入側連通路は、前記入口側連通路に連通した主吸入路と、前記主吸入路から分岐するとともに複数の前記吸入口にそれぞれ連通した複数の分岐吸入路とを備え、
前記吐出側連通路は、外部に連通した主吐出路と、前記主吐出路から分岐するとともに複数の前記吐出口にそれぞれ連通した複数の分岐吐出路とを備えていることを特徴とする酸素富化空気発生装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の酸素富化空気発生装置において、
前記連通路形成板は、
前記入口側連通路に連通する入口穴と、複数の前記吸入口に連通する複数の吸入穴と、複数の前記吐出口に連通する複数の吐出穴と、外部に連通する出口穴が表裏にかけて貫通形成された第１プレートと、
表面に前記吸入側連通路が形成されているとともに、その表面が前記第１プレートの裏面に対面接触し、前記吸入側連通路が前記入口穴および複数の前記吸入穴に連通するように前記第１プレートに積層配置した第２プレートと、
表面に前記吐出側連通路が形成されているとともに、その表面が前記第２プレートの裏面に対面接触するように前記第２プレートに積層配置した第３プレートとを備え、
前記第２プレートには、前記第１プレートに形成された複数の前記吐出穴および前記出口穴と前記第３プレートに形成された前記吐出側連通路とを連通する連通穴が表裏にかけて貫通形成されていることを特徴とする酸素富化空気発生装置。
【請求項５】
請求項４に記載の酸素富化空気発生装置において、
前記連通路形成板は、前記第１プレートの表面に積層配置するとともに前記ポンプにて発生する振動が前記第１プレートに伝達されることを防止する補強プレートを備え、
前記補強プレートには、前記入口側連通路と前記入口穴とを連通する入口側継手と、前記複数の吸入口と前記複数の吸入穴とを連通する吸入側継手と、前記複数の吐出口と前記複数の吐出穴とを連通する吐出側継手と、前記出口穴に連通した出口側継手とが取付けられていることを特徴とする酸素富化空気発生装置。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれか１項に記載の酸素富化空気発生装置において、
前記ハウジングの内部に取付けられ、前記ハウジングの内部を前記ポンプおよび前記連通路形成板が配設される駆動室と前記酸素富化膜が配設される膜室とに仕切る仕切板を有し、
前記入口側連通路は前記仕切板を貫通した継手手段により前記吸入側連通路に連通していることを特徴とする酸素富化空気発生装置。
【請求項７】
請求項２乃至６のいずれか１項に記載の酸素富化空気発生装置において、
前記ハウジングは、正面、背面およびこの正面と背面の縁部を連結する側面を有する直方体形状とされ、正面の幅方向の長さが高さ方向の長さよりも短く、且つ正面と背面との間の厚み方向の長さが幅方向の長さよりも短くされており、
前記連通路形成板は、幅方向に離間した前記側面に沿って配設されており、
前記複数のポンプ室は前記ハウジングの高さ方向に沿って配置され、各ポンプ室の前記吸入口および前記吐出口は、前記連通路形成板に対面して開口していることを特徴とする酸素富化空気発生装置。
【請求項８】
請求項６に記載の酸素富化空気発生装置において、
前記ハウジングは、正面、背面およびこの正面と背面の縁部を連結する側面を有する直方体形状とされ、正面の幅方向の長さが高さ方向の長さよりも短く、且つ正面と背面との間の厚み方向の長さが幅方向の長さよりも短くされており、
前記仕切板は、前記駆動室と前記膜室とが前記ハウジングの厚み方向に並んで配置するように、前記ハウジングの厚み方向に垂直な面により前記ポンプ室と前記膜室とを仕切ることを特徴とする酸素富化空気発生装置。
【請求項９】
請求項８に記載の酸素富化空気発生装置において、
前記仕切板は、前記ハウジングの一側面から厚み方向に垂直な方向に延設された第１仕切部と、前記第１仕切部の先端から屈曲して厚み方向に延び、前記ハウジングの正面または背面のいずれか一方に連結した第２仕切部からなり、
前記仕切板により区画された前記ハウジング内の空間のうち断面がＬ字状とされた空間であるＬ字状空間が前記駆動室内の空間とされ、
前記連通路形成板は、前記ハウジングの前記一側面に対向する側面と前記第２仕切部とに挟まれた空間内に配置していることを特徴とする酸素富化空気発生装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の酸素富化空気発生装置において、
前記膜室内には複数の前記酸素富化膜が前記ハウジングの厚み方向に積層配置され、
前記膜室を形成する前記ハウジングの対向側面にはそれぞれ通風口が形成され、
前記膜室内には、一方の前記通風口から他方の前記通風口に向かって外気が前記膜室内を通過するように送風器が設けられていることを特徴とする酸素富化空気発生装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の酸素富化空気発生装置において、
前記送風器と前記膜室内の前記酸素富化膜との間に空気溜めの空間が設けられていることを特徴とする酸素富化空気発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素富化膜に空気を通過させて高濃度の酸素を含有する空気である酸素富化空気を発生させる酸素富化空気発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気中の酸素濃度よりも高い濃度の酸素を含む空気（以下、酸素富化空気と呼称する）を発生する酸素富化空気発生装置において、酸素濃度を高濃度化するためには様々な方式が採用され得る。例えば酸素富化膜（気体分離膜とも呼ばれる）に大気中の空気を通過させて酸素分子と窒素分子との通過速度の差を利用することにより酸素富化空気を得る方式や、ゼオライトにより空気中の窒素を吸着することにより酸素富化空気を得る方式などが実用化されている。特に酸素富化膜を用いた酸素富化空気発生装置は、メンテナンスフリーを実現できるとともにコストパフォーマンスも高いので、近年特に一般ユーザー向けとして注目されている。
【０００３】
特許文献１には、酸素富化膜を用いた酸素富化空気発生装置において、酸素富化空気の吐出通路の途中に吐出制御弁およびポンプ室を設け、所定周期で吐出制御弁を開閉させるようにしたものが記載されている。この特許文献に記載の装置は、上記吐出制御弁の開閉周期をユーザーの呼吸周期に合わせることで、酸素富化空気を吐出させるための駆動モータなどを間歇動作させる必要をなくし、円滑な吐出を行うことができる酸素富化空気発生装置とすることができるというものである。
【特許文献１】特開２００４−２２３０１６号公報
【発明の開示】
【０００４】
ところで、人体にとって酸素富化空気の吸引は新陳代謝を促すため、運動時にこれを吸引することにより効率的に脂肪を燃焼させることができる。このため運動（例えばウォーキング）しながら酸素富化空気を吸引するとダイエット効果が高まる。
【０００５】
運動しながら酸素富化空気を吸引するためには、酸素富化空気発生装置を移動可能な形態とし、且つユーザーが背負える程度に小型軽量化する必要がある。したがって、酸素富化空気を吐出するためのポンプも小型軽量のものを用いる必要があるが、小型のポンプでは吐出流量が少なくなってしまう。ウォーキング中において酸素富化空気の流量は一般に１分間あたり３リットル以上が必要であるところ、小型ポンプでこの流量の酸素富化空気を吐出するのは現状では難しい。特に、ポンプ内で酸素富化空気が駆動部のオイルミストなどにより汚染されるのを防止するためダイアフラムにより駆動部とポンプ室とを仕切っているダイアフラムポンプが酸素富化空気発生装置用のポンプとして好ましく用いられるが、このダイアフラムポンプで上記流量を確保することは困難である。
【０００６】
この場合、小型ポンプを複数個並列接続し、あるいは複数のポンプ室が設けられた小型ポンプを用いるなどにより、３Ｌ／ｍｉｎ．以上の流量を確保することは可能である。しかし、この場合には、酸素富化膜を通過した酸素富化空気を取り出して外部に吐出するための主配管や、主配管から分岐して各ポンプ室に酸素富化空気を吸入させるため、あるいは各ポンプ室から吐出した酸素富化空気を主配管に合流させるための分岐配管が必要となる。このように配管数が多いので装置内における配管の取り回しが複雑になる。また、主配管と分岐配管とは継手などにより接続されるが、この継手部分での圧損をできるだけ少なくし且つ流量バランスを均等にするためＹ字継手が用いられる。このＹ字継手の使用により主配管と分岐配管との接続部分が略直線状となり、この接続部分で配管を十分に折り曲げることができない。このため配管収納スペースが大きくなって装置が大型化し、運動時などに持ち運びすることが困難になってしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、ウォーキングなどの運動時に利用できるように持ち運び可能な小型の酸素富化空気発生装置を提供することにある。
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、酸素富化膜と、前記酸素富化膜を通過した酸素富化空気を吸入するとともに吸入した酸素富化空気を吐出するポンプと、前記酸素富化膜および前記ポンプを収容するハウジングとを備える酸素富化空気発生装置において、前記ポンプは複数のポンプ室を有し、各ポンプ室にはそれぞれ前記酸素富化膜を通過した酸素富化空気を吸入する吸入口および吸入した酸素富化空気を吐出する吐出口が形成され、前記ハウジング内には、前記酸素富化膜を通過した酸素富化空気を各ポンプ室の吸入口にそれぞれ導くための吸入側連通路と、各ポンプ室のそれぞれの吐出口と外部（酸素富化空気発生装置の外部）とを連通する吐出側連通路とが形成された連通路形成板が配設されているものとした。この場合、上記ポンプは酸素富化膜の一方面に面する空間の圧力を他方面に面する空間の圧力に対して負圧とすることにより空気を酸素富化膜に通過させる作用をも行うものであるとよい。
【０００９】
上記発明によれば、ポンプの作動により前記酸素富化膜の一方面に面する空間の圧力が他方面に面する空間の圧力に対して負圧とされ、これにより空気が上記他方面から一方面にかけて酸素富化膜を通過する。酸素富化膜を通過した酸素富化空気はポンプに吸入されるが、このとき酸素富化空気は連通路形成板の内部に形成された吸入側連通路を通り、この吸入側連通路から吸入口を介して複数のポンプ室にそれぞれ吸入される。また複数のポンプ室内の酸素富化空気は外部に吐出されるが、このときそれぞれのポンプ室に設けられた吐出口から連通路形成板に形成された吐出側連通路に入り、この吐出側連通路を通って酸素富化空気発生装置の外部に吐出される。すなわち、酸素富化膜を通過した酸素富化空気が複数のポンプ室に吸入されるまでの分岐流路や、複数のポンプ室内の酸素富化空気が外部に吐出されるまでの合流流路は、予め連通路形成板内に形成した連通路（吸入側連通路および吐出側連通路）により形成されるため、配管やＹ字継手を不要にすることができ、酸素富化空気がポンプに吸入されるまでの流路構成およびポンプから外部に吐出されるまでの流路構成を簡素化することができる。したがって、複数のポンプ室を利用して大流量化を図った酸素富化空気発生装置をコンパクト化することができ、ウォーキングなどの運動時に利用できるようにされた小型の酸素富化空気発生装置とすることができる。
【００１０】
この場合、上記ハウジング内には、酸素富化膜を通過した酸素富化空気を吸入側連通路に連通する入口側連通路が形成されているとよい。この入口側連通路は、酸素富化空気を捕集する捕集空間であってもよい。また、吸入側連通路は、入口側連通路に連通した主吸入路と、主吸入路から分岐するとともに複数の吸入口にそれぞれ連通した複数の分岐吸入路とを備え、上記吐出側連通路は、外部に連通した主吐出路と、主吐出路から分岐するとともに複数の吐出口にそれぞれ連通した複数の分岐吐出路とを備えているのがよい。さらに、複数の分岐吸入路は、主吸入路からの分岐点から各吸入口に連通する位置までの圧力損失がそれぞれ同一となるように形成され、複数の分岐吐出路は、主吐出路からの分岐点から各吐出口に連通する位置までの圧力損失がそれぞれ同一となるように形成されているとよい。これによれば、分岐流路の圧力損失を同一とすることにより、複数のポンプ室にそれぞれ均一流量の酸素富化空気を送り込むことができる。したがって、全てのポンプ室の利用効率を高めて酸素富化空気の排出流量を大きくすることができる。
【００１１】
上記ポンプは、ポンプ室を複数個有するものであればよく、一つのポンプに複数のポンプ室があるものでもよいし、一つのポンプ室を持つ複数のポンプであってもよいし、さらに複数のポンプ室を持つ複数のポンプであってもよい。後述の実施形態では、２つのポンプ室を持つダイアフラムポンプを２個使用している。
【００１２】
また、上記連通路形成板は、少なくとも第１プレート、第２プレート、第３プレートの３枚のプレートが積層配置してなり、これを接合して一体化させたものであるのがよい。そして、第１プレートには、入口側連通路に連通する入口穴と、複数の吸入口に連通する複数の吸入穴と、複数の吐出口に連通する複数の吐出穴と、外部に連通する出口穴が表裏にかけて貫通形成されており、第２プレートは、表面に吸入側連通路が形成されているとともにその表面が第１プレートの裏面に対面接触し、吸入側連通路が入口穴および複数の吸入穴に連通するように第１プレートに積層配置しており、第３プレートは、表面に吐出側連通路が形成されているとともにその表面が第２プレートの裏面に対面接触するように第２プレートに積層配置しているとよい。さらに、第２プレートには、第１プレートに形成された複数の吐出穴および出口穴と、第３プレートに形成された吐出側連通路とを連通する連通穴が表裏にかけて貫通形成されているとよい。これによれば、連通路形成板をこのように分割構成とし、連通用のプレート（第１プレート）、吸入側連通路が形成されたプレート（第２プレート）、吐出側連通路が形成されたプレート（第３プレート）に分けてこれらを積層配置することにより、連通路形成板の内部に簡単に吸入側連通路および吐出側連通路を形成することができる。なお、上記吸入側連通路は第１プレートの裏面側に形成してもよい。また、上記吐出側連通路は第２プレートの裏面側に形成してもよい。
【００１３】
この場合、上記連通路形成板は、第１プレートの表面に積層配置するとともにポンプにて発生する振動が第１プレートに伝達されることを防止する補強プレートを備え、この補強プレートには、入口側連通路と入口穴とを連通する入口側継手と、複数の吸入口と複数の吸入穴とを連通する吸入側継手と、複数の吐出口と複数の吐出穴とを連通する吐出側継手と、出口穴に連通した出口側継手とが取付けられ、これらの継手により各孔が入口側連通路、外部、吸入口および吐出口に連通しているとよい。これによれば、補強プレートによりポンプからの振動が第１プレートに伝達されることを防止できる。
【００１４】
また、酸素富化空気発生装置は、ハウジング４０の内部に取付けられた仕切板を有し、ハウジング４０はこの仕切板によりポンプおよび連通路形成板が配設される駆動室と酸素富化膜が配設される膜室とに仕切られている構成であるとよい。この場合、入口側連通路は仕切板を貫通したエルボなどの継手手段により連通路形成板の吸入側連通路に連通しているのがよい。
【００１５】
また、上記ハウジングは、正面、背面およびこの正面と背面の周囲を連結する側面を有する直方体（矩形）形状とされ、正面の幅方向の長さが高さ方向の長さよりも短く、且つ正面と背面との間の厚み方向の長さが幅方向の長さよりも短くされているとよい。
【００１６】
この場合、連通路形成板は、ハウジングの側面のうち幅方向に離間した一方の側面に沿って配設されており、複数のポンプ室はハウジングの高さ方向に沿って配置されているとよい。そして、各ポンプ室の吸入口および吐出口が連通路形成板に対面して開口するように各ポンプ室が配置しているのがよい。また、複数のポンプ室が複数のポンプにより構成されている場合には、複数のポンプがハウジングの高さ方向に沿って配置されているとよい。このように配置することで、ハウジング内の収納スペースの有効利用を図ることができ、より酸素富化空気発生装置の小型化に貢献できる。
【００１７】
また、上記仕切板は、駆動室と膜室とがハウジングの厚み方向に並んで配置する部分を有するように、ハウジングの厚み方向に垂直な面により駆動室と膜室とを仕切るものであるのがよい。これによれば、膜室はハウジングの高さ方向と幅方向に長い空間とされるために、使用する酸素富化膜の表面積を大きくすることができ、酸素富化空気の発生量を増加させることができる。
【００１８】
また、上記仕切板は、ハウジングの一側面から厚み方向に垂直な方向に延設された第１仕切部と、第１仕切部の先端から屈曲して厚み方向に延び、ハウジングの正面または背面のいずれか一方に連結した第２仕切部からなるものであるとよい。また、この仕切板により区画されたハウジング内の空間のうち断面がＬ字状とされた空間であるＬ字状空間が駆動室内の空間とされ、連通路形成板は、このＬ字状空間のうちハウジングの上記一側面（第１仕切部が連結している側面）に対向する側面と第２仕切部とに挟まれた空間内に配置しているとよい。これによれば、仕切板によってハウジング内の空間は上記Ｌ字状空間とこのＬ字状空間に抱えられたように配置する矩形状の空間とに仕切られる。矩形状の空間を膜室とし、Ｌ字状空間を駆動室とし、Ｌ字状空間のうち膜室と厚み方向に対向する空間にポンプを配置し、膜室と厚み方向と垂直な方向（例えば幅方向）に対向する空間（ハウジングの上記一側面に対向する側面と第２仕切部とに挟まれた空間）内に連通路形成板を配置すれば、連通路形成板は膜室にもポンプにも近い位置に配置することになる。このため膜室内にて生成される酸素富化空気を円滑に駆動室内のポンプに供給することができるとともに、限られたハウジング内の収納スペースを最も効率的に利用した配置となってより酸素富化空気発生装置のコンパクト化に貢献できる。
【００１９】
また、上記膜室内には複数の酸素富化膜がハウジングの厚み方向に積層配置され、膜室を形成するハウジングの対向側面にはそれぞれ通風口が形成され、膜室内には、一方の通風口から他方の通風口に向かって外気が膜室内を通過するように送風器が設けられているのがよい。これによれば、送風器の作動により膜室内の空気が移動することで、酸素富化膜に常に新鮮な空気が供給されて酸素富化空気の生成速度（流量）を大きくすることができる。さらに、送風方向が直線的な方向であるので、空気抵抗が少なく、送風流量を大きくすることができる。この場合、上記一方の通風口の近傍にフィルターが配置され、送風器は他方の通風口の近傍に配置しているとよい。
【００２０】
また、送風器と膜室内の酸素富化膜との間に空気溜めの空間が設けられているのがよい。これによれば、空気溜めを設けることにより膜室内全体を均一に空気が流れ、膜室内に配置した酸素富化膜を全体的に利用して酸素富化空気の生成量を多くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について説明する。図１は本実施形態に係る酸素富化空気発生装置の正面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図である。この酸素富化空気発生装置１は、膜モジュール１０と、２個のダイアフラムポンプ２０，２０と、配管プレート３０と、ハウジング４０とを備える。ハウジング４０は酸素富化空気発生装置１の外郭を構成し、膜モジュール１０およびダイアフラムポンプ２０，２０を収容するものである。ハウジング４０は、正面４０ａ、背面４０ｂおよびこの正面４０ａと背面４０ｂの縁部を連結する四方の側面（上方側面４０ｃ１，下方側面４０ｃ２，左方側面４０ｃ３，右方側面４０ｃ４、以下これらを総称するときは側面４０ｃとする）を有し、角が丸みを帯びた略直方体形に形成されている。正面４０ａ（背面４０ｂ）の幅方向の長さＷは１６８ｍｍ、高さ方向の長さＨは２２２ｍｍであり、幅方向の長さは高さ方向の長さよりも短くされている。また図２および図３からわかるように、ハウジング４０の厚み方向の長さＴは６８ｍｍであり、幅方向の長さＷよりも短くされている。ハウジング４０の寸法がこの程度であるために、ユーザーは酸素富化空気発生装置１をバックなどに入れて背負うことができ、酸素富化空気を吸引しながらウォーキングなどの運動をすることができる。なお、この酸素富化空気発生装置１を背負う場合、背面４０ｂ側が人体の背中に対面するようにし、ハウジング４０の高さ方向を人体の上下方向に、幅方向を人体の幅方向に、厚み方向を人体の前後方向にそれぞれ一致させる。
【００２２】
図２および図３に示されるように、ハウジング４０の内部には仕切板４１が取付けられている。この仕切板４１はハウジング４０の内部を駆動室４２と膜室４３とに仕切っている。仕切板４１は特に図２に示されるように第１仕切部４１ａと第２仕切部４１ｂとを有する。第１仕切部４１ａは、ハウジング４０の左方側面４０ｃ３から立設し、厚み方向に垂直な方向に延設している。第２仕切部４１ｂは、第１仕切部４１ａの先端から直角方向に屈曲し、厚み方向（図２において幅方向に垂直な方向）に延び、背面４０ｂに連結している。このような形状の仕切板４１によってハウジング４０の内部は、図２に示された方向すなわち幅方向断面視にて断面Ｌ字状に形成されたＬ字状空間と、Ｌ字状空間に抱えられているような矩形状の空間とに二分される。Ｌ字状空間が駆動室４２であり、矩形状の空間が膜室４３である。駆動室４２には２個のダイアフラムポンプ２０，２０および配管プレート３０が配置し、膜室４３には膜モジュール１０が配置している。
【００２３】
ハウジング４０内に収容された構成要素のうち、まず膜室４３に配置した膜モジュール１０について説明する。図４は、図３のＢ方向から酸素富化空気発生装置１の内部を見た図であり、膜モジュール１０がハウジング４０の膜室４３内に収容された状態を示している。図に示されるように、膜モジュール１０はハウジング４０内部の幅方向および高さ方向にかけて広い範囲にわたり配置している。また、図５は膜モジュール１０を構成する部材の詳細を示し、図３に示される方向から見た膜モジュール１０の一部の拡大断面概略図である。図５に示されるように、膜モジュール１０は、平板状に構成された複数の膜ユニット１１を積層して構成されている。膜ユニット１１は、フレーム１２と、２枚の酸素富化膜１３とからなる。フレーム１２は、概して平板状に形成された樹脂製のプレートであり、その表裏面に多数の穴１２ａが形成されているとともに、内部には表裏面の穴１２ａに連通する内部空間１２ｂが形成されている。このような表裏面が多孔状であり内部が中空とされたフレーム１２の表裏面に酸素富化膜１３が貼り合わせられている。
【００２４】
酸素富化膜１３は、本実施形態では例えばシリコンなどの高分子鎖を含む高分子膜により構成されている。この酸素富化膜１３は、空気が膜を厚み方向に通過することにより酸素濃度を高める機能を有するものである。この原理を簡単に説明すると、膜中の高分子鎖が熱振動をすることで気体分子が通過する程度の大きさの隙間が膜に形成される。これにより空気中の酸素分子や窒素分子がこの酸素富化膜１３を通過（溶解、拡散、離脱）する。このとき酸素分子の方が窒素分子よりも膜への溶解、膜中での拡散、膜からの離脱速度が速いために、この膜を通過した空気は通常の大気よりも酸素濃度の高い酸素富化空気となるのである。一般にはシリコン系の酸素富化膜を通過した酸素富化空気は３０％程度の酸素濃度となる。
【００２５】
図５に示されるように、フレーム１２の酸素富化膜１３が貼り付けられている面１２ｃを囲う縁部（図においては上下部）１２ｄは、面１２ｃから垂直方向に隆起している。そして、隣接するフレーム１２の縁部１２ｄが接触するようにして複数の膜ユニット１１が積層配置している。このように積層配置することにより、隣接する膜ユニット１１の酸素富化膜１３間に所定の隙間が設けられる。また、フレーム１２の図示上方の縁部１２ｄには、表裏方向に貫通した孔１２ｅが形成されている。この孔１２ｅはフレーム１２の内部空間１２ｂに連通している。また、図に示される積層状態において、隣接するフレーム１２の孔１２ｅの開口部同士が対面する。このため膜ユニット１１を積層したときには、各フレーム１２の孔１２ｅがつながって、連通路１２ｆを形成する。
【００２６】
また、膜モジュール１０は、図３からわかるように各膜ユニット１１がハウジング４０の厚み方向に積層した状態で膜室４３内に配置している。したがって、各酸素富化膜１３も上記厚み方向に積層配置され、上記連通路１２ｆも、厚み方向に延びて形成される。
【００２７】
上記構成の膜モジュール１０においては、ポンプ２０，２０の作動により酸素富化膜１３の一方面に面する連通路１２ｆ側の空間の圧力を他方面に面する空間の圧力に対して負圧とすることで、隣接する膜ユニット１１間の空気が図５中に点線の矢印で示すように酸素富化膜１３を通過し、酸素富化空気とされるとともに穴１２ａからフレーム１２の内部空間１２ｂに進入し、連通路１２ｆを流れる。この連通路１２ｆが本発明の入口側連通路とされる。連通路１２ｆは、エルボＬＢ（図６参照）などの継手手段などを介して後述する配管プレート３０に接続されている。
【００２８】
次に、ポンプ２０について説明する。本実施形態において、ハウジング４０の駆動室４２内に収容される２個のポンプ２０，２０は同じ型式のダイアフラムポンプである。図６は、図３においてＡ方向から見た酸素富化空気発生装置１の内部透視図であり、ダイアフラムポンプ２０および後述する配管プレート３０がハウジング４０の駆動室４２内に収容された状態を示している。また、図７は、収容状態におけるダイアフラムポンプ２０および配管プレート３０を示す斜視図である。これらの図からわかるようにダイアフラムポンプ２０の外形状形は円筒形状と直方体形状が連結したような形状とされている。具体的には円筒部２１の一方端に直方体部２２の中央側面が連結したような形状を呈している。このダイアフラムポンプ２０は、１台あたりに分離配置した２つのポンプ室が設けられている。
【００２９】
図８は２個のダイアフラムポンプ２０の内部構造を示す断面概略図である。図に示されるように、ダイアフラムポンプ２０の内部には、第１ポンプ室２０Ａと、第２ポンプ室２０Ｂと、モータ室２０Ｃとが内部に形成されている。第１ポンプ室２０Ａと第２ポンプ室２０Ｂは直方体部２２の両端側にそれぞれ形成されている。第１ポンプ室２０Ａは第１ダイアフラム２３によって、第２ポンプ室２０Ｂは第２ダイアフラム２４によってそれぞれモータ室２０Ｃから区画されている。第１ダイアフラム２３と第２ダイアフラム２４は作動棒２５により連結されている。
【００３０】
モータ室２０Ｃはダイアフラムポンプ２０内の空間のうち第１ポンプ室２０Ａよび第２ポンプ室２０Ｂ以外の空間により形成されており、内部にモータ２６、カム機構２７および前述の作動棒２５などが配置している。モータ２６は図示しない電源（バッテリ）から電力を供給されることにより回転駆動し、その回転駆動力をカム機構２７などに伝達する。カム機構２７はモータ２６から伝達された回転駆動力を往復駆動力に変換するとともに往復駆動力を作動棒２５に伝達する。これにより作動棒２５はモータ２６の回転駆動に基づいて軸方向に往復移動する。作動棒２５の往復移動により第１ダイアフラム２３と第２ダイアフラム２４が同期して反転動作を繰り返す。各ダイアフラム２３，２４の反転動作により各ポンプ室２０Ａ，２０Ｂ内の容積が変動する。なお、ダイアフラムポンプの上記駆動方式は一例であり、その他の周知の駆動方式を採用することもできる。
【００３１】
また、第１ポンプ室２０Ａおよび第２ポンプ室２０Ｂにはそれぞれ吸入口２０１および吐出口２０２が形成されており、これらを経て各ポンプ室内空間が外部に連通し得る。吸入口２０１には、外部からポンプ室内に向かう流れを許容しポンプ室内から外部に向かう流れを遮断する一方向弁２０１ａが取付けられており、吐出口２０２には、ポンプ室内から外部に向かう流れを許容し外部からポンプ室内に向かう流れを遮断する一方向弁２０２ａが取付けられている。このような構成により、外部の流体は吸入口２０１を経て各ポンプ室２０Ａ，２０Ｂ内に吸入可能とされ、ポンプ室２０Ａ，２０Ｂ内の流体は吐出口２０２を経て外部に吐出可能とされている。
【００３２】
なお、図６および図７からわかるように、２個のダイアフラムポンプ２０は、仕切板４１から突き出たリブ４７にネジ結合することにより、その円筒部２１の軸方向がハウジング４０の幅方向に平行となり、直方体部２２の軸方向が高さ方向に平行となるようにハウジング４０に固定される。このような固定によって、各ポンプ２０，２０の各ポンプ室２０Ａ，２０Ｂが高さ方向に沿って配置するとともに、全ての吸入口２０１および吐出口２０２がハウジング４０の一方側面側（図６において右側方）に開口する。
【００３３】
次に、配管プレート３０について説明する。配管プレート３０は本発明の連通路形成板であり、膜モジュール１０内の連通路１２ｆ（入口側連通路）と各ダイアフラムポンプ２０，２０の各吸入口２０１とを連通し、且つ各ダイアフラムポンプ２０，２０の各吐出口２０２と酸素富化空気発生装置１の外部（例えば吸引用のヘッドセット）とを連通するための通路が内部に形成されたプレート部材である。この配管プレート３０は、本実施形態では４枚の平板状のプレートからなり、各プレートが積層配置することにより形成されている。
【００３４】
図９にこれら４枚のプレートが積層配置した配管プレート３０の斜視図を、図１０に各プレートを分解した分解斜視図を示す。配管プレート３０は、補強プレート３１、第１プレート３２、第２プレート３３、第３プレート３４の４枚のプレートが積層配置している。図に示すように、各プレートは厚みを除いて外形形状が同一の長方形状であり、厚み方向に積層されることにより配管プレート３０が構成される。これらのプレートは樹脂で作製することもできる。また、各プレートを積層し、溶着などにより隣接するプレートを同士を固定することにより４枚のプレートが一体化された配管プレート３０とすることができる。なお、この配管プレート３０には継手Ｔ１〜Ｔ１０が取付けられている。これらの継手Ｔ１〜Ｔ１０は基端側にフランジ状の鍔部を持ち、この鍔部が補強プレート３１に取付けられることにより配管プレート３０に固定される。
【００３５】
図１１は補強プレート３１を示し、（ａ）が正面（表面）図、（ｂ）が背面（裏面）図である。この補強プレート３１には、継手挿通用の１０個の穴３１０１〜３１１０が表裏にかけて貫通して形成されている。図において最も上側に形成されている穴３１０１には継手Ｔ１が挿通される。継手Ｔ１は本発明の入口側継手であり、その先端側がＬ字継手（エルボ）ＬＢ（図６参照）の一端に接続している。このエルボＬＢの他端は仕切板４１を貫通しており、その開口端が膜モジュール１０の連通路１２ｆに連通している。図１１において最も下側に形成されている穴３１１０には継手Ｔ１０が挿通される。継手Ｔ１０は本発明の出口側継手であり、その先端側が図６に点線で示すようなフレキシブルチューブＦＣの一端に接続している。このフレキシブルチューブＦＣの他端はハウジング４０の内壁に形成された取出し口４６（図６参照）から外部の例えば酸素富化空気吸引用のヘッドセット（人体の頭部に装着して酸素富化空気を吸引する部材）に連通する。
【００３６】
また、補強プレート３１に形成された穴３１０２は継手Ｔ２を、穴３１０３は継手Ｔ３を、穴３１０４は継手Ｔ４を、穴３１０５は継手Ｔ５を、穴３１０６は継手Ｔ６を、穴３１０７は継手Ｔ７を、穴３１０８は継手Ｔ８を、穴３１０９は継手Ｔ９を、それぞれ挿通する。継手Ｔ３およびＴ４は、その先端側が、２つのダイアフラムポンプ２０，２０のうちの一方のダイアフラムポンプ２０の各ポンプ室２０Ａ，２０Ｂに形成された各吸入口２０１にそれぞれ接続され、継手Ｔ７およびＴ８は、その先端側が他方のダイアフラムポンプ２０の各ポンプ室２０Ａ，２０Ｂに形成された吸入口２０１にそれぞれ接続される。これらの継手Ｔ３，Ｔ４，Ｔ７，Ｔ８は本発明の吸入側継手に相当する。継手Ｔ２およびＴ５は、その先端側が、上記一方のダイアフラムポンプ２０の各ポンプ室２０Ａ，２０Ｂに形成された各吐出口２０２にそれぞれ接続され、継手Ｔ６およびＴ９は、その先端が上記他方のダイアフラムポンプ２０の各ポンプ室２０Ａ，２０Ｂに形成された吐出口２０２にそれぞれ接続される。これらの継手Ｔ２，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ９は、本発明の吐出側継手に相当する。なお、各穴３１０１〜３１１０の裏面側の周囲には穴と同心的に段差面が形成されている。この段差面に各継手Ｔ１〜Ｔ１０の基端側に形成された鍔部が嵌め込まれた状態で各継手Ｔ１〜Ｔ１０が補強プレート３１に取付けられる。
【００３７】
図１２は第１プレート３２を示し、（ａ）が正面（表面）図、（ｂ）が背面（裏面）図である。この第１プレート３２は、表面側が補強プレート３１の裏面側に対面するように、補強プレート３１に積層される。第１プレート３２には、補強プレート３１に積層配置したときに補強プレート３１に形成された１０個の穴３１０１〜３１１０と同一となる位置に１０個の穴３２０１〜３２１０が表裏にかけて貫通して形成されている。各孔３２０１〜３２１０の径は、対応する補強プレート３１の穴３１０１〜３１１０の径よりも小さくされており、積層状態において対応する継手Ｔ１〜Ｔ１０の内部に連通する。具体的には、第１プレート３２の穴３２０１は継手Ｔ１の内部に連通し、さらに継手Ｔ１およびエルボＬＢを介して連通路１２ｆに連通する。この穴３２０１は連通路１２ｆから配管プレート３０に酸素富化空気を導入する入口穴となる。また、穴３２１０は継手Ｔ１０の内部に連通し、さらにフレキシブルチューブＦＣを介して外部に連通する。この穴３２１０は酸素富化空気を外部に導出（連通）する出口穴となる。また、穴３２０３，３２０４，３２０７，３２０８は、吸入側継手Ｔ３，Ｔ４，Ｔ７，Ｔ８を介してダイアフラムポンプ２０，２０の各吸入口２０１に連通する吸入穴となる。穴３２０２，３２０５，３２０６，３２０９は、吐出側継手Ｔ２，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ９を介してダイアフラムポンプ２０，２０の各吐出口２０２に連通する吐出穴となる。
【００３８】
各吸入穴および各吐出穴の配置は、図に示されるように一つの吸入穴と一つの吐出穴が左右に並んで一組とされ、これが縦方向に所定の間隔で４組配列したような配置である。一番上の組と二番目の組は大きく離れ、三番目の組と一番下の組とは大きく離れており、これらの離間距離は同一とされる。この配置は、２つのダイアフラムポンプ２０，２０の吸入口と吐出口の開口部分の配置と同一とされている。
【００３９】
図１３は、第２プレート３３を示しており、（ａ）が正面（表面）図、（ｂ）が背面（裏面）図である。この第２プレート３３は、他のプレートよりも厚みが大きくされている。また、図１３（ａ）に示されるように、第２プレート３３の表面には吸入側連通路３３１が形成されている。吸入側連通路３３１は第１プレート３２に形成された各吸入穴３２０３，３２０４，３２０７，３２０８を入口穴３２０１に連通するための通路であり、断面が半円状の溝である。吸入側連通路３３１は１本の主吸入路３３１ａおよび６本の分岐吸入路３３１ｂ１〜３３１ｂ６を有する。
【００４０】
主吸入路３３１ａは、第２プレート３３の右上部分Ａを起点とし、そこから水平に左方に延び、その先で湾曲して垂下し、さらに垂下部分の下端から湾曲して右方に延びている。そして、その先の分岐点Ｂにて２本の分岐吸入路３３１ｂ１および３３１ｂ４に枝分かれしている。分岐吸入路３３１ｂ１は分岐点Ｂから上方に延びており、上端にて湾曲して右方に折れ、その先の分岐点Ｃにてさらに２本の分岐吸入路３３１ｂ２と３３１ｂ３とに枝分かれしている。分岐吸入路３３１ｂ２は分岐点Ｃから斜め右上方に延びて終点Ｅまで形成されている。分岐吸入路３３１ｂ３は分岐点Ｃから斜め左下方に延びて終点Ｆまで形成されている。本実施形態においては、分岐吸入路３３１ｂ２と３３１ｂ３は、分岐点Ｃから反対方向に延設されている。
【００４１】
分岐吸入路３３１ｂ４は分岐点Ｂから下方に延びており、下端にて湾曲して右方に折れ、その先の分岐点Ｄにてさらに２本の分岐吸入路３３１ｂ５および３３１ｂ６に枝分かれしている。分岐吸入路３３１ｂ５は分岐点Ｄから斜め右上方に延びて終点Ｇまで形成されている。分岐吸入路３３１ｂ６は分岐点Ｄから斜め左下方に延びて終点Ｈまで形成されている。本実施形態においては、分岐吸入路３３１ｂ５と３３１ｂ６は、分岐点Ｄから反対方向に延設されている。また、分岐吸入路３３１ｂ２と３３１ｂ５の延設方向は同一方向とされ、分岐吸入路３３１ｂ３と３３１ｂ６の延設方向は同一方向とされている。
【００４２】
このように主吸入路３３１ａが２つの分岐吸入路３３１ｂ１および３３１ｂ４に分岐し、さらに分岐吸入路３３１ｂ１は２つの分岐吸入路３３１ｂ２および３３１ｂ３に、分岐吸入路３３１ｂ４は２つの分岐吸入路３３１ｂ５および３３１ｂ６にそれぞれ分岐しているので、吸入側連通路３３１は起点Ａから終点Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈに至るまでに合計４方向に分岐していることになる。このような吸入側連通路３３１が表面に形成された第２プレート３３は、表面側が第１プレート３２の裏面側に対面するようにして第１プレート３２に積層配置されるが、この積層状態においては、上記起点Ａは第１プレート３２の入口穴３２０１に対面する位置とされている。また、積層状態において、終点Ｅは吸入穴３２０３に、終点Ｆは吸入穴３２０４に、終点Ｇは吸入穴３２０７に、終点Ｈは吸入穴３２０８に、それぞれ対面する位置とされている。これにより積層状態において、吸入側連通路３３１を介して入口穴３２０１と各吸入穴３２０３，３２０４，３２０７，３２０８が連通される。なお、図１２（ｂ）に示されるように第１プレート３２の裏面には、積層状態にて第２プレート３３に形成された吸入側連通路３３１に重なり合うように形成された断面半円状の溝Ｒ１が形成されている。このため積層状態では吸入側連通路３３１の断面形状が円形状とされる。
【００４３】
また、第２プレート３３には、５個の連通穴３３２，３３３，３３４，３３５，３３６が表裏に貫通して形成されている。これらの連通穴は、積層状態において第１プレートの各吐出穴および出口穴に対面する。具体的には、連通穴３３２は吐出穴３２０２に、連通穴３３３は吐出穴３２０５に、連通穴３３４は吐出穴３２０６に、連通穴３３５は吐出穴３２０９に、連通穴３３６は出口穴３２１０に、それぞれ対面する。
【００４４】
図１４は、第３プレート３４を示しており、（ａ）が正面（表面）図、（ｂ）が背面（裏面）図である。図１４（ｂ）に示されるように第３プレート３４の裏面側には何も形成されていない。一方、図１４（ａ）に示されるように第３プレート３４の表面側には吐出側連通路３４１が形成されている。吐出側連通路３４１は第１プレート３２に形成された各吐出穴３２０２，３２０５，３２０６，３２０９を出口穴３２１０に連通するための通路であり、断面が半円状の溝である。吐出側連通路３４１は１本の主吐出路３４１ａおよび６本の分岐吐出路３４１ｂ１〜３４１ｂ６を有する。
【００４５】
主吐出路３４１ａは、第３プレート３４の右下部分Ｉを起点とし、そこから水平に左方に延び、その先で湾曲して上方に向かい、さらに上端から湾曲して右方に延びている。そして、その先の分岐点Ｊにて２本の分岐吐出路３４１ｂ１および３４１ｂ４に枝分かれしている。分岐吐出路３４１ｂ１は分岐点Ｊから上方に延びており、上端にて湾曲して右方に折れ、その先の分岐点Ｋにてさらに２本の分岐吐出路３４１ｂ２と３４１ｂ３とに枝分かれている。分岐吐出路３４１ｂ２は分岐点Ｋから斜め左上方に延びて終点Ｍまで形成されている。分岐吐出路３４１ｂ３は分岐点Ｋから斜め右下方に延びて終点Ｎまで形成されている。本実施形態においては、分岐吐出路３４１ｂ２と３４１ｂ３は、分岐点Ｋから反対方向に延設されている。
【００４６】
分岐吐出路３４１ｂ４は分岐点Ｊから下方に延びており、下端にて湾曲して右方に折れ、その先の分岐点Ｌにてさらに２本の分岐吐出路３４１ｂ５および３４１ｂ６に枝分かれしている。分岐吐出路３４１ｂ５は分岐点Ｌから斜め左上方に延びて終点Ｏまで形成されている。分岐吐出路３４１ｂ６は分岐点Ｌから斜め右下方に延びて終点Ｐまで形成されている。分岐吐出路３４１ｂ５と３４１ｂ６は分岐点Ｌから反対方向に延設されている。また、分岐吐出路３４１ｂ２と３４１ｂ５の延設方向は同一方向とされ、分岐吐出路３４１ｂ３と３４１ｂ６の延設方向は同一方向とされている。
【００４７】
このように主吐出路３４１ａが２つの分岐吐出路３４１ｂ１および３４１ｂ４に分岐し、さらに分岐吐出路３４１ｂ１は２つの分岐吐出路３４１ｂ２および３４１ｂ３に、分岐吐出路３４１ｂ４は２つの分岐吐出路３４１ｂ５および３４１ｂ６にそれぞれ分岐しているので、吐出側連通路３４１は起点Ｉから終点Ｍ，Ｎ，Ｏ，Ｐに至るまでに合計４方向に分岐していることになる。このような吐出側連通路３４１が表面に形成された第３プレート３４は、表面側が第２プレート３３の裏面側に対面するようにして第２プレート３３に積層されるが、この積層状態においては、上記起点Ｉは第２プレート３３に形成された連通穴３３６に対面し、この連通穴３３６を介して第１プレート３２の出口穴３２１０に連通する位置とされる。また、積層状態において、終点Ｍは連通穴３３２に対面し、この連通穴３３２を介して吐出穴３２０２に連通し、終点Ｎは連通穴３３３に対面し、この連通穴３３３を介して吐出穴３２０５に連通する位置とされる。さらに、終点Ｏは連通穴３３４に対面し、この連通穴３３４を介して吐出穴３２０６に連通し、終点Ｐは連通穴３３５に対面し、この連通穴３３５を介して吐出穴３２０９に連通する位置とされる。このようにして各連通穴３３２〜３３６および吐出側連通路３４１を介して出口穴３２１０と各吐出穴３２０２，３２０５，３２０６，３２０９が連通される。なお、図１３（ｂ）に示されるように第２プレート３３の裏面には、積層状態にて第３プレート３４に形成された吐出側連通路３４１に重なり合う断面半円状の溝が形成されている。このため積層状態では吐出側連通路３４１の断面形状が円形状とされる。
【００４８】
吸入側連通路３３１および吐出側連通路３４１は、図１３および図１４に示されるように、折れ曲がり部や分岐点の形状が滑らかな曲線状に仕上げられており、これにより連通路３３１，３４１の流路抵抗を小さくしている。
【００４９】
また、図３からわかるように、ハウジング４０の上方側面４０ｃ１およびこれに対向する側面である下方側面４０ｃ２のうち、膜室４３を形成する部分には通風口４０ｅおよび４０ｆが形成されている。膜室４３内における通風口４０ｅの直下にはフィルター４４が配設されているとともに、通風口４０ｆの直上にはファン４５が配設されている。したがって、ファン４５が作動することにより外部空気が通風口４０ｅから膜室４３内に入り、膜室４３を縦断して通風口４０ｆから抜けていく。また、ファン４５と膜モジュール１０との間には空気溜め部４３ａが形成されている。
【００５０】
上記構成の酸素富化空気発生装置１において、ダイアフラムポンプ２０，２０内のモータ２６が駆動して各ダイアフラムポンプ２０，２０が作動すると、ダイアフラム２３，２４の往復反転作動により各ポンプ室２０Ａ，２０Ｂの容積が変動する。ここで、第１ダイアフラム２３と第２ダイアフラム２４は作動棒２５により同期して往復作動するため、一方のポンプ室の容積が減少しているときは他方のポンプ室の容積が増加する。つまり容積変動の位相が１８０°ずれる。ポンプ室２０Ａ，２０Ｂが容積変動することにより、ダイアフラムポンプ２０，２０は吸入口２０１側から吸入し、吸入した流体を吐出口２０２側から吐出する。
【００５１】
吸入口２０１側は配管プレート３０を介して膜モジュール１０内の連通路１２ｆに連通しているから、この連通路１２ｆおよびこれに連通した各フレーム１２の内部空間すなわち酸素富化膜１３の一方面側に面した空間がポンプ２０，２０の作動によって負圧とされる。したがって、膜ユニット１１の周囲の空間すなわち酸素富化膜１３の他方面側に面した空間の空気が圧力差により酸素富化膜１３を通過してフレーム１２の内部空間に進入してくる。またこのときファン４５も作動しており、ファン４５の作動によって外部の空気がハウジング４０の通風口４０ｅから導入され、膜ユニット１１間の酸素富化膜１３の表面を流れ、通風口４０ｆから外部に排出される。
【００５２】
酸素富化膜１３を通過した酸素富化空気はフレーム１２の内部空間から連通路１２ｆに集まる。酸素富化空気はさらに連通路１２ｆからエルボＬＢおよび入口側継手Ｔ１を経て配管プレート３０の入口穴３２０１を通り、吸入側連通路３３１に至る。そして、この吸入側連通路３３１内にて主吸入路３３１ａから分岐吸入路３３１ｂ１，３３１ｂ４に分岐し、さらに分岐吸入路３３１ｂ２，３３１ｂ３，３３１ｂ５，３３１ｂ６に分岐する。そして、これらの分岐吸入路から各吸入穴３２０３，３２０４，３２０７，３２０８および各吸入側継手Ｔ３，Ｔ４，Ｔ７，Ｔ８を介して各ダイアフラムポンプ２０，２０の各吸入口２０１に進入する。
【００５３】
ポンプ室２０Ａ，２０Ｂに吸入された酸素富化空気は、ダイアフラム２３，２４の作動によるポンプ室２０Ａ，２０Ｂの容積の減少によって吐出口２０２側から吐出される。吐出された酸素富化空気は各吐出側継手Ｔ２，Ｔ５，Ｔ５，Ｔ９を通り、配管プレート３０の各連通穴３３２〜３３５および各吐出穴３２０２，３２０５，３２０６，３２０９を経由して各分岐吐出路３４１ｂ２，３４１ｂ３，３４１ｂ５，３４１ｂ６に入る。これらの分岐吐出路内の酸素富化空気は合流して最終的に主吐出路３４１ａを流れ、この主吐出路３４１ａからさらに出口穴３２１０、連通穴３３６、出口側継手Ｔ１０を経て外部に吐出される。なお、第１ポンプ室２０Ａと第２ポンプ室２０Ｂの容積変動状態は１８０°の位相差を持って変動するので、これらのポンプ室における酸素富化空気の吸入および吐出は交互に行われる。そして、外部に吐出された酸素富化空気はユーザーが装備するヘッドセットなどに送られる。そして、ヘッドセットから吐出された酸素富化空気がユーザーに吸引されるのである。
【００５４】
以上のように、本実施形態の酸素富化空気発生装置１によれば、酸素富化膜１３を通過した酸素富化空気を各ポンプ室２０Ａ，２０Ｂの吸入口２０１に導くための吸入側連通路３３１と、各ポンプ室２０Ａ，２０Ｂの吐出口２０２と酸素富化空気発生装置１の外部とを連通する吐出側連通路３４１とが形成された配管プレート３０がハウジング４０内に配設され、この配管プレート３０を経由して酸素富化空気がポンプ室２０Ａ，２０Ｂに吸入されるとともにポンプ室２０Ａ，２０Ｂから外部に吐出される。配管プレート３０を経由する酸素富化空気の流通経路を図１５に示す。図１５の点線で示されるように、酸素富化膜１３を通過した酸素富化空気は吸入側連通路３３１内で分流して複数の吸入口２０１から複数のポンプ室２０Ａ，２０Ｂに吸入される。また、複数のポンプ室２０Ａ，２０Ｂ内の酸素富化空気は複数の吐出口２０２から吐出側連通路３４１の各分岐路に入り、合流して外部に吐出される。これらの分岐流路や合流流路が配管プレート３０内の連通路（吸入側連通路３３１および吐出側連通路３４１）により形成されるため、酸素富化空気発生装置１内において酸素富化空気をポンプに吸入するまでの流路構成およびポンプから外部に吐出するまでの流路構成を簡素化することができる。したがって装置をコンパクト化することができ、ウォーキングなどの運動時に利用できるように持ち運び可能な小型の酸素富化空気発生装置とすることができる。
【００５５】
これに対し、配管プレート３０を用いずにフレキシブルチューブおよびＹ字継手により酸素富化空気の流通経路を構成した概念図を図１６に示す。図１６に示されるように、酸素富化空気が２つのダイアフラムポンプ２０，２０の各ポンプ室２０Ａ，２０Ｂに至るまでは、３つのＹ字継手Ｙ１〜Ｙ３と６本のフレキシブルチューブＦ１〜Ｆ６が必要であり、各ポンプ室２０Ａ，２０Ｂから外部に至るまでにも、３つのＹ字継手Ｙ４〜Ｙ６と６本のフレキシブルチューブＦ７〜Ｆ１２が必要である。これらの流路構成をハウジングに収納するためにはハウジングを大きくしなければならない。本実施形態の酸素富化空気発生装置１はこのような構成に比べて十分にコンパクト化することができる。
【００５６】
また、図１６に示される酸素富化空気発生装置はフレキシブルチューブおよびＹ字継手をたくさん用いるために、これらを用いて複雑な流路を形成するときに配管の組み間違え（組立エラー）が頻繁に起こるとともに、組立に要する時間もかかる。これに対して本実施形態の酸素富化空気発生装置１は配管プレート３０に予め主要な流路が形成されているので、配管プレート３０に膜モジュール１０およびダイアフラムポンプ２０，２０を接続するだけで流路の組立が完了する。このため組立エラーの発生を防止できるとともに、短時間で組み立てることができる。
【００５７】
また、図１３（ａ）に示されるように、分岐吸入路３３１ｂ１，３３１ｂ２，３３１ｂ３からなる流路と、分岐吸入路３３１ｂ４，３３１ｂ５，３３１ｂ６からなる流路は、分岐点Ｂから各吸入口に連通する位置までの圧力損失がそれぞれ同一となるように、同じ長さおよび同じ流路面積を持つ溝として形成されている。同様に、分岐吐出路３４１ｂ１，３４１ｂ２，３４１ｂ３からなる流路と、分岐吐出路３４１ｂ４，３４１ｂ５，３４１ｂ６からなる流路は、各吐出口２０２から分岐点（合流点）Ｊに至るまでの圧力損失がそれぞれ同一となるように、同じ長さおよび同じ流路面積を持つ溝として形成されている。したがって、酸素富化空気が２つのダイアフラムポンプ２０，２０に至るまでの流路の圧力損失を同一とすることができ、これにより２つのポンプ２０，２０にそれぞれ均一流量の酸素富化空気を送り込むことができる。したがって、全てのポンプの利用効率を高めて酸素富化空気の吐出流量を大きくすることができる。
【００５８】
また、上記配管プレート３０を、継手Ｔ１〜Ｔ１０への連通用のプレート（第１プレート３２）、吸入側連通路３３１が形成されたプレート（第２プレート３３）、吐出側連通路３４１が形成されたプレート（第３プレート３４）に分割し、これらを積層配置することにより構成している。このため配管プレート３０の内部に簡単に吸入側連通路３３１および吐出側連通路３４１を形成することができる。
【００５９】
また、第１プレート３２の表面に補強プレート３１を積層配置し、この補強プレート３１に各継手Ｔ１〜Ｔ１０を取付けている。具体的には、各継手Ｔ１〜Ｔ１０の鍔部を補強プレート３１の裏面に形成された各穴３１０１〜３１１０の周囲の段差面に嵌め込むことにより各継手Ｔ１〜Ｔ１０が補強プレート３１に取付けられる。このため上記鍔部が第１プレート３２の各穴３２０１〜３２１０の周囲面に面接触した状態とされ、この状態で各穴３２０１〜３２１０が各継手Ｔ１〜Ｔ１０に連通される。このような連通構成であるためにダイアフラムポンプ２０，２０の振動は吸入口２０１および吐出口２０２を介して各継手Ｔ１〜Ｔ１０には伝わるものの、直接的に第１プレート３２には伝わらない。したがって、各穴３２０１〜３２１０に直接各継手Ｔ１〜Ｔ１０を嵌め込む場合とは異なり、ダイアフラムポンプ２０，２０にて発生する振動が第１プレート３２〜第３プレート３４に伝達されることを効果的に防止できる。よって、ポンプの振動により配管プレート３０が破損する（特に第１プレート３２の穴３２０１〜３２１０にひび割れが発生する）ことを防止できる。
【００６０】
また、ハウジング４０の内部は仕切板４１により駆動室４２と膜室４３とに仕切られている。この仕切板４１は図２に示されるように断面Ｌ字状であり、これによりハウジング４０内の空間がＬ字状空間と矩形状の空間に仕切られる。そして、Ｌ字状空間が駆動室４２内の空間とされ、配管プレート３０はＬ字状空間のうち短軸側の空間、すなわち第１仕切部４１ａが連結している左方側面４０ｃ３に対向する右方側面４０ｃ４と第２仕切部４１ｂとに挟まれた空間内に配置している。このため図２からわかるように配管プレート３０は膜室４３内の膜モジュール１０にも駆動室４２内のダイアフラムポンプ２０，２０にも近い位置に配置される。よって、膜室４３内にて生成される酸素富化空気を長い配管などを使用せずに短いエルボＬＢや継手Ｔ１〜Ｔ１０などにより円滑に駆動室４２内のダイアフラムポンプ２０，２０に供給することができるとともに、限られたハウジング４０内の収納スペースを最も効率的に利用した配置となって、より酸素富化空気発生装置１のコンパクト化に貢献できる。
【００６１】
また、仕切板４１の第１仕切部４１ａによってハウジング４０内の空間が厚み方向に仕切られており、これにより矩形状の膜室４３がハウジング４０の高さ方向と幅方向に長く、厚み方向に薄い矩形状の空間とされる。そして、厚み方向に膜ユニット１１が積層されている。このような形状の膜室４３であるため膜ユニット１１内の酸素富化膜１３の表面積が大きくとれ、酸素富化空気の発生量を増加させることができる。
【００６２】
また、ファン４５の作動によりハウジング４０の通風口４０ｅから導入された空気は膜モジュール１０内の酸素富化膜１３の表面を流れて通風口４０ｆから排出される。通風口４０ｅと４４ｆはほぼ対面しているので、外部の空気はハウジング４０内を直線的に流れる。この直線的な流れのために空気抵抗が少なくなり、送風流量を大きくすることができる。一般的に酸素富化膜１３の表面を流れる空気流量は、酸素富化空気の流量の５０倍といわれる。例えば酸素富化空気の必要流量が３Ｌ／ｍｉｎ．である場合には、上記空気流量は１５０Ｌ／ｍｉｎ．という大流量となる。よって、本実施形態のように空気流路を直線的にして抵抗を減らすことにより、空気流量を大きくでき、ひいては酸素富化空気の必要流量を確保することができる。
【００６３】
また、膜室４３内には空気溜め部４３ａが設けられており、この空気溜め部４３ａによりファン４５および通風口４０ｆと膜室４３内の酸素富化膜１３（膜モジュール１０）との間が離間されている。図３に示されるようにファン４５の大きさは厚み方向の長さに制限されるために幅方向の全体に亘って設置することができない。このため膜モジュール１０とファン４５とを近接配置してしまうと、外部の空気はファン４５の直上の膜ユニット１１付近のみに流れる。これに対して空気溜め４０ａを設けることにより、外部の空気が膜モジュール１０を構成する全ての膜ユニット１１の表面を均一に流れる。このため膜室４３内に配置した酸素富化膜１３を全体的に利用することができ、酸素富化空気の生成量を多くすることができる。
【００６４】
また、複数のポンプ室（一方のダイアフラムポンプ２０のポンプ室２０Ａ，２０Ｂおよび他方のダイアフラムポンプ２０のポンプ室２０Ａ，２０Ｂ）はハウジング４０の高さ方向に並ぶように配置され、各ポンプ室の吸入口２０１と吐出口２０２は全て同じ方向（上記実施形態では図２における右側方）に開口している。そして、この開口面が配管プレート３０に対面している。このため配管プレート３０と各吸入口２０１および各吐出口２０２との連結を簡単に行うことができるとともに、酸素富化空気発生装置１をさらにコンパクトに構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本実施形態に係る酸素富化空気発生装置の正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図３のＢ方向から見た酸素富化空気発生装置の内部透視図である。
【図５】膜モジュールの詳細を示す部分断面図である。
【図６】図３のＡ方向から見た酸素富化空気発生装置の内部透視図である。
【図７】ダイアフラムポンプおよび配管プレートがハウジング内に収容された状態を示す斜視図である。
【図８】ダイアフラムポンプの内部構造を示す断面概略図である。
【図９】配管プレートの斜視図である。
【図１０】配管プレートの分解斜視図である。
【図１１】補強プレートの正面図および背面図である。
【図１２】第１プレートの正面図および背面図である。
【図１３】第２プレートの正面図および背面図である。
【図１４】第３プレートの正面図および背面図である。
【図１５】本実施形態における酸素富化空気の流通経路を示す図である。
【図１６】従来における酸素富化空気の流通経路を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
Ｔ１…継手（入口側継手）、Ｔ１０…継手（出口側継手）、Ｔ３，Ｔ４，Ｔ７，Ｔ８…継手（吸入側継手）、Ｔ２，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ９…継手（吐出側継手）、１…酸素富化空気発生装置、１０…膜モジュール、１１…膜ユニット、１２…フレーム、１２ｅ…孔、１２ｆ…連通路（入口側連通路）、１３…酸素富化膜、２０，２０…ダイアフラムポンプ（ポンプ）、２０Ａ…第１ポンプ室、２０Ｂ…第２ポンプ室、２０１…吸入口、２０２…吐出口、２３，２４…ダイアフラム、３０…配管プレート（連通路形成板）、３１…補強プレート、３２…第１プレート、３２０１…入口穴、３２０３，３２０４，３２０７，３２０８…吸入穴、３２０２，３２０５，３２０６，３２０９…吐出穴、３２１０…出口穴、３３…第２プレート、３３１…吸入側連通路、３３１ａ…主吸入路、３３１ｂ１，３３１ｂ２，３３１ｂ３，３３１ｂ４，３３１ｂ５，３３１ｂ６…分岐吸入路、３３２，３３３，３３４，３３５，３３６…連通穴、３４…第３プレート、３４１…吐出側連通路、３４１ａ…主吐出路、３４１ｂ１，３４１ｂ２，３４１ｂ３，３４１ｂ４，３４１ｂ５，３４１ｂ６…分岐吐出路、４０…ハウジング、４０ｅ，４０ｆ…通風口、４１…仕切板、４１ａ…第１仕切部、４１ｂ…第２仕切部、４２…駆動室、４３…膜室、４３ａ…空気溜め部、４４…フィルター、４５…ファン（送風器）、ＬＢ…エルボ（継手手段）、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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