(57)【要約】【課題】酸素濃縮装置の排気手段を見直すことによって排気スペースが十分にない箇所に設置しても、装置内部の温度上昇を防ぐことが可能であることや、壁面の変色を防ぐことができ、設置場所を限定しない省スペース化を実現した装置を提供する。【解決手段】酸素よりも窒素を優先的に吸着する吸着剤を充填した少なくとも1個の吸着筒と、該吸着筒に圧縮空気を供給するための空気圧縮手段と、該空気圧縮手段を冷却する冷却手段と、該冷却手段から排出される冷却風を外部に出すための排気口を備えた圧力変動吸着型酸素濃縮装置において、該酸素濃縮装置と設置する場所の壁面との距離を検知するための距離検知手段を設け、該距離検知手段から出力される距離情報が、ある閾値以下になった場合に警報を出す機能を有することを特徴とする酸素濃縮装置。【選択図】図２
2009213686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素よりも窒素を優先的に吸着する吸着剤を充填した少なくとも１個の吸着筒と、外気を取り込み該吸着筒に圧縮空気を供給する空気圧縮手段とを備え、空気中から酸素を分離する圧力変動吸着型の酸素濃縮装置において、
該酸素濃縮装置を設置する場所の壁面と該酸素濃縮装置との距離を検知するための距離検知手段を備え、該距離検知手段から出力される距離情報を基に、該酸素濃縮装置と壁面との距離が予め定められた距離以上であることを確認する手段を備えたことを特徴とする酸素濃縮装置。
【請求項２】
該距離検知手段から出力される距離情報が、予め定められた距離未満である場合、警報を行なう表示手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の酸素濃縮装置。
【請求項３】
該酸素濃縮装置が、外気を該酸素濃縮装置の筐体内に取り込み該空気圧縮手段を冷却する冷却手段と、冷却後の冷却排気風を該筐体から外部に出すための排気口を更に備えると共に、該排気口に冷却排気風の方向を変えるための、羽板が少なくとも１枚以上で構成するルーバーを備え、該距離検知手段から出力される距離情報を基に、該ルーバーによって排気する冷却排気風の方向を変更する変更手段を備えたことを特徴とする、請求項１または２に記載の酸素濃縮装置。
【請求項４】
該変更手段が、該距離検知手段の検知結果より、該ルーバーが任意の方向に向くための回転機構を備え、該冷却排気風の方向を、該距離検知手段から出力される距離情報が、予め定められた距離以上の方向に変更する手段である、請求項３に記載の酸素濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素よりも窒素を優先的に吸着する吸着剤を用いた圧力変動吸着型の酸素濃縮装置に関するものであり、特に慢性呼吸器疾患患者などに対して行われる酸素吸入療法に使用する医療用酸素濃縮装置に関するものである。さらに詳細には、装置内部の温度上昇による故障を削減することができる医療用酸素濃縮装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、喘息、肺気腫症、慢性気管支炎等の呼吸器系器官の疾患に苦しむ患者が増加する傾向にあるが、その治療法として最も効果的なもののひとつに酸素吸入療法がある。かかる酸素吸入療法とは、酸素ガスあるいは酸素富化空気を患者に吸入させるものである。その供給源として、酸素濃縮装置、液体酸素、酸素ガスボンベ等が知られているが、使用時の便利さや保守管理の容易さから、在宅酸素療法には酸素濃縮装置が主流で用いられている。
【０００３】
酸素濃縮装置は、空気中の約２１％の酸素を濃縮して供給する装置であり、それには酸素を選択的に透過する膜を用いた膜式酸素濃縮装置と、窒素または酸素を優先的に吸着しうる吸着剤を用いた圧力変動吸着型酸素濃縮装置があるが、得られる酸素濃度の点から圧力変動吸着型酸素濃縮装置が主流になっている。
【０００４】
圧力変動吸着型酸素濃縮装置は、酸素よりも窒素を選択的に吸着する吸着剤として５Ａ型や１３Ｘ型、Ｌｉ−Ｘ型などのモレキュラーシーブゼオライトを充填した吸着筒を用い、コンプレッサにより圧縮空気を供給することにより加圧条件下で窒素を吸着させ、未吸着の酸素を濃縮酸素として取り出す装置である。
【０００５】
酸素濃縮装置に使用される空気圧縮手段は、内部の摺動部品や動力源、空気の圧縮による発熱を伴う。この発熱によって空気圧縮手段の寿命が短くなったり、周囲の電子部品に悪影響を与え故障の原因となる。そのため、酸素濃縮装置には、空気圧縮手段を冷却するためのファンを設置している（特許文献１）。
【０００６】
冷却風を排出する際には、気流の乱れによって発生する騒音が伴うため、一般的に冷却風の排気口は酸素濃縮機器の底面部に設置され、騒音の発生を抑制している（特許文献２）。
【０００７】
しかしながら、壁に接近した場所や壁等の隙間へ酸素濃縮装置を設置した場合には、冷却風の排気が十分に行えず、酸素濃縮装置内部の温度を上昇させる原因となっている。また、温度が上昇した冷却風が部屋の壁面に当ることにより、壁面が変色してしまうという問題も発生している。
【０００８】
かかる問題を解決する方法として、冷蔵庫のように一度設置するとほとんど移動を伴わない装置では、筐体部分に出っ張りを設け、壁面と筐体との間に強制的に隙間ができるようにしたものもある（特許文献３）。また酸素濃縮装置においても、わざと取っ手を張り出した構造にしたり（特許文献４）、筐体背面に配線巻き取り装置や取扱説明書等のホルダを備えたり、さらには筐体表面をいびつな曲面にしたりすることで、強制的に排気口と壁面に隙間ができるようにしたものもある（特許文献５）。
しかし、かかる方法でも筐体と壁面との間には十分な隙間ができず、逆に装置のデザインが悪くなり、筐体設計の自由度が低くなる問題も抱えている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２３０８０４号公報
【特許文献２】特開２００１−２７８６０６号公報
【特許文献３】特開２００７−６４５９３号公報
【特許文献４】意匠登録第１２４１３２０号公報
【特許文献５】意匠登録第１３１９４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、かかる装置の排気手段を見直すことによって排気スペースが十分にない箇所に設置しても、装置内部の温度上昇を防ぐことができ、さらには壁面の変色を防ぐことができる酸素濃縮装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる課題に対して本発明者は鋭意検討した結果、以下の酸素濃縮装置を見出した。
すなわち本発明は、酸素よりも窒素を優先的に吸着する吸着剤を充填した少なくとも１個の吸着筒と、外気を取り込み該吸着筒に圧縮空気を供給する空気圧縮手段とを備え、空気中から酸素を分離する圧力変動吸着型の酸素濃縮装置において、該酸素濃縮装置を設置する場所の壁面と該酸素濃縮装置との距離を検知するための距離検知手段を備え、該距離検知手段から出力される距離情報を基に、該酸素濃縮装置と壁面との距離が予め定められた距離以上であることを確認する手段を備えたこと、かかる該距離検知手段から出力される距離情報が、予め定められた距離未満である場合、警報を行なう表示手段を備えたことを特徴とする酸素濃縮装置を提供するものである。
【００１２】
また本発明は、酸素よりも窒素を優先的に吸着する吸着剤を充填した少なくとも１個の吸着筒と、外気を取り込み該吸着筒に圧縮空気を供給する空気圧縮手段とを備え、空気中から酸素を分離する圧力変動吸着型の酸素濃縮装置において、外気を該酸素濃縮装置の筐体内に取り込み該空気圧縮手段を冷却する冷却手段と、冷却後の冷却排気風を該筐体から外部に出すための排気口を更に備えると共に、該排気口に冷却排気風の方向を変えるための、羽板が少なくとも１枚以上で構成するルーバーを備え、更に該酸素濃縮装置を設置する場所の壁面と該酸素濃縮装置との距離を検知するための距離検知手段を備え、該距離検知手段から出力される距離情報を基に、該酸素濃縮装置と壁面との距離が予め定められた距離以上であることを確認する手段を備えると共に、該距離検知手段から出力される距離情報を基に、該ルーバーによって排気する冷却排気風の方向を変更する変更手段を備えたことを特徴とする酸素濃縮装置を提供するものである。
【００１３】
また本発明は、かかる変更手段が、該距離検知手段の検知結果より、該ルーバーが任意の方向に向くための回転機構を備え、該冷却排気風の方向を、該距離検知手段から出力される距離情報が、予め定められた距離以上の方向に変更する手段である酸素濃縮装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の酸素濃縮装置を使用することにより、装置内部の温度上昇が原因となる故障をなくし、かつ壁面の変色を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の酸素濃縮装置の実施態様例を図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態である圧力変動吸着型酸素濃縮装置を例示した概略装置構成図である。この図１において、１は酸素濃縮装置、３は加湿された酸素富化空気を吸入する使用者（患者）を示す。
【００１６】
圧力変動吸着型酸素濃縮装置1は、外部空気取り込みフィルタ101、吸気消音器102、コンプレッサ103、切換弁104、吸着筒105、逆止弁106、製品タンク107、調圧弁108、流量設定手段109、パーティクルフィルタ110を備える。これにより外部から取り込んだ原料空気から酸素ガスを濃縮した酸素富化空気を製造することができる。また、酸素濃縮装置の筐体内には、生成された酸素富化空気を加湿するための加湿器201、前記流量設定手段109の設定値と酸素濃度センサ301、流量センサ302の測定値を用いて、コンプレッサや切換弁を制御する制御手段401、コンプレッサの騒音を防音するためのコンプレッサボックス501、コンプレッサを冷却するための冷却ファン502が内蔵されている。
【００１７】
まず外部から取り込まれる原料空気は、塵埃などの異物を取り除くための外部空気取り込みフィルタ101、吸気消音器102を備えた空気取り込み口から取り込まれる。このとき、通常の空気中には、約２１％の酸素ガス、約７７％の窒素ガス、０．８％のアルゴンガス、水蒸気ほかのガスが１．２％含まれている。かかる装置では、呼吸用ガスとして必要な酸素ガスのみを濃縮して取り出す。
【００１８】
この酸素ガスの取り出しは、原料空気を酸素ガス分子よりも窒素ガス分子を選択的に吸着するゼオライトなどからなる吸着剤が充填された吸着筒に対して、切換弁104によって対象とする吸着筒を順次切り換えながら、原料空気をコンプレッサ103により加圧して供給し、吸着筒内で原料空気中に含まれる約７７％の窒素ガスを選択的に吸着除去する。
【００１９】
前記の吸着筒としては、前記吸着剤を充填した円筒状容器で形成され、通常、１筒式、２筒式の他に３筒以上の多筒式が用いられるが、連続的かつ効率的に原料空気から酸素富化空気を製造するためには、多筒式の吸着筒を使用することが好ましい。また、前記のコンプレッサとしては、揺動型空気圧縮機が用いられるほか、スクリュー式、ロータリー式、スクロール式などの回転型空気圧縮機が用いられる場合もある。また、このコンプレッサを駆動する電動機の電源は、交流であっても直流であってもよい。
前記吸着筒105で吸着されなかった酸素ガスを主成分とする酸素富化空気は、吸着筒へ逆流しないように設けられた逆止弁106を介して、製品タンク107に流入する。
【００２０】
また、吸着筒内に充填された吸着剤に吸着された窒素ガスは、新たに導入される原料空気から再度窒素ガスを吸着するために吸着剤から脱着させる必要がある。このために、コンプレッサによって実現される加圧状態から、切換弁によって減圧状態（例えば大気圧状態又は負圧状態）に切り換え、吸着されていた窒素ガスを脱着させて吸着剤を再生させる。この脱着工程において、その脱着効率を高めるため、吸着工程中の吸着筒の製品端側或いは製品タンクから酸素富化空気をパージガスとして逆流させるようにしてもよい。
【００２１】
原料空気から生成された酸素富化空気は、製品タンクへ蓄えられる。この製品タンクに蓄えられた酸素富化空気は、例えば９５％といった高濃度の酸素ガスを含んでおり、調圧弁108や流量設定手段109などによってその供給流量と圧力とが制御されながら、加湿器201へ供給され、加湿された酸素富化空気が患者に供給される。かかる加湿器には、水分透過膜を有する水分透過膜モジュールによって、外部空気から水分を取り込んで乾燥状態の酸素富化空気へ供給する無給水式加湿器や、水を用いたバブリング式加湿器、或いは表面蒸発式加湿器を用いることが出来る。
【００２２】
また、流量設定手段109の設定値を検知し、制御手段401によりコンプレッサの電動機の回転数を制御することで吸着筒への供給風量を制御する。設定流量が低流量の場合には回転数を落とすことで生成酸素量を抑え、且つ消費電力の低減を図ることができる。
【００２３】
図２および図３は、本発明による冷却風の排気構造を示した模式図である。外気は吸気フィルタ604から冷却ファン502によって酸素濃縮装置内に取り込まれ、コンプレッサや電装基板等の発熱源を冷却した後、排熱空気は、排気ダクト602で消音された後、酸素濃縮装置底部に設けられた排気口から冷却排気風として排出される。
【００２４】
通常、排気口から出た冷却排気は装置下面に設けられた移動用のキャスターによって生じた、床面との間の空間から四方に排出される。排気に伴って排出される騒音が装置正面に向くのを防ぐために排気口が後部方向に向いている装置もあるが、装置が壁面に押し込まれて設置された場合は後部が閉塞し、また隙間家具等のように隙間空間に押し込まれて設置された場合は三面が閉塞し、冷却効率が著しく低下する。
【００２５】
本発明の装置では、排気口には複数の羽板で構成されたルーバー603を設置し、これを回転機構によって任意の方向に変えることにより、冷却風の向きを変えることができる。ルーバーの回転機構にはステッピングモータによるダイレクトドライブや、サーボモータの回転をギヤやプーリ等の減速機構を介した駆動方式が好ましい。
【００２６】
酸素濃縮装置の筐体面には距離検知センサ601を設置し、筐体面と壁面等の障害物との距離を計測し、所定距離以上の距離があるかどうかを確認する。これによりにより、所定距離未満の値を検知し、排気スペースが十分に確保できない場所に設置していると判断すると、表示パネル605に警告文を表示し、表示ランプ606を明滅させ、警報ブザー607を鳴らして、使用者に注意を促す。
【００２７】
また同時に、距離検知センサ601で壁面が最も遠い方向を検出し、その方向にルーバー603の向きを変え、冷却風の排出する方向を変更する。これによって冷却風を十分排出することができ、装置内の温度上昇を抑制すると共に、冷却風が直接壁面に当たることが防止できるため、壁面の焼き付を防止することが可能になる。
【００２８】
なお、距離検知センサ601には、超音波式や電波式、赤外線等を使用した光学式などが使用でき、筐体の壁面、特に閉塞して設置される可能性の高い左右側面と背面、或いは上面の四方端部等に設置し、筐体面と壁等の障害物との距離を計測する。測定は、常時計測しても良いが、起動時のみの計測や省エネのために一定時間の間隔でパルス波を発射して計測しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の酸素濃縮装置の実施態様例である圧力変動吸着型酸素濃縮装置の模式図。
【図２】本発明の酸素濃縮装置の実施態様例である冷却風排気機構の模式図。
【図３】本発明の酸素濃縮装置の実施態様例である冷却風排気機構の模式図。
【符号の説明】
【００３０】
１：酸素濃縮装置
２：無給水式加湿器
３：使用者
101：外部空気取り込みフィルタ
102：吸気消音器
103：コンプレッサ
104：切換弁
105：吸着筒
106：逆止弁
107：製品タンク
108：調圧弁
109：流量設定手段
110：パーティクルフィルタ
111：排気消音器
201：加湿器
301：酸素濃度センサ
302：流量センサ
401：制御手段
501：コンプレッサボックス
502：冷却ファン
601：距離検知センサ
602：排気ダクト
603：ルーバー
604：吸気フィルター
605：表示パネル
606：表示ランプ
607：警報ブザー
【図１】
2009213686.tif 000003
【図２】
2009213686.tif 000004
【図３】
2009213686.tif 000005