JP2013121395A - 冷却清浄空気循環式高気圧エアチャンバ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チャンバ上部の空気をチャンバ下部の循環空気経路に循環させて外部から取り入れた加圧空気を混合し清浄冷却した高圧空気をチャンバ上部に戻す構造にし高気圧エアチャンバ装置を一体化することにより、設置にともなう作業を容易にするとともに加圧空気を清浄化し、冷却するエアコンデショナを設けることにより、使用者に快適な使用環境を確保するエアチャンバ装置を提供する。
【解決手段】チャンバ上部１１内の空気は循環ファン１４によってチャンバ下部の循環空気経路に送られる。加圧用コンプレッサ４により取り入れられた加圧空気は加圧給気フィルタを経由してエア混合室１６に導入され、循環エア１５と混合される。空調器５において清浄冷却された高気圧空気はブロア５２によってチャンバ上部１１内に戻される。これによりチャンバ上部１１内は清浄冷却高気圧空気が流れる環境が維持される。
【選択図】図２

Description

本発明は冷却清浄空気循環を可能にし高気圧空気をチャンバに供給する手段を具備する冷却清浄空気循環式高気圧エアチャンバ装置に関する。

高気圧空気をチャンバに供給する手段として、高気圧エアチャンバ装置が知られている。
この高気圧エアチャンバ装置において、大気圧より高気圧に加圧した空気、一般的には１．１乃至１．３気圧に加圧した空気を、チャンバ内に印加した場合には、チャンバ内に入っている使用者の体内で、体内の血液やリンパ液中にガス化した酸素が通常の大気圧状態の場合よりも多く溶けこむことによって、当該酸素が足先、指先などの末梢部位での毛細血管、或いは心臓や脳などの体内の毛細血管中まで届くようになる。

酸素はよく知られているように肺から血液中のヘモグロビンに取り込まれて体内を循環する。酸素が消費されると同時に栄養素から作られた二酸化炭素が放出されエネルギーが発生する。これまでに解明されたヒトのエネルギー代謝経路はデンプンをスタート物質とした場合にグルコースの解糖系を経由して、ビルビン酸を産生した後に酸素の有無によって異なる代謝経路を取ることが知られている。
同様に体内において酸素がなくとも短時間に限ってエネルギーを合成できるようになっているが、この解糖系においてはエネルギー源となるのはグルコースなどの糖だけで、脂質やアミノ酸は酸素なしではエネルギー源にはならない。

酸素が十分に供給されると、ビルビン酸の代謝物であるアセチルＣｏＡが「クエン酸回路」「呼吸鎖」という代謝経路にのって、二酸化炭素と水に分解されていく。脂質やアミノ酸はそれぞれの代謝経路でアセチルＣｏＡになるから、やはりこの代謝経路を通ることになる。
酸素が十分に供給されない場合、すなわち嫌気的条件下ではビルビン酸の代謝が十分に進まず、グルコース１分子でＡＴＰは２個しか合成されず、乳酸の生成が生じる。
乳酸は疲労物質としてよく知られている。これに対して、酸素が十分に供給されている状態では同様にＡＴＰは３６個が合成され、多くのエネルギーが体内で生成される。

運動などを激しく行った場合、体内に酸素が十分に供給されなくなるときには、いわゆる無酸素状態に近くなって嫌気的状態になる。このような状態ではビルビン酸の代謝が進まず、いわゆる乳酸が筋肉内に蓄積してくる。
一般に乳酸がたまると筋肉疲労がすすむと考えられている。このような状態であっても、酸素供給が十分に行われてくると、乳酸が分解して疲労が回復してくると言われている。
高気圧状態の空気が供給されるチャンバ内に使用者が入っている環境下では、被験者の身体の隅々にある細胞の代謝やエネルギー産生が十分に可能になり、肉体的疲労回復効果やリラクゼーション効果を生じせしめることが期待できるようになるといわれている。

高気圧空気供給システムは、人が一人程度入れる大きさのチャンバと、当該チャンバに高気圧空気を供給する手段を具備したものである。
ここで、この高気圧空気供給システムを使用する使用者が上述のような効果を十分に得るための重要な要因の一つとして、チャンバ使用時における快適性の確保があげられる。 コンプレッサを使用して空気圧を大気圧よりも高く加圧した場合、コンプレッサから排出される空気は室温より高くなることは周知のことである。また使用者自身が発熱しているためにチャンバ内に熱を放出することになる。したがって、夏場などの高温時ではチャンバ内の高気圧空気の温度は室温時よりも高くなる。このために、チャンバ使用者が快適に過ごすためにはチャンバへの供給空気の状態が重要になってくる。

この高気圧空気供給システムに供給される空気の状態として、空気が汚染されている場合、または高温になっていた場合には使用者にとっては快適な環境とはいえず、ましてやリラクゼーション効果を受けることは期待できない。加えて、チャンバ内に具備された空気の供給部、排気部からの風圧、あるいは加圧用のコンプレッサ等の騒音によっても使用環境が悪化することは容易に推測できる。
従来公開されている高気圧エアチャンバはチャンバ内への空気の供給はコンプレッサから得られる加圧空気をチャンバにパイプ等を連結させて加給し、またチャンバ内の圧力が１．３気圧等の設定圧力以上に上昇した場合には、リークバルブを介して圧力が維持される構造になっていた。
この際、チャンバ内での加圧空気の流れが使用者にとって、快適になるような流れ方向の制御などは全く行われていなかった。同時に使用者から排出される炭酸ガスの増加をどのようにして低下させるかについても考慮されていなかった。

一方、使用者への酸素供給量をさらに増加させるために、空気加圧手段に酸素供給システムを付加した高気圧空気チャンバも開示されている。
このようなチャンバ内の居住環境を改善するために、高気圧チャンバと高濃度酸素を含有する空気供給システム、架台、冷却部、低温部からなる空気冷却システムは開示されている（特許文献１）。また、高気圧チャンバ加圧装置において、コンプレッサからの空気を冷却するために熱交換器を具備した装置も開示されている（特許文献２）。

特開２００７−１４３５９０号公報 特開２００６−２３９０８２号公報

しかしながら、上述の特許文献１，２はチャンバ内の加圧空気冷却方法やチャンバ用加圧手段によっても、エアチャンバとしての完成したモデルとは言い難い。エアチャンバが本来持つべき機能、形態としては、さまざまな使用・環境条件下であっても、使用者及び設置者にとって快適にこのエアチャンバ装置を安定的に使用できるようにすることである。
さまざまな使用・環境条件とは、室温が高温になっても使用者が快適に過ごすことができ、使用場所の空気が汚染された場合であっても使用者には清浄な加圧空気が供給されることが保証されなければならない。加えて、設置場所において、エアチャンバ自体が一体型を構成していることが望ましい。

従来の装置においては、エアチャンバ本体は加圧装置、空気冷却装置などの主要な機構は具備しておらず、もっぱら、加圧に耐える円筒形状のチャンバと使用者が出入りするためのドア部から構成されているのが一般的である。
加圧装置部、制御部はエアチャンバ本体とは異なる筐体に収納され、オプションとして空気冷却装置を接続する場合であっても、それぞれがエアチャンバ本体とパイプ等で連結される構造になっている。このような構成であれば、自ずと使用場所における可搬性、設置場所の制限など、様々な制約をうけることになる。

チャンバ内空気冷却用として一般に使用されるものは特許文献１に開示されているラジエータまたは保冷剤である。また、これとは別に一般的なエアコンデショナとして知られている冷却器を使用する場合もある。いずれの場合であっても、エアチャンバ装置本体と別個の筐体に設置されている冷却器などをチューブなどで連結してシステムが構成されることは、搬入時および搬入後の装置の組立、設置後の移動などにおいて煩雑な手順が必要になる。
エアコンデショナを冷却に採用した場合、チャンバ本体部にエアコン用のエバポレータ部を配置し、冷媒用ガスを循環させるためにエアコン本体部とチャンバ部とはパイプを介して接続する方法が採用されてきた。このためエアチャンバ装置を搬入・設置する際には、エアコンデショナに封入されている冷媒用ガスを一時的に取り外して運搬し、設置時に所定の圧力になるようにガスを封入する作業が必要になってくる。

エアチャンバに導入される空気の冷却方法としてラジエータ方式や保冷剤の使用は、一般的なエアコンデショナに使用されているような冷媒用ガスを使用していないため、室温が高温になっているような場合、ラジエータの冷却に当該室温における空気を用いるため、室温が高ければ十分な冷却効果が得られないという欠点を有している。また、単に保冷剤部を空気が通過した程度では十分な冷却効果が得られないことも確かである。
特許文献２に開示されている空気冷却方式も熱交換器をファンで冷却するものであって、この種の熱交換器は一般にはラジエータ方式といわれている。したがって特許文献２の空気冷却も室温が上昇したような場合、冷却能力が不足することはよく知られていることである。

使用条件環境を向上させるもう一つの要因は空気の清浄度である。エアチャンバへの加圧には通常コンプレッサを使用して行う。コンプレッサは空気を圧縮して加圧するが、コンプレッサへ導入される空気は設置場所における空気であるために、部屋の環境によって清浄度が左右されやすい。
一般的な居住部屋の空気は清浄度をしめす表示としてＩＳＯクラス分類を使用すると、一般にはＩＳＯクラス８程度である。これは空気１立方メートル中に直径０．５μｍ以上の粒子が１立方メータ中３００万個の範囲内になるという意味である（ＩＳＯクリーンルーム規格：規格番号ＩＳＯ―１４６４４、Part 1 参照）。従来使用してきたアメリカのＦＥＤ規格を使用すると０．５μｍ以上の粒子が１立方フィート中に１００，０００個の場合ではクラス１００，０００に対応する。したがって、エアチャンバへの加圧時にはこれらの室内空気清浄度に加えて、コンプレッサ圧縮時のダスト、油等の汚染物質の混入もあるために、コンプレッサからの加圧空気などエアチャンバの空気環境を汚染の少ないように対処することも必要になってくる。

特許文献２によれば、かかる印加空気の清浄度を高めるために、コンプレッサによって加圧された空気がラジエータを通った後に、空気フィルタと除菌フィルタを介してエアチャンバに供給される手段が開示されている。
特許文献２に開示されているような、加圧用のコンプレッサからエアチャンバへの空気加圧が一方向であるような場合、この種の空気フィルタや除菌フィルタは常時清浄化されていない空気を常時通過させるため、フィルタ機能の低下を早期に生じやすい欠点を持っていた。

エアチャンバにおける空気圧力を一定に保持するためには、エアチャンバからバルブを介して排出される空気量と、コンプレッサから加圧された空気がチャンバに流入される空気量とのバランスを維持することが必要である。
しかしながら、このような空気圧を一定に保持するため、供給空気圧と排出空気圧のみの制御をどのように行うかは使用者の快適性を確保するうえでも重要になる。また、加圧空気がチャンバ内を制御された条件で循環するのか、または一方向にのみ流れていく場合とでは、使用者の快適性に差が生じる。

以上の高気圧エアチャンバの加圧方式は前述したように加圧用のコンプレッサ、空気清浄手段およびエアチャンバがホース等で連結された加圧空気が一方向に流れるシステムが一般的である。このため、エアチャンバ内の加圧空気の流れが使用者にとって十分に快適であるとは言い難いとの指摘があった。この理由は高気圧エアチャンバが断面積としては円形をしており、外形的には円柱構造をしている。この円形断面部のほぼ中央部に使用者が横たわることのできる仕切板を具備しているため、この形状のエアチャンバ部内に冷却、空気清浄などを行う手段を構築することはできなかった。

本発明はこのような課題に着目してなされたものであって、その目的はチャンバを上部と下部に分割し、チャンバ上部の空気をチャンバ下部の循環空気経路に循環させて外部の加圧空気を取り入れ循環させた空気と混合し清浄冷却して高圧空気をチャンバ上部に戻す構造として高気圧エアチャンバ装置を一体化することにより、設置にともなう作業を容易にするとともに加圧空気を清浄化し冷却する、設置環境に左右されないエアコンデショナを設けることにより使用者に快適な使用環境を確保することができる冷却清浄空気循環式高気圧エアチャンバ装置を提供することにある。

前記目的を達成するために本発明の請求項１は、使用者を収容し大気圧より高い気圧状態に維持された密封空間を構成するチャンバ装置において、チャンバを上下に分割し、チャンバ上部は使用者を収容する空間部であり、前記チャンバ上部の前端から高圧の冷却清浄空気をチャンバ上部に供給し、チャンバ上部内を流通させ、前記チャンバ上部の後端から前記チャンバ上部の前端側に空気を戻し循環させる循環空気経路をチャンバ下部に形成し、前記チャンバ下部に、前記循環空気経路中に外部空気を加圧した空気を導き、経路中で前記チャンバ上部から戻ってきた循環空気と混合させる空気加圧手段，前記循環空気経路中の空気を清浄する空気清浄化手段および清浄化された空気を冷却する空気冷却手段を配置し、前記チャンバ上部から戻ってくる空気に外部からの加圧した空気を混合して清浄冷却した清浄冷却高圧空気を前記チャンバ上部内に流入させることにより、チャンバ上部内へ清浄冷却高圧空気を供給しつづけることを特徴とする。
本発明の請求項２は、請求項１記載の発明において、前記チャンバ上部の前端は高圧冷却清浄空気の供給部であり、該供給部はチャンバに使用者が仰向けに寝た場合の頭部の上方に配置され、チャンバ上部内に使用者にあたる空気の向きを可変するためのベーンを具備し、かつ、使用者のチャンバ上部の足部近傍を後端とし、該後端に対応するチャンバ下部の位置に前記循環空気経路につながる高圧冷却清浄空気排気口を具備し、前記高圧冷却清浄空気排気口から高圧冷却清浄空気の流出を早めるための循環用ファンを設けたことを特徴とする。
本発明の請求項３は、請求項１または２記載の発明において、前記循環空気経路に空調器エバポレータ，混合室，空調エアフィルタ，加圧給気フィルタおよび循環用ファンを具備し、かつ圧力センサを具備し、前記循環空気経路内に冷却清浄空気循環式高気圧空気を循環させることを特徴とする。
本発明の請求項４は、請求項１乃至３いずれか記載の発明において前記圧力センサはチャンバ上部内部に設けられ、チャンバ下部に絞り弁による定量排気手段を具備し、かつ、圧力センサから得られるチャンバ内気圧と設定圧力が一致するように作動する圧力コントロールを設け、チャンバ内の空気圧を一定に維持することを特徴とする。
本発明の請求項５は、請求項１乃至４いずれか記載の発明において前記チャンバは仕切板により分割され、チャンバ上部に使用者が出入りできるためのドア部を具備し、前記チャンバ上部の前端から供給される加圧空気はチャンバ上部の底部に向かって流入し、チャンバ上部とチャンバ下部はいずれも高気圧空気が維持されることを特徴とする。
本発明の請求項６は、請求項１乃至５いずれか記載の発明において前記チャンバの断面形状はかまぼこ形であり、チャンバ上部の断面形状は略半円形をなし、チャンバ下部の断面形状は矩形状をなしていることを特徴とする。

すなわち本発明は、次のような手段を講じたものである。
本発明に係わる冷却清浄空気循環式高気圧エアチャンバは、使用者を収容し、かつ大気圧より高い高気圧状態が維持された密閉空間を構成し、チャンバ内空気循環をはかるために、エアチャンバの断面形状をかまぼこ形形状とし、上部の円形状部を使用者が横たわる事の出来るチャンバ上部空間とし、下部の断面形状が矩形状をした空間部に高圧空気の循環、冷却、清浄化を行う手段を備えるものである。
エバポレータ近くに具備されたブロアと、チャンバ内に具備されたファンと、チャンバ内圧力を測定する圧力センサを備え、同時に使用者がチャンバ内に出入りできるドア部を具備したチャンバ上部とチャンバ下部には空気加圧用のコンプレッサと循環空気の清浄化を達成するためのフィルタ部および加圧空気の冷却をはかるための冷却手段を備え、チャンバ内空気圧力を一定にする急速排気弁と加圧用コンプレッサから得られる高圧空気の浄化を図るために加圧給気フィルタとコンプレッサによって加圧された空気とチャンバから循環してきた空気を一様に混合するためのエア混合室を備え、冷却手段から発生する水を自動的に外部に排出する加圧対応オードドレインをチャンバ下部に具備させ、冷却清浄空気循環式高気圧チャンバを構築したものである。

また、本発明に係わる空気循環システムにおいて、チャンバ内の空気中の酸素濃度をさらに上げるために酸素供給装置を連結することができる。加圧用コンプレッサの空気導入端に調整弁を介して酸素供給装置が連結する場合には酸素供給装置の酸素圧が低圧であってもコンプレッサにて加圧させるため、高気圧チャンバ内に付加的な酸素を供給出来る。
一方、酸素供給装置の酸素圧を高気圧に設定できる場合には、直接チャンバ内に放出できる手段を具備することができる。上記いずれの場合でも、選択回路を使用することでチャンバ内の空気中の酸素濃度の上昇を図ることができる。

さらに、本発明に係わる冷却清浄空気循環式高気圧エアチャンバは、チャンバ内において冷却された清浄空気を使用者に供給するためにエバポレータ近傍に具備したブロアによって清浄化した加圧空気の導入孔がチャンバ内に横たわった使用者の頭部近傍のチャンバ上部位置に具備されている。また、高圧空気排出孔が横たわった使用者の足部に位置するチャンバの後端部に配置されている加圧空気を循環させるファンを介して、チャンバの後端部の床面近傍に具備されている。これによってエアチャンバ上部の空気はエアチャンバの下部に導入され循環用エアを形成する。
再度加圧用コンプレッサより供給された加圧空気は加圧給気フィルタを介して、エア混合室にて循環用エアと混合した加圧空気となる。この加圧混合空気は除塵と同時に混合空気の均一化を高める空調フィルタを経由して空調部に導入され、熱交換器によって、チャンバ内における使用者が発する熱および加圧用コンプレッサによって、加圧された空気が温度上昇する事により生じる過剰な熱を冷却する。この冷却され清浄化した加圧空気はチャンバ内にベーンを介して導入孔より供給される。この一連の循環サイクルによって、常にチャンバ内の使用者には冷却清浄化した高圧空気が供給されることになる。

上述のようにチャンバ上部とチャンバ下部との間に高圧空気が循環する際に、使用者が横たわっているチャンバ上部の空気圧を所定の値に維持するために、チャンバ上部に設置された圧力センサが設定値に比較して高くなった場合、加圧空気の循環経路のうち、下部チャンバ部に具備されている圧力コントロール（排気弁）によって排気するものである。 この方式ではチャンバ内の圧力は圧力コントロール弁の開閉時に応じて一定値の範囲内で変化する。さらにこの圧力コントロールを閉にした状態で、一定流量の排気が可能な絞り弁を作動させた場合、チャンバ上部から一定量の空気が排気される。すなわちチャンバ内の空気圧が一定の場合には定量排気となる。

本発明に係わる冷却清浄空気循環式高気圧エアチャンバによれば、使用者はチャンバ内において、設置場所の室内環境、温度によらずに快適な冷却清浄空気下で過ごすことができ、また設置時においては電源ケーブルを壁コンセントに接続するだけの手段で、すぐに稼動できる利点が生じる。使用者にとっては心地よいリラックス状態において疲労回復などの高気圧エアチャンバの効果を受けることができるようになる。

本発明による冷却清浄空気循環式高気圧エアチャンバ装置の全体的構成をチャンバ上部のレール部分，チャンバ下部の空調器および加圧用コンプレッサ部分に注目して記載した図で、（ａ）は正面図，（ｂ）は左側面図である。 本発明による冷却清浄空気循環式高気圧エアチャンバ装置の全体的構成をチャンバ上部のドア用加圧エアパイプ部分，チャンバ下部のドア用コンプレッサ，空調器の室外機および加圧給気フィルタに注目して記載した図で、（ａ）は正面図，（ｂ）は左側面図である。 本発明による冷却清浄空気循環式高気圧エアチャンバ装置のエア循環経路の構成および冷却清浄化空気を形成する各機器の配置構成を説明するための図である。 本発明によるエアチャンバ装置を制御する各構造部およびその数値例を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１Ａ，図１Ｂは、冷却清浄空気循環式高気圧エアチャンバを好適に実施するための全体的構成を示したものである。図１Ａと図１Ｂは特にチャンバ下部１２に収容される各機器が重なって見えづらい点を考慮して各機器ごとに分散して記載している。
エアチャンバ本体１は断面が略円筒形で長手方向に延びた空間部を有するチャンバ上部１１と、チャンバ上部１１から戻ってくる空気流に加圧空気を導入してチャンバ上部１１に戻すための各機器を配置し、循環経路の機能を有するチャンバ下部１２とから構成されている。チャンバ上部１１とチャンバ下部１２は長手方向に配置された仕切板１０より分割され、チャンバ上部１１に使用者を寝た状態で収容することができる。
チャンバ上部１１の前方上方に、使用者が出入りするためのドア部２が設けられ、ドア部２はレール機構２９によりスライド可能になっており、２ａの方向にスライドし、後方にスライドすることにより使用者は出入りすることができる。

稼働時、ドア部２はチャンバ上部１１の最も左位置にスライドされ、閉じた状態となる。この状態で内部に加圧空気が供給されることにより、ドア部２のエッジ部分が圧力空気によってチャンバ上部１１の内壁に押しつけられ密閉状態が形成される。
チャンバ上部１１のドア部２脇には手すり２８が設けられ、その側部にコントローラ部３が配置されている。コントローラ部３はチャンバ装置を稼働・制御するための制御回路および操作スイッチ部分より構成されている。
チャンバ下部１２の後方には高圧空気を供給する加圧用コンプレッサ４が配置されている。加圧用コンプレッサ４のエアパイプは加圧給気フィルタ６に接続され、加圧用コンプレッサ４で加圧された空気が加圧給気フィルタ６で清浄化され、チャンバ上部１１を循環してきた空気と混合される。加圧給気フィルタ６はチャンバ下部１２の前方側に配置されている。

また、チャンバ下部１２の前方側に空調器５および空調器５の室外機５３が設置されている。空調器５はエバポレータ５１を含んで構成され、さらにチャンバ下部１２の前方側にエバポレータ５１で冷却された高圧の清浄空気をチャンバ上部１１に供給するためのブロア５２が設置されている。
チャンバ上部１１の前端にはブロア５２から供給される冷却清浄加圧空気８ａを導入するためのベーン２６（図２参照）が配置されている。また、チャンバ上部１１の後端に冷却清浄加圧空気排出流９ａを排出するための冷却清浄加圧空気排気口９が設けられている。冷却清浄加圧空気排気口９はチャンバ下部１２が構成する循環空気経路の入り口に繋がる部分であり、仕切板１０の後端部１０ａとチャンバ上部１１の後端の間に形成されている（図２参照）。

ドア用コンプレッサ１３はチャンバ下部１２の後方側に設置され、加圧空気を供給するエアパイプはドア部２に設置されているロッド３１を突出させるためのエアシリンダ３０に接続されている。ロッド３１はドア用コンプレッサ１３からの加圧空気の供給によりレール機構２９のレールに突き当たり、ドア部２のエッジはチャンバ上部１１に具備されているパッキン部に押し当たるため、チャンバ上部の加圧空気は漏洩しないようになる。

図２は冷却清浄空気循環式高気圧エアチャンバの構成例を示したものである。
図２において、エアチャンバ本体１にはチャンバ内部において使用者が入るチャンバ上部１１と、吸気フィルタ７、加圧用コンプレッサ４などの機器が組み込まれているチャンバ下部１２とチャンバ上部と下部を仕切る仕切板１０によって仕切られているのは上述した通りである。この仕切板１０には使用者が横たわった時に十分な快適さが得られるようにマット等が敷かれている。このチャンバ上部１１とチャンバ下部１２の循環空気経路はそれぞれ高気圧空気が加圧されて一定圧の空気が循環している。
一方、加圧を行う加圧用コンプレッサ４，加圧給気フィルタ６，吸気フィルタ７，急速排気弁２０，圧力コントロール（電磁弁）１８，サイレンサ付き絞り弁１９および空調器５の本体はエアパイプによりチャンバ下部１２の循環空気経路と連結しているが、これらは加圧環境下に配置されておらず通常の気圧下に置かれている。

つぎにチャンバ上部１１とチャンバ下部１２との冷却清浄空気の循環についての手段を詳細に説明する。
チャンバ下部１２には加圧用コンプレッサ４が外気からの粉塵・油等を除去することができる吸気フィルタ７を介して加圧用コンプレッサ４内に空気が取り込まれ、加圧用コンプレッサ４で加圧された空気はエアパイプにより急速排気弁２０に連結される。この急速排気弁２０は運転停止後、直ちに加圧用コンプレッサ４からの高圧加熱空気がチャンバ上部１１に流入する事を止めるためのものである。急速排気弁２０はエアパイプによりさらに加圧給気フィルタ６に連結される。加圧用コンプレッサ４で高温に加圧された空気は加圧給気フィルタ６を介してチャンバ上部１１から戻る循環エア１５とエア混合室１６において混合される。循環空気経路にエアパイプによってサイレンサ付き絞り弁１９が接続され、チャンバ上部１１から流入する循環エア１５の一部はチャンバ内の換気を目的としてサイレンサ付き絞り弁１９によって定量排気されている。

エア混合室１６において、加圧用コンプレッサ４によって生成し急速排気弁２０を介した高温加圧空気と循環エア１５とを混合した空気は防塵と同時に混合空気の均一化を高めるため空調フィルタ５４を介して熱交換機であるエバポレータ５１の表面に導入される。このエバポレータ５１を経由した空気はブロア５２によってチャンバ上部１１に送出される。エバポレータ５１内では空調器内にあるエキスパンションバルブで減圧された冷媒がここで気化する。エバポレータ５１は冷媒が蒸発する際に周囲の熱を奪うので、冷えた空気がチャンバ上部１１に入るようになる。同時に循環エア１５と、吸気フィルタ７を通った外気を加圧する加圧用コンプレッサ４からの空気は、防塵と同時に混合空気の均一化を高める空調フィルタ５４を通過することによって清浄化される。

使用者へ流入される冷却清浄高気圧空気の清浄度は、使用される加圧給気フィルタ６と、防塵および混合エアの均一化を高める空調フィルタ５４と、加圧用コンプレッサ４の吸気フィルタ７を適宜選定することにより、チャンバ内の空気清浄度をＩＳＯクラス６程度の空気が得られるように選定することは容易である。
空調フィルタ５４に清浄化に必要なＨＥＰＡフィルタを採用した場合、このＨＥＰＡフィルタは０．３μｍ以上の粒径の粉塵等を９９．７％程度除去できるとされている。ただし、チャンバ内の空気清浄度はクリーンルームのような高度な清浄度にする必要はないことも確かである。さらに、チャンバ内での使用者から排出される身体からの発熱を押さえ、使用者の呼吸による炭酸ガスの濃度を上げないために、循環している加圧空気を一定量排出し、同時に新鮮な冷却清浄空気が流入することで、チャンバ内の使用者が快適に過ごすことが出来るようになる。

エアチャンバ本体１に具備させる空調器のうちエバポレータ５１は加圧空気中での使用が出来なければならないが、それ以外の空調器を構成するコンプレッサ部や、コンデンサ部等は通常大気中に置かれる。このため、エバポレータ５１とチャンバ下部１２との接続において加圧時において加圧空気の漏れが無いように接続端面にパッキン材を置くことで対応できる。エバポレータ５１表面から水を排出させるため、加圧対応オートドレイン５５およびドレイン受け皿５６が具備されている。

加圧用コンプレッサ４の外気取り入れ口２４には調整弁２５を介してエアパイプを酸素発生器２１に連結する場合がある。
高気圧空気中での使用者に対する効果を更にあげるため、供給酸素量をあげる酸素発生器２１を使用する。この酸素発生器２１には加圧が必要な装置と、酸素発生器２１それ自体に高気圧空気と同程度の加圧を具備している装置とがある。この実施の形態では回路選択（１）２２と回路選択（２）２３によっていずれかを選択することが可能である。
酸素発生器２１に加圧が必要な低圧供給の場合、回路選択（１）２２を使用し、調整弁２５に連結される。調整弁２５は供給する酸素量を可変するためのものである。この低圧供給酸素の場合、外気取り入れ口２４に連結されているので、その後は外気と一緒に加圧用コンプレッサ４に取り入れられ、循環エア１５に加えて一定量の酸素が加わった空気となる。酸素発生器２１を用いて一定量の酸素を加える場合の酸素量としては一般に３０％乃至５０％が適切であるとされる。

一方、酸素発生器２１自体に必要な加圧酸素の発生が可能な装置の場合、回路選択（２）２３を用いることにより、直接加圧酸素がチャンバ上部１１にある導入孔３２から供給される。これにより冷却清浄加圧空気供給口８からの加圧空気にこの酸素が混合されて酸素量が増加した冷却清浄空気が使用者の頭部近傍から放出される。この際使用者にあたる空気の向きを可変するためベーン２６を使用することが好ましい。

使用者の頭部近傍から放出された冷却清浄空気はチャンバ上部１１内を循環できるように、チャンバ上部１１の後端部に具備した循環ファン１４によってチャンバ上部１１内を移動する。この際、チャンバ下部１２の後端部に具備した冷却清浄加圧空気排気口９は使用者の足部近傍に具備することが好ましい。チャンバ上部１１から排出された加圧空気はチャンバ下部１２の循環経路に導入され、循環エア１５となってチャンバ上部１１からチャンバ下部１２にわたって循環することが可能になる。冷却清浄空気はチャンバ内に具備された温度センサ（図示しない）による計測値とコントローラ部３（図１Ａ参照）の温度設定値とのずれが生じないように空調器５の作動を制御することによりチャンバ内のエア温度が制御される。

チャンバ上部１１の空気圧を制御するため、チャンバ上部１１内に圧力センサ１７が配置されている。エアチャンバ本体１には常時加圧用コンプレッサ４から一定量の空気が加圧されているので、チャンバ上部１１から一定量排気をするため、絞り弁１９がチャンバ下部１２に接続されているのは上述した通りである。この絞り弁１９の流量を一定にすることにより、チャンバを循環するエアが定量排気される。
使用者の呼吸によって発生する炭酸ガスを排出するにはこのような内部換気、すなわち定量排気が必要になる。定量排気は毎分１０リットルから５０リットル程度の範囲であれば、使用者にとっては快適性が失われないことが明らかになった。
一方、加圧条件、排気条件等によって一定の空気圧に出来なくなる場合が生じる。このため、チャンバ上部１１に具備されている圧力センサ１７を使用することにより、圧力を制御することが可能になる。圧力制御は圧力コントロールである電磁弁１８によって、空気圧が高くなった場合には排気することによって、または空気圧が低くなった場合、排気を停止することにより一定の空気圧に制御することが可能になる。

本発明において、高気圧空気が加圧されるエアチャンバ本体１と空気を加圧するための加圧用コンプレッサ４、空調器５の本体（室外機）などはチャンバ下部１２の大気中に配備されている。このため、加圧用コンプレッサ４や空調器５の冷却ファンやブロアファンなどから発生する騒音が大きければ、チャンバ上部１１での使用者は快適な使用環境を確保できないおそれがある。このため、騒音の遮蔽板や、加圧用コンプレッサ４、ドア用コンプレッサ１３などの固定手段等において、極力騒音が使用者側に伝達しないような手段を講じている。

図２は概略的にエアチャンバ本体１において、チャンバ上部１１とチャンバ下部１２において冷却清浄空気が循環し、清浄化していく様子も模式的に示している。
このうち冷却清浄加圧空気供給口８へ送出される空気の流れは使用者の頭部近傍のチャンバ上部１１のベーン２６を介して流入される。一方、チャンバ下部１２への空気の流れを示す矢印は使用者の足部近傍のチャンバの上部および下部に仕切られた仕切板１０に具備された冷却清浄加圧空気排気口９を経由してチャンバ下部１２に流れていく。この循環エア１５はチャンバ下部１２に配置されている空調フィルタ５４とエバポレータ５１とブロア５２を経由して冷却清浄化した循環エア１５を形成することになる。

エアチャンバ本体１における循環エア１５はチャンバ上部１１の頂上近傍からチャンバ上部１１とチャンバ下部１２との境界近傍に具備された冷却清浄加圧空気排気口９に向かって流れていき、この下降方向への流れを助長するために循環ファン１４を具備することが必要である。

図３は本発明によるエアチャンバ装置を制御する各構造部およびその数値例を説明するための図である。
加圧用コンプレッサによる給気加圧は換気排気に対し数倍の量であり、換気排気は例えば１５Ｌ〜３０Ｌ／分である。
図３（ａ）のチャンバ下部はコンデンサ部（室外機）からエバポレータ部（室内機）を経由しブロアによってチャンバ上部に上述の循環エアが供給されている状態を示している。図３（ｂ）のチャンバ下部は、チャンバ下部の排気口よりチャンバ上部の空気が送り出され、フィルタ（空調フィルタ）を通ってエバポレータを通り、清浄冷却加圧された空気がファン（ブロア）によってチャンバ上部に供給されている状態を示している。図３（ｃ）のチャンバ下部は、室内機で循環エアを冷却する制御では、外気がコンデンサ（室外機）で熱せられ、ファンによって外部に熱が放出されている状態を示している。
以上のようなチャンバ各部の空気の流れによって、チャンバ内の空気をチャンバ上部の後端からチャンバ下部の排気口に繋がる循環空気経路に戻し、その空気の一部を絞り弁で定量排出し、加圧用コンプレッサにより外部より新しい加圧空気を加圧給気フィルタを介してエア混合室に取り入れ、循環するエアと混合し、空調フィルタにより混合空気を清浄化した後、エバポレータにより冷却しブロアによりチャンバ内に供給することによりチャンバ内に清浄冷却高気圧空気を供給しつづけることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態にのみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

１ エアチャンバ本体
２ ドア部
３ コントローラ部
４ 加圧用コンプレッサ
５ 空調器
６ 加圧給気フィルタ
７ 吸気フィルタ
８ 冷却清浄加圧空気供給口
９ 冷却清浄加圧空気排気口
１０ 仕切板
１１ チャンバ上部
１２ チャンバ下部
１３ ドア用コンプレッサ
１４ 循環ファン
１５ 循環エア
１６ エア混合室
１７ 圧力センサ
１８ 圧力コントロール
１９ サイレンサ付き絞り弁
２０ 急速排気弁
２１ 酸素発生器
２２ 回路選択（１）
２３ 回路選択（２）
２４ 外気取り入れ口
２５ 調整弁
２６ ベーン
５１ エバポレータ
５２ ブロア
５３ 室外機
５４ 空調フィルタ（ＨＥＰＡ）
５５ 加圧対応オートドレイン
５６ ドレイン受け皿

Claims (6)

1. 使用者を収容し大気圧より高い気圧状態に維持された密封空間を構成するチャンバ装置において、
   チャンバを上下に分割し、
   チャンバ上部は使用者を収容する空間部であり、
   前記チャンバ上部の前端から高圧の冷却清浄空気をチャンバ上部に供給し、チャンバ上部内を流通させ、前記チャンバ上部の後端から前記チャンバ上部の前端側に空気を戻し循環させる循環空気経路をチャンバ下部に形成し、
   前記チャンバ下部に、前記循環空気経路中に外部空気を加圧した空気を導き、経路中で前記チャンバ上部から戻ってきた循環空気と混合させる空気加圧手段，前記循環空気経路中の空気を清浄する空気清浄化手段および清浄化された空気を冷却する空気冷却手段を配置し、
   前記チャンバ上部から戻ってくる空気に外部からの加圧した空気を混合して清浄冷却した清浄冷却高圧空気を前記チャンバ上部内に流入させることにより、チャンバ上部内へ清浄冷却高圧空気を供給しつづけることを特徴とする冷却清浄空気循環式高気圧エアチャンバ装置。
2. 前記チャンバ上部の前端は高圧冷却清浄空気の供給部であり、該供給部はチャンバに使用者が仰向けに寝た場合の頭部の上方に配置され、チャンバ上部内に使用者にあたる空気の向きを可変するためのベーンを具備し、
   かつ、使用者のチャンバ上部の足部近傍を後端とし、該後端に対応するチャンバ下部の位置に前記循環空気経路につながる高圧冷却清浄空気排気口を具備し、
   前記高圧冷却清浄空気排気口から高圧冷却清浄空気の流出を早めるための循環用ファンを設けたことを特徴とする請求項１記載の冷却清浄空気循環式高気圧エアチャンバ装置。
3. 前記循環空気経路に空調器エバポレータ，混合室，空調エアフィルタ，加圧給気フィルタおよび循環用ファンを具備し、かつ圧力センサを具備し、
   前記循環空気経路内に冷却清浄空気循環式高気圧空気を循環させることを特徴とする請求項１または２記載の冷却清浄空気循環式高気圧エアチャンバ装置。
4. 前記圧力センサはチャンバ上部内部に設けられ、チャンバ下部に絞り弁による定量排気手段を具備し、かつ、圧力センサから得られるチャンバ内気圧と設定圧力が一致するように作動する圧力コントロールを設け、チャンバ内の空気圧を一定に維持することを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の冷却清浄空気循環式高気圧エアチャンバ装置。
5. 前記チャンバは仕切板により分割され、チャンバ上部に使用者が出入りできるためのドア部を具備し、
   前記チャンバ上部の前端から供給される加圧空気はチャンバ上部の底部に向かって流入し、チャンバ上部とチャンバ下部はいずれも高気圧空気が維持されることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の冷却清浄空気循環式高気圧エアチャンバ装置。
6. 前記チャンバの断面形状はかまぼこ形であり、
   チャンバ上部の断面形状は略半円形をなし、チャンバ下部の断面形状は矩形状をなしていることを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の冷却清浄空気循環式エアチャンバ装置。

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