JP2005034306A - 気体加湿器及びそれを用いる酸素濃縮器 - Google Patents

Abstract

【課題】従来、加湿気体が通過する経路には、容易に清掃できない部分が存在していた。
【解決手段】導入される原料気体を加湿し、加湿気体として出力する気体加湿器であって、上部が開口した筒状形状を有し、気体を加湿する媒体を収容するタンク３２と、タンク３２の開口部を覆うように着脱可能に取り付けられる蓋部３１と、原料気体を導入するための導入口３２１と、加湿気体を使用者に供給するための器具が接続される供給口３１３とを有し、この供給口３１３が蓋部３１に設けられている。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原料気体を加湿して出力する加湿器に関し、特に酸素濃縮器等に好適に使用可能な加湿器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、呼吸器疾患の在宅療法において、医療用酸素濃縮器が広く用いられている。このような酸素濃縮器には様々な形式のものが存在するが、現在はゼオライトなどの吸着剤を用い、大気中の窒素を吸着することにより酸素濃度の高いガス（以下、酸素ガスという）を生成する吸着式の酸素濃縮器が一般的に用いられている。酸素濃縮器で生成した酸素ガスは、酸素濃縮器に接続されるカニューラやマスクによって、患者の鼻孔や口腔に供給される。
【０００３】
ところで、窒素の吸着剤として用いられるゼオライトは、同時に水分も吸着するため、得られる酸素ガスには殆ど水分が含まれていない。そのため、患者の鼻孔や口腔の乾燥を防止するため、酸素濃縮器には加湿器が設けられ、加湿された酸素ガス（以下、加湿酸素ガスという）を供給するように構成されているのが一般的である。
【０００４】
このような加湿器は、内部に精製水を貯蔵し、乾燥した酸素ガスを精製水又はその雰囲気中を通過させることにより、酸素ガスを加湿する形態を有するのが一般的である。そのため、酸素濃縮器の使用による精製水の蒸発に伴い、加湿器を酸素濃縮器から取り外し、洗浄、給水して再度取り付ける着脱作業を患者自身が行う必要がある。
【０００５】
従来、このような着脱式の加湿器を有する酸素濃縮器においては、例えば特許文献１及び特許文献２に記載されるように、酸素濃縮器本体から加湿器に供給された酸素ガスは、加湿された後に再度酸素濃縮器本体に引き戻される構成を有していた。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１５４２００号公報
【特許文献２】特開平１１−３９８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
これは、従来の酸素濃縮器において、最終的な加湿酸素ガスの供給口（カニューラ等、使用者に過失酸素ガスを供給する器具を装着する供給口）が、酸素濃縮器本体に設けられているためである。また、加湿酸素ガスが確かに供給されていることを視覚的に確認するためのフローモニタもまた酸素濃縮器本体に設けられていた。
【０００８】
そのため、加湿酸素ガスを加湿器から再度酸素濃縮器本体に引き戻し、本体内の経路を通じて供給口へ導かれ、そこから使用者に供給することになる（経路中にフローモニタが存在する場合もある）。例えば加湿酸素ガスが供給口までの経路で結露すると、雑菌やカビなどの繁殖原因となるため、加湿器から供給口に至る加湿酸素ガスの経路はできるだけ短く、かつ清掃が容易であることが望ましい。
【０００９】
しかしながら、従来の酸素濃縮器においては加湿器から供給口に至る経路は酸素濃縮器の本体内部にあるため、通常は使用者が清掃できないか清掃ができても困難であった。
【００１０】
本願発明はこのような従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、気体加湿器から供給口までの経路を短く、かつ使用者が容易に洗浄可能とすることを主な目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明の気体加湿器は、導入される原料気体を加湿し、加湿気体として出力する気体加湿器であって、上部が開口した筒状形状を有し、気体を加湿する媒体を収容するタンクと、タンクの開口部を覆うように着脱可能に取り付けられる蓋部と、原料気体を導入するための導入口と、加湿気体を使用者に供給するための器具が接続される供給口とを有し、供給口が、蓋部に設けられることを特徴とする。
【００１２】
また、上述の目的は、本発明による気体加湿器と、原料気体としての酸素ガスを生成する生成手段とを有することを特徴とする酸素濃縮器によっても達成される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態においては、本発明に係る気体加湿器を酸素濃縮器に用いる場合について説明するが、本発明の気体加湿器は他の任意の気体供給装置とともに利用可能である。
【００１４】
■《酸素濃縮器の構成》
図１は、本実施形態に係る酸素濃縮器の構成例を示すブロック図である。酸素濃縮器１００は、本体１０と、着脱式の加湿器３０とから構成される。
【００１５】
本体１０の構成を説明する。フィルタ１１は、例えばＨＥＰＡフィルタであり、外気（大気）に含まれるチリやゴミを除去する。コンプレッサー１２は、導入した外気を、所定の圧力（例えば１００ＫＰａ程度）に圧縮する。シーブベット１３には例えばゼオライトが吸着剤として充填されており、コンプレッサー１２から供給される圧縮空気から窒素と水分を吸着して、酸素濃度の高い気体（酸素ガス）を生成し、酸素ガスタンク１４に供給する。図１では簡略化のためにシーブベット１３が１つであるように記載しているが、複数のシーブベットを切替ながら使用する構成であってもよい。
【００１６】
酸素ガスタンク１４は、シーブベット１３が生成する酸素ガスを蓄積する。レギュレータ１５は、酸素ガスタンク１４に高圧で蓄積された酸素ガスを、装置の利用者に供給するのに適切な圧力（例えば３０〜４０ＫＰａ程度）に低減させる。フィルタ１６は所謂バクテリアフィルタであり、主に雑菌やウイルスを除去するためのフィルタである。流量制御部１７は後述する操作部１９による流量設定に従った供給流量を実現するオリフィスである。流量制御部１７が出力する、圧力及び流量制御された原料気体としての酸素ガスは、上述のように水分をほとんど含まないため、加湿器３０を通じて加湿した後、加湿気体として図示しないカニューラ等によって使用者の鼻腔や口腔等に供給される。
【００１７】
本実施形態においては、後述するように、従来の酸素濃縮器と異なり、加湿器３０から直接加湿酸素ガスを利用者に供給する構成を有する。
【００１８】
表示部１８は、例えば酸素ガスの設定流量や、各種アラームや運転状況などをＬＥＤや液晶表示により表示する。表示の他に、又は表示とともに、警報音やメロディを出力するようにスピーカを設けても良い。
【００１９】
操作部１９は、例えばダイヤルやボタン、キーなどを有し、使用者が酸素ガスの流量設定を行ったり、電源のオン・オフを指示するなど、使用者が酸素濃縮器に対して指示や入力を行うために利用するユーザインタフェースである。
【００２０】
制御部２０は、例えばマイクロコンピュータにより実現され、図示しないＲＯＭ等の不揮発性記憶装置に書き込まれた制御プログラムを読み出し、実行することによって酸素濃縮器全体の制御を行う。また、図示しない各種センサ等の出力から、表示部１８を用いて各種の警報や動作表示を行う。
【００２１】
なお、実際にはコンプレッサーが出力する圧縮大気の圧力や、レギュレータの出力する酸素ガスの圧力等を検出するセンサや、気体の供給を制御する弁などが含まれるが、本発明の本質とは関係ないため、説明を省略する。
【００２２】
図２は、本実施形態に係る酸素濃縮器の外観斜視図を示す。図２（ａ）は加湿器３０が取り外された状態、図２（ｂ）は加湿器３０が取り付けられた状態をそれぞれ示す。後述するように本実施形態の酸素濃縮器は、加湿器３０を、支持ピン５０及びロックレバー４０によって下部及び上部から支持する構成を有する。
【００２３】
■《加湿器の構造》
図３は、本実施形態に係る加湿器３０の構成例を示す図であり、図３（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は側面図をそれぞれ示す。また、図４は加湿器３０の分解斜視図を示す。
【００２４】
加湿器３０は、蓋部３１、タンク３２及びフィルタ３３に大別される。蓋部３１は、タンク３２の開口部を覆うように着脱可能に取り付けられる。具体的には、蓋部３１とタンク３２とは、蓋部３１をタンク３２に載せた状態で右方向に例えば略３分の１回転程度することにより係合し、逆回転させることで分離する。係合した状態において、蓋部３１の内面がタンク３２の外周にはめ込まれたリング状のパッキン３２５を内側に押圧するように蓋部３１の内径とタンク３２に設けられたガイド３２６の角度が制御され、タンク３２に蓄えられる、加湿媒体としての精製水及び加湿酸素ガスが係合部から外部に漏れることを防止している。
【００２５】
なお、本明細書において、加湿媒体とは、加湿器に導入される原料気体（ここでは流量制御部１７から導入される乾燥した酸素ガス）に水分を供給する物質を意味し、精製水そのものはもとより、精製水を含んだ物質（後述のフィルタや、精製水を含んだスポンジ等）、高保水率の気体などを含む。従って、精製水及び精製水を内部に含んだフィルタ、原料気体よりも保水率の高いタンク内雰囲気はいずれも単独で加湿媒体たりうる。
【００２６】
タンク３２は内部に蓄えられる精製水の水位が外部から判別できるよう、例えば透明な素材で形成されている。タンク３２の底部略中央には、タンク３２の内部へ向かって略漏斗状に形成されたフィルタ支持部３２１が形成されている。このフィルタ支持部３２１に例えば焼結樹脂からなり、中空円柱状のフィルタ３３を差し込み、フィルタ支持部３２１の先端にキャップ３２２をはめ込むことにより、フィルタ３３をタンク３２に保持することができる。
【００２７】
図５は、キャップ３２２の構成を示す図であり、図５（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は垂直断面図をそれぞれ示す。図５に示すように、キャップ３２２は中空に形成され、また下部には複数の孔３２３が設けられている。従って、加湿器３０の外部と内部は、フィルタ支持部３２１とキャップ３２２内部、そしてキャップ３２２の孔を通じて接続され、図５（ｃ）に示すように、フィルタ支持部３２１から供給される乾燥した酸素ガスは、キャップ３２２の内部から孔３２３を通じてタンク３２内部に導入される。
【００２８】
蓋部３１の上部外周は略フランジ形状に形成され、フランジをえぐる形で複数の凹部３１４が設けられている。凹部３１４に指をかけて左及び右方向に回転させることで、滑りにくく、小さな力で蓋部３１を開閉することができる。蓋部３１の上面略中央には、カルデラ状の凹部３１２が設けられている。後述するように、本体側に設けられたロックレバー４０により凹部３１２を押圧支持することで、加湿器３０を下方から支持する支持ピン５０とともに、加湿器３０を回転可能に、かつ確実に支持することが可能となる。
【００２９】
蓋部３１の上面にはさらに、加湿酸素ガスの供給口３１３が左右に回転可能に設けられている。供給口３１３は蓋部３１に設けられた孔３１４（図６参照）を通じてタンク３２と導通しており、タンク３２から供給口３１３に至る途中にはフロート式のフローモニタ３１１が形成されている。供給口３１３から加湿酸素ガスが出ている場合には、その気流によりフローモニタ３１１内部に置かれた例えば球状のフロート３１５が動くことにより、酸素ガスの供給がなされていること及び、フロートの動き方により大まかな流量も視覚的に認識することができる。なお、フローモニタ３１１として、フロート式以外の周知の構成を利用可能であることは言うまでもない。使用者は、供給口３１３にカニューラやマスク等のチューブを接続して加湿酸素ガスの供給を受ける。
【００３０】
本実施形態においては、加湿酸素ガスの供給口３１３が加湿器３０に設けられ、加湿器３０から直接加湿酸素ガスを使用者に供給する構成を有するため、酸素ガスが加湿されてから供給口３１３に至る経路が非常に短く、かつこの経路はまた蓋部３１を取り外すことによって容易に煮沸消毒等を行えるため、非常に衛生的である。また、フローモニタ３１１も加湿器３０に設けられているため、使用者は酸素ガスの供給有無及び流量を容易に確認することができる。
【００３１】
上述のように、本実施形態に係る酸素濃縮器は、加湿器３０から直接加湿酸素を使用者に供給するように構成しているため、非常に衛生的である。また、フローモニタも加湿器３０に設けているため、使用者が酸素供給の有無やその量を視覚的に認識することも可能である。加えて、加湿酸素ガスを再度本体に引き戻す必要が無くなるため、酸素濃縮器と加湿器とを１箇所のみ、すなわち乾燥した酸素ガスを加湿器３０に導入するための接続箇所のみで接続すればよく、さらに加湿酸素ガスを本体に引き戻すために必要なもう１箇所を加えた２箇所で接続しなければならない従来の構成に比べ、着脱のための構成を簡単化することができる。
【００３２】
さらに、加湿酸素の供給口３１３が蓋部３１に回転可能に取り付けられているため、使用者の移動に追従して供給口３１３が移動し、供給口３１３に取り付けられるカニューラなどのチューブが供給口３１３との接続部で折れ曲がることがない。そのため、使用者の作業中や睡眠中にも安定して酸素供給を行うことが可能である。
【００３３】
■《加湿器の支持構造》
次に、本実施形態における酸素濃縮器の、加湿器３０の支持構造について説明する。前述したように、本実施形態における酸素濃縮器は、加湿器３０を上下から支持する。下から支持するのが支持ピン５０（図２参照）、上から支持するのがロックレバー４０である。
【００３４】
図２（ａ）の状態で、加湿器３０を支持ピン５０に差し込み、ロックレバー４０を紙面手前方向に回転させることでロックする。加湿器３０の底面において支持ピン５０を受けるフィルタ支持部３２１は、加湿器３０の底面が最も広く、徐々に狭くなっていく略漏斗形状であるため、支持ピン５０の上に大まかに加湿器３０を載せるだけで、支持ピン５０がフィルタ支持部３２１内部に正しく挿入される。
【００３５】
図６は、加湿器３０を本体に装着した状態を示す垂直断面図であり、図２（ｂ）の状態に対応している。
まず、本体１０で加湿器３０を下方から支持する支持ピン５０は、中空構造であり、流量制御部１７（図１参照）に接続されている。また、支持ピン５０の先端部側面には孔５１が設けられており、流量制御部１７から供給される酸素ガスは支持ピン５０の内部から孔５１を通じてタンク３２のフィルタ支持部３２１内部に流入する。なお、支持ピン５０の、孔５１より下部の外周にはパッキン５２が設けられ、フィルタ支持部３２１内面と密着し、酸素ガスの漏れを防止している。また、孔５１が支持ピン５０の頂点ではなく、先端部の側面に設けられているのは、例えばタンク３２への精製水補給時や清掃時に、フィルタ支持部３２１内部に残った精製水が支持ピン５０内部へ流入するのを防止するためである。
【００３６】
このように、支持ピン５０を軸として加湿器３０を支持するため、供給口３１３のみならず、加湿器３０自体が支持ピン５０の周りで回転可能であり、供給口３１３の位置をより自由に設定できる。
【００３７】
ロックレバー４０は、軸４１を介して本体１０に取り付けられており、軸４１周りに回動可能に構成されている。そして、図示しないバネ機構により、通常は矢印Ａで示す方向、すなわち図２（ａ）の状態になるように付勢されている。
【００３８】
ロックレバー４０の先端部には支持押圧部４２が設けられている。支持押圧部４２は上下方向に移動可能に構成され、バネ４３により下方に付勢されている。支持押圧部４２の下部は略球状に形成され、図６に示すロック状態では、加湿器３０の蓋部３１の凹部３１２を上方から押圧することで、加湿器３０を上方から支持する。上述したように、また図６に示すように、蓋部３１の凹部３１２はカルデラ状の形状を有しており、凹部３１２の周囲はなだらかに盛り上がった形状となっている。そのため、ロックレバー４０を図２（ａ）の解放状態から図６の矢印Ｂ方向に回転させていくと、支持押圧部４２の下部が蓋部３１の上面に接触し、さらに回転させると、支持押圧部４２がバネ４３の力に逆らって上方に移動しながら隆起を乗り越え、凹部３１２に達して上方から押圧する。従って、加湿器３０を支持ピン５０の周りに回転させる際にも妨げにならない。
【００３９】
バネ４３と、ロックレバー４０を矢印Ａ方向に付勢する図示しないバネとは、図６に示すロック状態でロックレバー４０が図２（ａ）の状態に戻らず、かつ支持押圧部４２が凹部３１２周囲の隆起より外にある際には図２（ａ）の状態に戻るようにそれぞれの付勢力が調整されている。
【００４０】
また、ロックレバー４０の軸４１には、ロックレバー４０が解放位置からロック位置に達する所定角度矢印Ｂ方向に回転するとオンするセンサ又はスイッチ（図示せず）が設けられ、制御部２０は当該センサ又はスイッチがオフの状態で操作部１９から酸素ガス供給の指示が与えられた場合（もしくは供給中にロック位置から外れた場合）、表示部１８にロックレバー４０の位置がロック位置にないことをＬＥＤの点灯、メッセージ表示、音声出力等によって報知する。なお、ロックレバー４０がロック位置にあるか否かを検出する方法としては、軸の回転量を検出する以外の任意の方法を採用しうる。また、レバー４０がロック位置にない場合には酸素ガスの加湿器３０への供給を行わないように構成することも可能である。
【００４１】
このように、加湿器３０を上下から支持することで、加湿器３０を装着する際には加湿器３０を支持ピン５０の上に大まかに載せ、ロックレバー４０を回転させてロック位置にするだけで良く、また加湿器３０を取り外す際には、ロックレバー４０を少し矢印Ｂ方向に戻せばロックレバー４０は解放位置に戻り、加湿器３０を上方に持ち上げれば済む。
【００４２】
このように、本実施形態に係る加湿器３０は、本体と接続が必要な箇所が支持ピンのみであるため、２つの口に同時に接続しなければならない従来の加湿器において必要であった取付位置に対する要求が厳しくない。また、かつ水平方向への押し込みが不要で、上から加湿器を置く動作により装着が完了するため、力が無くても容易に装着できる。また、ロックレバー４０を回転させるだけで加湿器の外れが容易に防止できる他、ロックバー４０がロック位置にない場合に警告を行うことができ、より安全性の高い酸素濃縮器を実現できる。
【００４３】
■《酸素ガスの流れ》
次に、図６に酸素ガスの流れを記入した図７を用いて酸素ガスがどのように加湿されるかについて説明する。加湿器３０の使用時にはタンク３２に所定量（少なくともフィルタ３３の下部が水中に存在する水位まで）の精製水３２６が注入され、例えば焼結樹脂からなるフィルタ３３は毛細管現象によりその上部まで水を含んだ状態とされる。そして、フィルタ支持部３２１に下方から挿入される支持ピン５０の先端側面の孔５１を通じて、流量制御部１７から乾燥した酸素ガスが供給される。
【００４４】
この酸素ガスはフィルタ支持部３２１内部を通り中空のキャップ３２２内部に達し、キャップ３２２に設けられた複数の孔３２３を通じて湿ったフィルタ３３の表面（上面）に吹き付けられる。このように、乾燥した酸素ガスは、フィルタ３３の表面や表層部分、タンク中の雰囲気においてそれぞれ水と接触することにより加湿され、蓋部３１の孔３１４から供給口３１３を通じて外部へ供給される。
【００４５】
このように、本実施形態の加湿器３０は、酸素ガスを水中に放出する所謂バブリング方式とは異なり、酸素ガスの泡を生成しない非バブリング方式である。従って、泡に帰因する雑音の発生が無く、静かな部屋や睡眠中などでも好適に使用可能である。
【００４６】
蓋部３１の孔３１４から供給口３１３を通じて外部に至る途中で加湿ガスの流路がフローモニタ３１１へ分岐しており、酸素ガスの供給中フロート３１５が運動する。使用者はフロート３１５の動きにより、実際に酸素ガスが供給されていること及び、その大まかな流量を視覚的に把握することができる。
【００４７】
■《他の実施形態》
なお、上述の実施形態においては、原料気体に水分を加える加湿器についてのみ説明したが、水分以外の成分を原料気体に加える場合であっても同様の構成が適用可能であることは言うまでもない。
【００４８】
また、上述の実施形態においは、加湿器３０を下方から支持する形態についてのみ説明したが、例えば特許文献１や特許文献２に記載されるような、側方から支持される構成や、情報から吊り下げ支持される構成の加湿器であっても上述の供給口及びフローモニタの構成を適用可能である。また、加湿方法も限定されず、バブリング方式の加湿器に対しても適用可能である。
【００４９】
すなわち、本発明に係る加湿器に特徴的な、加湿器から直接使用者に加湿酸素ガスを供給する構成、供給口を蓋部に対して回転可能に設ける構成及び、加湿器から供給口に至る経路にフローモニタを設ける構成は、そのいずれもが、原料気体を導入するための導入口と、加湿気体を導出するための導出口を有する全ての気体加湿器に対して適用可能である。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、使用者に加湿気体を供給する器具を接続する供給口を気体加湿器に設けることにより、加湿気体の経路が最短化されるとともに、使用者が容易にその経路を洗浄することが可能になると言う効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る酸素濃縮器の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る酸素濃縮器の構成例を示す外観斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る気体加湿器の構成を説明する外観図である。
【図４】本発明の実施形態に係る気体加湿器の構成を説明する分解斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に係る気体加湿器のキャップ３２２の構成を説明する図である。
【図６】本発明の実施形態に係る気体加湿器を、図２に示す酸素濃縮器に取り付けた状態の構成を説明する垂直断面図である。
【図７】図６の構成における気体の流路を説明する図である。

Claims (5)

1. 導入される原料気体を加湿し、加湿気体として出力する気体加湿器であって、
   上部が開口した筒状形状を有し、前記気体を加湿する媒体を収容するタンクと、
   前記タンクの前記開口部を覆うように着脱可能に取り付けられる蓋部と、
   前記原料気体を導入するための導入口と、
   前記加湿気体を使用者に供給するための器具が接続される供給口とを有し、
   前記供給口が、前記蓋部に設けられることを特徴とする気体加湿器。
2. 前記供給口が、前記蓋部に回転可能に設けられることを特徴とする請求項１記載の気体加湿器。
3. 前記タンクから前記供給口を通じて供給される前記加湿気体の流れを視認するためのフローモニタを更に有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の気体加湿器。
4. 前記フローモニタが、前記タンクから前記供給口を通じて供給される前記加湿気体の流れによって運動するフロートを用いることを特徴とする請求項３記載の気体加湿器。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の気体加湿器と、
   前記原料気体としての酸素ガスを生成する生成手段とを有することを特徴とする酸素濃縮器。

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