JP2014237105A

JP2014237105A - 酸素濃縮装置

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Publication number: JP2014237105A
Application number: JP2013121965A
Authority: JP
Inventors: 悠揮山仲; Yuki Yamanaka; 昌大北村; Masahiro Kitamura
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2013-06-10
Filing date: 2013-06-10
Publication date: 2014-12-18
Anticipated expiration: 2033-06-10
Also published as: JP6100621B2

Abstract

【課題】酸素濃縮装置に用いられる窒素の吸着剤の劣化の状態を容易に検知できる酸素濃縮装置を提供する。【解決手段】酸素よりも窒素を選択的に吸着する吸着剤を充填した吸着筒４７、４９を１個以上備え、吸着筒４７、４９に対する加圧及び減圧を繰り返して酸素濃縮気体を製造する圧力変動吸着型の酸素濃縮装置１に関するものであり、この酸素濃縮装置１は、自身の動作を制御する電子制御装置７９を備えている。この電子制御装置７９は、加圧及び減圧による酸素濃縮気体の製造の動作の開始又は停止のうち少なくとも一方の回数に基づいて、吸着剤の劣化の程度を検出する。【選択図】図６

Description

本発明は、例えば空気中から窒素を吸着して除去することにより、高濃度の酸素を製造し、その酸素を患者等に供給する酸素濃縮装置に関するものである。

従来より、高濃度の酸素を患者に供給することができる装置として、医療用酸素濃縮装置が在宅酸素療法などに使用されている。この種の酸素濃縮装置としては、例えばコンプレッサによって圧力を高めた空気を、窒素の吸着剤が充填された吸着床（吸着筒）に送り、この吸着筒にて空気中から窒素を吸着除去して酸素濃縮気体（高濃度の酸素を含む気体）を製造する装置（圧力変動吸着型酸素濃縮装置：ＰＳＡ式）が知られている。

また、吸着剤の再生効率を一層高めるために、コンプレッサを利用して吸着筒を真空圧まで減圧する酸素濃縮装置（真空圧力変動吸着型酸素濃縮装置：ＶＰＳＡ式）も知られている。

更に、近年では、酸素濃縮装置の性能の変化をチェックするために、酸素濃縮装置の使用履歴、連続使用時間などを記憶することで、故障解析やオーバーホール時期を容易に把握できる装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００８−１３６６５８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、連続使用時間を計測する為のリアルタイムクロックタイマーが必要であり、操作履歴、動作履歴を記憶し、さらにそれらの情報から故障判定を行なうという複雑な判断が必要となる。

また、酸素濃縮装置における最重要部材の一つである窒素の吸着剤については、長時間しているとその性能が劣化することが知られているが、上述した従来技術では、その劣化を検知する方法について言及されておらず、従来においては、吸着剤の劣化の判定技術が十分に確立されていないのが現状である。

本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、酸素濃縮装置に用いられる窒素の吸着剤の劣化の状態を容易に検知できる酸素濃縮装置を提供することである。

（１）本発明は、第１態様として、酸素よりも窒素を選択的に吸着する吸着剤を充填した吸着床を１個以上備え、前記吸着床に対する加圧及び減圧を繰り返して酸素濃縮気体を製造する圧力変動吸着型の酸素濃縮装置において、前記酸素濃縮装置の動作を制御する制御部（例えばマイコン等の電子制御装置）を備えるとともに、前記制御部は、前記加圧及び減圧による酸素濃縮気体の製造の動作の開始又は停止のうち少なくとも一方の回数をカウントする動作回数カウント手段と、動作回数カウント手段によってカウントされた動作回数値と所定の劣化判定閾値に基づいて、前記吸着剤の劣化の程度を判定する吸着剤劣化判定手段と、を有することを特徴とする。

本発明者等の研究によれば、後述する実験例から明らかなように、酸素濃縮気体の製造の動作の開始又は停止のうち少なくとも一方の回数と、吸着剤の劣化の程度とには、相関関係があることが分かっている。よって、酸素濃縮気体の製造の動作の開始又は停止のうち少なくとも一方の回数から、吸着剤の劣化の程度を検出することができる。

なお、開始又は停止のうち少なくとも一方の回数とは、開始の回数のみ、停止の回数のみ、開始及び停止の両方の回数のいずれかを意味している（以下同様）。
このように、酸素濃縮気体の製造の動作の開始又は停止のうち少なくとも一方の回数から、吸着剤の劣化の程度を検出することができる理由は、酸素濃縮気体の製造の動作の開始時に、即ち窒素の吸着剤に外気を導入する際に、吸着剤に水分が吸着し易く、よって、この水分の吸着によって吸着剤の性能が低下すると考えられる。

なお、本発明における圧力変動吸着型の酸素濃縮装置には、真空圧力変動吸着型の酸素濃縮装置も含まれる。また、吸着剤の劣化の程度の検出には、吸着剤の劣化の有無の検出も含まれる。

（２）本発明は、第２態様として、酸素濃縮装置における前記酸素濃縮気体の製造の動作の開始又は停止が、前記制御部から出力される制御信号に基づいて行われる場合には、該制御信号に基づいて前記回数を計数することを特徴とする。

例えば酸素濃縮装置内部のマイコンによって出力される制御信号により、酸素濃縮気体の製造の動作の開始又は停止が指示される場合には、その動作を指示する制御信号の回数自体を計数することにより、酸素濃縮気体の製造の動作の開始又は停止のうち少なくとも一方の回数を確実に把握することができる。

例えば酸素濃縮装置とは別体のリモコンからの酸素濃縮気体の製造動作の開始や停止の信号を受信した場合でも、酸素濃縮気体の製造の動作の開始又は停止が、酸素濃縮装置内部のマイコンから出力される制御信号により制御される場合は、リモコンからその受信した信号を酸素濃縮装置内部のマイコンに入力し、マイコンにてその入力した回数を計数してもよい。

また、例えばタイマーによって自動的に酸素濃縮気体の製造動作の開始や停止が行われる場合には、タイマーによってマイコンの酸素濃縮気体の製造動作のプログラムが作動した際に、マイコンにてその回数を計数してもよい。

（３）本発明は、第３態様として、前記酸素濃縮装置の外部から、該酸素濃縮装置に対する電源の供給又は停止の操作（例えば電源スイッチのオン・オフのマニュアル操作）があった場合に、前記酸素濃縮気体の製造の動作の開始又は停止を行うように構成された酸素濃縮装置においては、前記電源の供給又は停止のうち少なくとも一方の回数に基づいて、前記吸着剤の劣化の程度を検出することを特徴とする。

通常の酸素濃縮装置は、例えば電源スイッチが押されて電源が供給されると（例えばコンプレッサ等が作動して）酸素濃縮気体の製造の動作が開始されるが、それとは別に、酸素濃縮装置に対する電源の投入のタイミングと、実際に酸素濃縮装置に対して酸素濃縮気体を製造する動作を開始させる指令のタイミングとが異なる装置が考えられる。

従って、ここでは、本発明が適用される装置が、電源を供給する操作がなされると酸素濃縮気体の製造の動作が開示される装置（従って、電源を停止する操作がなされると酸素濃縮気体の製造の動作が停止する装置）であることを例示している。

本第３態様では、酸素濃縮気体の製造の動作の開始又は停止の回数を、酸素濃縮装置に対して電源が供給又は停止された回数自体により計上することで、酸素濃縮気体の製造の動作の開始又は停止のうち少なくとも一方の回数を確実に把握することができる。

実施例１の酸素濃縮装置の操作パネルを示す説明図である。実施例１の酸素濃縮装置の内部構成を示す説明図である。実施例１の酸素濃縮装置の電気的構成を示すブロック図である。実施例１の酸素濃縮装置の電磁弁の動作を示すタイミングチャートである。実施例１の酸素濃縮装置の制御処理を示すフローチャートである。実施例２の酸素濃縮装置の概略構成を示す説明図である。実験例１の実験結果を示すグラフである。実験例２の実験結果を示すグラフである。

以下では、本発明を実施するための形態（実施例）の酸素濃縮装置について説明する。

本実施例では、空気中から窒素吸着剤（以下吸着剤と記す）を用いて窒素を吸着して除去することにより酸素を濃縮し、この高濃度の酸素を含む酸素濃縮気体（酸素濃縮ガス）を患者に対して供給する圧力変動吸着型の医療用酸素濃縮装置（以下酸素濃縮装置と記す）を例に挙げる。

ａ）まず、本実施例の酸素濃縮装置の装置本体の外観について説明する。
図１に示す様に、本実施例の酸素濃縮装置１は、その表面に、操作パネル３を備えている。この操作パネル３には、酸素濃縮装置１の運転／停止をマニュアルで指示する電源スイッチ５、正常運転時に点灯する運転ランプ７、異常発生時に点灯／点滅する異常ランプ９、酸素濃縮気体の流量の設定値をマニュアルにて切り換える流量設定つまみ１１、設定された流量値を示す流量表示器１３、酸素濃縮装置１の使用開始からの積算時間を表示する外部積算時間表示器１５、酸素濃縮気体の濃度の状態を点灯／点滅により表示する酸素濃度ランプ１７、加湿器１８（図２参照）の異常を点灯して表示する加湿器漏れランプ１９、カニューラ（図示せず）の折れの異常を点灯して表示するカニューラ折れランプ２１、酸素濃縮気体の流れの状態を表示する流れ表示ランプ２３などが設けられている。

なお、後述するように、窒素吸着剤（以下単に吸着剤と記す）が劣化してその性能が低下した場合又はその可能性がある場合には、例えば異常ランプ９の点滅によって異常の発生を報知するとともに、例えば流量表示器１３を用いて、異常の内容を示す数値等（例えば異常コード）を表示することができる。

ｂ）次に、本実施例の酸素濃縮装置１の内部構成について説明する。
図２に示す様に、酸素濃縮装置１の筐体２５内には、空気取入口２７及び防塵フィルタ２９を介して周囲の空気が導入され、導入された空気は、吸気フィルタ３１及び吸気マフラ３３を介してコンプレッサ３５に吸入される。

コンプレッサ３５は、モータ３７の回転により、吸入空気を圧縮して高圧空気を生成し、生成された高圧空気は、チェック弁３９、４１、電磁弁である給気弁（第１給気弁４３、第２給気弁４５）を介して、一対の吸着床である吸着筒（第１吸着筒４７、第２吸着筒４９）に供給される。

給気弁４３、４５から吸着筒４７、４９に至る高圧空気の供給経路には、それぞれ電磁弁である排気弁（第１排気弁５１、第２排気弁５３）が接続されており、各排気弁５１、５３の開弁時には、ガス排気部５４を介して、各吸着筒４７、４９を大気に開放できる。

吸着筒４７、４９には、空気中の窒素を優先的に吸着して酸素を分離するゼオライト系の前記吸着剤が充填されている。
そして、各排気弁５１、５３が閉弁状態にあるとき、各チェック弁３９、４１及び各給気弁４３、４５を介して、コンプレッサ３５から高圧空気が供給されると、前記吸着剤は供給された空気中から窒素を吸着して酸素濃縮気体を生成し、この酸素濃縮気体は各チェック弁５５、５７を介して製品タンク５９側に送出される。

なお、吸着筒４７、４９からチェック弁５５、５７に至る酸素濃縮気体の吐出経路には、両吸着筒４７、４９の吐出側を連通する連通路６１が設けられ、その連通路６１には、オリフィス６３、６５を介して電磁弁からなるパージ弁６７が設けられている。

また、製品タンク５９の下流側には、酸素濃縮気体の圧力を調節する圧力調節器６９が設けられ、圧力調節器６９で調圧された酸素濃縮気体は、流量設定器７１によって流量が設定された後に、加湿器１８まで送られ、加湿器１８にて加湿された後、カニューラ接続部７９に供給される。

更に、酸素濃縮気体の排出経路には、酸素濃縮気体の酸素濃度を検出する酸素センサ７５と、酸素濃縮気体の流量を検出する流量センサ７７が設けられている。
ｃ）次に、酸素濃縮装置１を制御する電子制御装置について説明する。

図３に示す様に、本実施例では、電子制御装置７９は、周知のマイクロコンピュータ（マイコン）８１や、各種のデータを記録するメモリ（例えば電源のバックアップがなくてもデータを保持できるＥＥＰＲＯＭ）８３を備え、その入力部８５には、電源スイッチ５、酸素センサ７５、流量センサ７７などが接続されている。

また、マイコン８１の出力部８７には、ブザー（又はスピーカ）８９、運転ランプ７、異常ランプ９、流量表示器１３、外部積算時間表示器１５、酸素濃度ランプ１７、加湿器漏れランプ１９、カニューラ折れランプ２１、流れ表示ランプ２３が接続されている。更に、出力部８７には、モータ３７、給気弁４３、４５、排気弁５１、５３、パージ弁６７等が接続されている。

このうち、電源スイッチ５は、その押し下げ動作のたびに、酸素濃縮装置１（従って電子制御装置７９）に対する電源の供給が開始（オン）・停止（オフ）されるいわゆるトグルスイッチである。

ｄ)次に、酸素濃縮装置１にて行われる各種の動作について説明する。
ここでは、第１給気弁４３、第２給気弁４５、第１排気弁５１、第２排気弁５３、パージ弁６７は、通電時には開となり、非通電時には閉となる常閉弁として説明するので、酸素濃縮装置１に電源が供給されていない場合には、これらの電磁弁は閉じている。なお、これ以外に、常開弁を用い、酸素濃縮装置１に電源が供給されていない場合には、これらの電磁弁を開いているようにしてもよい。

（1）酸素濃縮気体を製造する基本的な動作
本実施例の酸素濃縮装置１では、基本的に、第１吸着筒４７及び第２吸着筒４９における加圧・減圧を交互に繰り返すことにより、酸素の濃縮及び吸着剤の再生を行う。

例えば第１吸着筒４７に関しては、第１給気弁４３を開くとともに第１排気弁５１を閉じ、コンプレッサ３５により第１吸着筒４７に圧縮空気を送りこみ、吸着剤に窒素を吸着させて酸素を濃縮する（吸着工程）。一方、第２吸着筒４９に関しては、第２給気弁４５を閉じるとともに第２排気弁５３を開き、第２吸着筒４９を大気側に接続し、吸着剤に吸着した窒素が減圧とともに排出されるようにする（再生工程）。

そして、この吸着工程と再生工程とを、各両吸着筒４７、４９において、所定時間毎に交互に切り換えるようにする。
この様にして、第１、第２吸着筒４７、４９により、加圧時には酸素だけを抽出し、その酸素濃縮気体を、下流の製品タンク５９、圧力調節器６９、流量設定器７１、加湿器１８、カニューラ接続部７３を介して、外部（従って患者）に供給する。

(2)電源スイッチ５のオン・オフに関する動作
本実施例では、上述した電源スイッチ５のオン・オフによって、酸素濃縮装置１への電力の供給が開始又は停止されるとともに、酸素濃縮気体の製造の動作も開始又は停止に切り替えられる。

具体的には、酸素濃縮装置１の停止中（電源オフ時）に、電源スイッチ５が押されると、酸素濃縮装置１に電力が供給されるとともに、（電子制御装置７９に記憶された）所定の動作開始の手順に従って、例えばコンプレッサ３５等が作動して、酸素濃縮気体を生成する動作が開始される。

一方、酸素濃縮装置１の運転中（電源オン時）に、電源スイッチ５が押されると、（電子制御装置７９に記憶された）所定の動作終了の手順に従って、コンプレッサ３５等が停止して、酸素濃縮気体を生成する動作が終了するとともに、酸素濃縮装置１への電力の供給が停止される。

なお、電源スイッチ５には、周知のオフディレイタイマ回路が接続されており、電源スイッチ５によって電源がオフされる場合には、電源スイッチ５が押されてから所定時間経過してから、即ち所定の運転を停止する際の動作が完了してから、電源の供給が停止される。

特に、本実施例では、電源スイッチ５が押されて電源が供給される場合には、電子制御装置７９にも電源が供給されるとともに、酸素濃縮気体の製造が開始されるので、後述するように、この電源スイッチ５のオンに伴う酸素濃縮気体の製造の動作の開始の回数を計数する。

例えば、電源スイッチ５がオンされると、電子制御装置７９による酸素濃縮気体の製造の制御等が開始されるので、例えばコンプレッサ３５のモータ３７を始動させる制御信号の出力を（電子制御装置７９自身が）検知し、その検知した回数を、「酸素濃縮気体を製造する動作の開始の回数（以下製造動作開始回数と記す）」として、電子制御装置７９のメモリ８３に記憶する。

一方、電源スイッチ５が押されて電源が停止される場合には、酸素濃縮気体の製造が停止されるので、この電源スイッチ５のオフに伴う酸素濃縮気体の製造の動作の停止の回数を計数する。

例えば、電源スイッチ５のオフから実際に電源が停止されるまでには、若干の余裕があり、その間に、電子制御装置７９では酸素濃縮気体の製造を停止させる制御が行われるので、例えばコンプレッサ３５のモータ３７を停止させる制御信号の出力を（電子制御装置７９自身が）検知し、その検知した回数を、「酸素濃縮気体を製造する動作の停止の回数（以下製造動作停止回数と記す）」として、電子制御装置７９のメモリ８３に記憶する。

(3)電源スイッチ５のオン・オフに伴う酸素濃縮気体の製造の開始又は停止の動作
酸素濃縮装置１に対して電源が供給されていない場合には、コンプレッサ３５が停止しており、第１給気弁４３、第２給気弁４５、第１排気弁５１、第２排気弁５３、パージ弁６７には通電がされておらず、閉の状態である。

この状態で、電源スイッチ５が押されると、電子制御装置７９に電力が供給されるとともに、酸素濃縮気体を製造する動作が開始される。
具体的には、コンプレッサ３５（即ちそのモータ３７）を作動させてから、例えば第１吸着筒４７に圧縮空気を供給する場合には、図４に示すように、第１排気弁５１はオフ（閉）の状態で、時刻ｔ１に第１給気弁４３をオン（開）する。それとともに、第２給気弁４５はオフ（閉）の状態で、（第１給気弁４３の開より若干遅らせて）時刻ｔ２に第２排気弁５３をオン（開）する。なお、パージ弁６７は、第１給気弁４３の開の途中でオン（開）する。

従って、この際に、例えばコンプレッサ３５の作動開始に伴って、後述する「製造動作開始回数」を示すカウンタＡがアップされる。
その後、第２吸着筒４９に圧縮空気を供給する際には、時刻ｔ４に第２排気弁５３をオフ（閉）とした後に、時刻ｔ５に第２給気弁４５をオン（開）する。それとともに、第１給気弁４３をオフ（閉）し、それより若干遅らせて、時刻ｔ７に第１排気弁５１をオン（開）とする。以後、運転中は、図示するような動作を繰り返す。

一方、電源スイッチ５が再度押されると、酸素濃縮気体を製造する動作が停止するとともに、所定時間経過後に電子制御装置７９に対する電源の供給も停止される。
この運転の停止時には、コンプレッサ３５の動作を停止し、それとともに、一端全ての電磁弁を開としてガス流路を開放し、所定時間後に、全ての電磁弁を閉とし、その後、電源の供給をオフする。

従って、この際に、例えばコンプレッサ３５の作動停止に伴って、後述する「製造動作停止回数」を示すカウンタＢがアップされる。
（4）吸着剤の劣化を検出する動作
次に、本実施例の要部である吸着剤の劣化を検知するための動作について説明する。

この吸着剤の劣化の検知は、後述する実験例から明らかなように、電源スイッチ５が押された回数、従って、「製造動作開始回数」及び／又は「製造動作停止回数」と吸着剤の劣化の程度とに相関関係があるので、これらの回数に基づいて、吸着剤の劣化を検知するものである。

具体的には、図５のフローチャートに示すように、所定時間毎に、ステップ（Ｓ）１００にて、メモリ８３に記憶されている、「製造動作開始回数」を示すカウンタＡのカウンタ値ＡＴと、「製造動作停止回数」を示すカウンタＢのカウンタ値ＢＴとを読み出す。

次に、ステップ１１０にて、前記カウンタ値ＡＴとカウンタ値ＢＴとを合計し、その合計値ＧＴを算出する。
次に、ステップ１２０にて、カウンタの合計値ＧＴが、吸着剤の劣化を示す閾値（判定値）Ｓを上回るか否かを判定する。ここで肯定判断されるとステップ１３０に進み、一方否定判断されると一旦本処理を終了する。

ステップ１３０では、吸着剤が劣化していると判断されたので、そのことを、表示や音などによって報知し、一旦本処理を終了する。
なお、カウンタＡ、カウンタＢは、例えば吸着剤の交換時に、作業者等が電子制御装置７９にアクセスしてクリアすることができる。

ｅ）次に、本実施例の効果を説明する。
後述する実験例から明らかなように、酸素濃縮気体の製造の動作の開始又は停止のうち少なくとも一方の回数と、吸着剤の劣化の程度とには、相関関係があることが分かっている。よって、例えば酸素濃縮気体の製造の動作の開始及び停止の回数（合計値ＧＴ）から、吸着剤の劣化の程度を検出することができる。

また、本実施例では、連続使用時間を計測する為のリアルタイムクロックタイマーを使用しなくても、また、操作履歴、動作履歴を記憶しなくても、さらにそれらの情報から故障判定を行わなくても、吸着材の劣化の程度を容易に検出できるという利点がある。

なお、酸素濃縮気体の製造の動作の開始の回数と停止の回数とは、通常同じ回数であるので、どちらか一方の回数からでも、同様に吸着剤の劣化を検出することができる。
また、酸素濃縮気体の製造の動作の停止期間が短い場合、例えば停止直後に作動させるなどの短時間（例えば１分以内）の動作の場合には、実質的に酸素濃縮装置１の連続した動作とほぼ同様であり、吸着材の劣化への影響はほぼ無いと考えられるので、その短期間のオン・オフの動作の場合には、その回数を計数しないようにしてもよい。

次に実施例２について説明するが、前記実施例１と同様な内容に説明は省略する。
図６に示すように、本実施例の酸素濃縮装置１０１は、実施例１と同様に、電源スイッチ１０３、電子制御装置１０５、コンプレッサ１０７等を備えている。

特に本実施例では、電灯線などの外部からの電力の供給が停止された場合にも、電子制御装置１０５に電力を供給するバッテリ１０９を備えている。
更に、本実施例では、無線による操作が可能なリモコン１１１を備えており、リモコンの電源スイッチ１１３によって、酸素濃縮装置１０１の（酸素濃縮気体を製造する）動作の開始や運転を指示することができる。

詳しくは、例えば酸素濃縮装置１０１に対して電灯線から電力が供給されていない場合には、バッテリ１０９によって電子制御装置１０５は機能しているので、その時に、例えば酸素濃縮装置１０１の電源スイッチ１０３（又はリモコン１１１の電源スイッチ１１３）が押されると、そのことを示す信号、即ち酸素濃縮気体の製造の開始を指示する信号が電子制御装置１０５に入力される。

従って、その信号に基づいて、電子制御装置１０５は、コンプレッサ１０７や各種の電磁弁を制御して、酸素濃縮気体を製造する。
それとともに、この信号の入力の回数（即ち酸素濃縮装置１０１の製造動作の開始の回数）を、前記カウンタＡにカウントする。

また、酸素濃縮装置１０１によって酸素濃縮気体が製造されているときに、再度、電源スイッチ１０３（又は電源スイッチ１１３）が押されると、その信号（即ち酸素濃縮気体の製造の停止を指示する信号）が電子制御装置１０５に入力される。

従って、その信号に基づいて、電子制御装置１０５は、コンプレッサ１０７や各種の電磁弁を制御して、酸素濃縮気体の製造を停止する。
それとともに、この信号の入力の回数（即ち酸素濃縮装置１０１の製造動作の停止の回数）を、前記カウンタＢにカウントする。

従って、前記カウンタＡのカウンタ値ＡＴ及び前記カウンタＢのカウンタ値ＢＴを用いて、前記実施例１と同様な吸着剤の劣化検出のルーティンによって、吸着剤の劣化を検出することができる。

なお、他の応用例として、バッテリ１０９を備えていない構成とし、酸素濃縮装置１０１の製造動作が停止している場合でも、電灯線から、電子制御装置１０５等が待機電源の供給を受けるように構成してもよい。

また、電子制御装置１０５には、常時電源が供給されているので、タイマー等からの信号によって、自動的に酸素濃縮気体の製造の開始や停止を行ってもよい。この場合には、タイマーからの信号を、酸素濃縮気体の製造の開始や停止の回数を計数する信号として用いてもよい。
＜実験例＞
次に、本発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。

（実験例１）
本実験例１は、前記実施例１と同様な酸素濃縮装置を用い、その電源スイッチのオン・オフの回数、即ち「酸素濃縮気体の製造を開始する動作の回数」及び「酸素濃縮気体の製造を停止する動作の回数」と、吸着剤の吸着性能との関係を調べたものである。

この実験では、１回の（酸素濃縮気体を製造している時間に対応する）酸素濃縮装置に電源を供給している時間（電源投入時間）と、１回の（酸素濃縮気体を製造していない時間に対応する）酸素濃縮装置に電源を供給していない時間（電源停止期間）とを１サイクルと定義し、下記の条件（稼働条件）にて、本サイクルを連続的に繰り返す簡潔運転を行い、図７に示すタイミングで吸着剤の性能を評価した。

その結果を図７に示すが、横軸は電源投入と電源停止の回数の合計を示している。ここで、稼働率とは、電源停止時間と電源投入時間の合計時間に対する電源投入時間の割合である。また、下記の各稼働条件では、電源停止期間はいずれの条件でも同じ時間とし、電源投入期間を変更した。

稼働条件Ａ・・（稼働率５．３％）
稼働条件Ｂ・・（稼働率２５％）
稼働条件Ｃ・・（稼働率５０％）
稼働条件Ｄ・・（稼働率７５％）
なお、吸着性能は、一定圧力条件下における吸着剤への窒素の吸着量の測定によって求めたものであり、酸素濃縮装置の使用開始における吸着性能を１００％としている。

図７から明らかなように、稼働率にかかわらず、電源投入及び電源停止の回数と吸着剤の吸着性能は対応していることが分かる。よって、電源投入及び電源停止の回数から吸着剤の吸着性能（従って吸着剤の劣化の程度）を検知できることが分かる。

（実験例２）
実験例２は、前記実験例１と同様な装置及び同様な稼働条件にて、稼働時間（電源投入の合計時間）と吸着性能との関係を調べたものである。この結果を、図８に示す。

図８から明らかなように、稼働時間が増加すると吸着性能が低下するが、稼働率によって吸着性能の変化の状態は異なっている。
従って、単に稼働時間から吸着性能を推定することができないことが分かる。つまり、実際には、稼働時間や稼働回数は使用状態によって毎回変化するので、単に稼働時間だけから吸着剤の劣化を検出できないことが分かる。

尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
（１）例えば、本発明は、真空圧力変動吸着型の酸素濃縮装置に適用できることは勿論である。
（２）前記実施例１では、ある判定値Ｓによって、吸着剤の劣化の有無を判定したが、判定値Ｓを複数設けて、吸着剤の劣化の程度を段階的に検出してもよい。
（３）酸素濃縮気体の製造の開始や停止の回数は、上述の様に、例えばコンプレッサ（従ってモータ）の運転の開始や停止を指示する信号が出力された回数、リモコン等からの電源スイッチのオン・オフを指示する信号、タイマーの信号などによって計数してもよいが、それ以外でも、酸素濃縮装置の運転状態と停止状態を識別可能な手段を用いて回数を計数してもよい。

１、１０１…酸素濃縮装置
５、１０３、１１３…電源スイッチ
４７、４９…吸着筒
３５、１０７…コンプレッサ
７９、１０５…電子制御装置

Claims

酸素よりも窒素を選択的に吸着する吸着剤を充填した吸着床を１個以上備え、前記吸着床に対する加圧及び減圧を繰り返して酸素濃縮気体を製造する圧力変動吸着型の酸素濃縮装置において、
前記酸素濃縮装置の動作を制御する制御部を備えるとともに、
前記制御部は、前記加圧及び減圧による酸素濃縮気体の製造の動作の開始又は停止のうち少なくとも一方の回数をカウントする動作回数カウント手段と、
前記動作回数カウント手段によってカウントされた動作回数値と所定の劣化判定閾値に基づいて、前記吸着剤の劣化の程度を判定する吸着剤劣化判定手段と、
を有することを特徴とする酸素濃縮装置。
酸素濃縮装置における前記酸素濃縮気体の製造の動作の開始又は停止が、前記制御部から出力される制御信号に基づいて行われる場合には、該制御信号に基づいて前記回数を計数することを特徴とする請求項１に記載の酸素濃縮装置。
前記酸素濃縮装置の外部から、該酸素濃縮装置に対する電源の供給又は停止の操作があった場合に、前記酸素濃縮気体の製造の動作の開始又は停止を行うように構成された酸素濃縮装置においては、前記電源の供給又は停止のうち少なくとも一方の回数に基づいて、前記吸着剤の劣化の程度を検出することを特徴とする請求項１に記載の酸素濃縮装置。