JP2020168088A - 酸素濃縮装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用中の携帯ユニットを定置ユニットに装着したときに酸素濃縮気体の排出が途切れることを抑制しつつ、携帯ユニット側の吸着筒内を減圧する。【解決手段】酸素濃縮装置１は、携帯ユニット３と、定置ユニット５と、制御部７とを備える。制御部７は、携帯ユニット３が第１動作を行っている状態において携帯ユニット３が定置ユニット５に装着された場合に、吸着筒５５の第１動作を止めた上で、減圧動作状態に切り替え、減圧動作状態を維持している期間に、定置ユニット５に第２動作を開始させる。【選択図】図２

Description

本発明は酸素濃縮装置に関するものである。

従来、空気中の酸素を濃縮して酸素濃縮気体を生成する酸素濃縮装置が知られている。この酸素濃縮装置の一種として、特許文献１には、携帯ユニットとこの携帯ユニットが装着及び離脱される定置ユニットとを備えた酸素濃縮装置が開示されている。

携帯ユニットは、酸素よりも窒素を優先的に吸着する吸着剤が充填された吸着筒を備えており、吸着筒によって酸素濃縮気体を生成し、供給経路を介して排出し得る。定置ユニットは、携帯ユニットが装着された状態において、空気中の酸素を濃縮して酸素濃縮気体を生成し得るとともに、酸素濃縮気体を携帯ユニットに供給し得る。携帯ユニットにおいて、吸着筒と供給経路との間には、三方弁が設けられている。この三方弁は、携帯ユニットが定置ユニットから離脱された状態では携帯ユニットで生成された酸素濃縮気体を排出する携帯ルートを形成し、携帯ユニットが定置ユニットに装着された状態では定置ユニットから携帯ユニットに供給された酸素濃縮気体を排出する定置ルートを形成する。

特開２００７−１１７６５０号公報

特許文献１が開示する酸素濃縮装置では、使用中の携帯ユニットが定置ユニットに装着された場合、携帯ルートから定置ルートに切り替えられ、定置ユニット側で生成した酸素濃縮気体が携帯ユニット側から排出されるようになる。このとき、この酸素濃縮装置は、酸素濃縮気体が連続的に排出されるように、ルートを切り替える直前までは携帯ユニットで生成した酸素濃縮気体を排出させ、ルートを切り替えた直後に定置ユニットで生成した酸素濃縮気体を排出させることが好ましい。

他方、吸着筒に充填された吸着剤は、窒素だけでなく、水分も吸着する性質を有しているため、吸着筒内を圧縮した状態のまま放置しておくと、吸着剤が吸着した水分によって吸着剤の性能が劣化するおそれがある。このため、この酸素濃縮装置では、酸素濃縮気体の生成を停止した後に吸着筒内を減圧して、吸着筒内の水分を放出させることが好ましい。この酸素濃縮装置では、吸着筒内の減圧方法として、上述した供給経路を介して圧縮空気を排出させることが考えられる。しかし、この酸素濃縮装置では、ルートを切り替える直前まで携帯ユニットで酸素濃縮気体を生成していると、ルートが切り替えられることによって、携帯ユニットの吸着筒内の圧縮空気を供給経路から排出させることができなくなるという事情がある。

本発明は、上述した課題の少なくとも一つを解決するためになされたものであり、使用中の携帯ユニットを定置ユニットに装着したときに酸素濃縮気体の排出が途切れることを抑制しつつ、携帯ユニット側の吸着筒内を減圧し得る技術を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の酸素濃縮装置は、
第１取込口から取り込んだ空気中の酸素を濃縮して出口から排出する第１動作を行う携帯ユニットと、
前記携帯ユニットが装着及び離脱されるとともに、前記携帯ユニットが装着された状態において、第２取込口から取り込んだ空気中の酸素を濃縮して供給口から前記携帯ユニットに供給する第２動作を行う定置ユニットと、
前記携帯ユニットに前記第１動作を行わせ、前記定置ユニットに前記第２動作を行わせる制御部と、
を備える酸素濃縮装置であって、
前記携帯ユニットは、
前記第１取込口から取り込まれた空気を圧縮して送り出すコンプレッサと、
前記コンプレッサから送り込まれた圧縮空気が導入されるとともに酸素よりも窒素を優先的に吸着する吸着剤が筒内に配置された吸着筒を備え、酸素を濃縮して酸素濃縮気体を排出する酸素濃縮部と、
前記酸素濃縮部から前記出口へと前記酸素濃縮気体を流す流路である第１流路と、
前記第１流路から分岐した流路である分岐流路と、
前記分岐流路に通じる導入口を備える第１接続部と、
前記筒内の気体を排出して前記筒内を減圧する減圧動作状態と、前記筒内への前記圧縮空気を導入させる導入動作状態とを切り替える減圧動作部と、
を有し、
前記第１動作は、前記減圧動作部による前記減圧動作状態と前記導入動作状態を交互に実行する動作を含んでおり、
前記定置ユニットは、前記供給口を備えるとともに前記携帯ユニットが前記定置ユニットに装着されているときに前記第１接続部に接続される第２接続部を有し、
前記制御部は、前記携帯ユニットが前記第１動作を行っている状態において前記携帯ユニットが前記定置ユニットに装着された場合に、前記吸着筒の前記第１動作を止めた上で、前記減圧動作状態に切り替え、前記減圧動作状態を維持している期間に、前記定置ユニットに前記第２動作を開始させる。

この構成によれば、ユーザが携帯ユニットから酸素を吸入している状態で、携帯ユニットが定置ユニットに装着された場合に、吸着筒の第１動作を止めた上で、吸着筒の筒内を減圧することができる。よって、この減圧に伴い、吸着筒内の水分を抜くことができ、水分の残留に起因する吸着剤の劣化を抑制し得る。しかも、吸着筒の筒内を減圧している期間に定置ユニットからの酸素供給を行うことができるため、使用者に対する酸素濃縮気体の供給を途切れにくくすることができる。

本発明によれば、使用中の携帯ユニットを定置ユニットに装着したときに酸素濃縮気体の排出が途切れることを抑制しつつ、携帯ユニット側の吸着筒内を減圧することができる。

図１は、携帯ユニットが定置ユニットから離脱された状態における酸素濃縮装置を概念的に例示した外観斜視図である。 図２は、第１実施形態における酸素濃縮装置の内部構成を概念的に例示した説明図である。 図３は、第１実施形態における装着時処理の流れを例示したフローチャートである。

１．第１実施形態
１−１．酸素濃縮装置１の構成
第１実施形態の酸素濃縮装置１は、外部から取り込んだ空気から酸素を濃縮して酸素濃縮気体を排出する装置である。酸素濃縮装置１から排出された酸素濃縮気体は、例えば図示しないカニューラを介してユーザに供給される。なお、以下では、図１の紙面上下方向を酸素濃縮装置１の上下方向として説明する。

酸素濃縮装置１は、図１及び図２に示すように、携帯ユニット３と、定置ユニット５と、制御部７とを備える。

携帯ユニット３は、携帯型の酸素濃縮器であり、定置ユニット５よりも小さい箱状をなしている。携帯ユニット３は、例えば自身の内部に設けられた電池を駆動源として駆動する。携帯ユニット３は、第１取込口４０から取り込んだ空気中の酸素を濃縮して酸素濃縮気体を出口４２から排出する第１動作を行い得る（図２参照）。携帯ユニット３は、定置ユニット５に対し装着及び離脱し得る構成となっている。

定置ユニット５は、定置型の酸素濃縮器であり、携帯ユニット３よりも大きい箱状をなしている。定置ユニット５は、例えば商用電源を駆動源として駆動する。定置ユニット５は、第２取込口１４０から取り込んだ空気中の酸素を濃縮して、供給口１１５から携帯ユニット３に対して酸素濃縮気体を供給する第２動作を行い得る（図２参照）。携帯ユニット３は、定置ユニット５から供給された酸素濃縮気体を出口４２から排出し得る。なお、定置ユニット５は、携帯ユニット３よりも酸素供給能力が大きくなるように構成されている。

携帯ユニット３は、第１接続部１０と、第３接続部１２とを備える。第１接続部１０は、後述する定置ユニット５の第２接続部１１０に接続される部分であり、例えば管状の継手として構成されている。第１接続部１０は、切替弁１８（図２参照）を有しており、第２接続部１１０と接続されていない状態では、自身の内側に形成された導入口１５が閉塞された状態で維持され、第２接続部１１０と接続された状態では、導入口１５が開放された状態で維持される。第１接続部１０の導入口１５は、第１接続部１０と第２接続部１１０が接続された状態では、第２接続部１１０の内側に形成された供給口１１５と連通した状態となる。このため、携帯ユニット３は、第１接続部１０を介して、定置ユニット５から供給された酸素濃縮気体を取り込むことができる。第３接続部１２は、後述する定置ユニット５の第４接続部１１２に電気的に接続される部分である。第３接続部１２は、例えばコネクタとして構成されている。

定置ユニット５は、第２接続部１１０と、第４接続部１１２とを備える。第２接続部１１０は、携帯ユニット３の第１接続部１０と接続される部分であり、例えば管状の継手として構成されている。第２接続部１１０は、供給口１１５を備える。供給口１１５は、第１接続部１０が第２接続部１１０と接続された場合に導入口１５と連通した状態となる。定置ユニット５は、第２接続部１１０を介して、自身が生成した酸素濃縮気体を携帯ユニット３に供給することができる。第４接続部１１２は、携帯ユニット３の第３接続部１２と電気的に接続される部分である。第４接続部１１２は、例えばコネクタとして構成されている。

定置ユニット５には、携帯ユニット３が収容される凹部５Ａが形成されている。凹部５Ａは、上方に開口した形態をなしている。上述した第２接続部１１０及び第４接続部１１２の各々は、凹部５Ａの底面部に設けられており、接続される部分が凹部５Ａの底面部から上方に突出した状態で配置されている。上述した第１接続部１０及び第３接続部１２の各々は、携帯ユニット３の下面部に設けられており、携帯ユニット３の下方側の空間を臨む状態で配置されている。

携帯ユニット３は、凹部５Ａ内に収容されることで定置ユニット５に装着され、凹部５Ａから取り出されることで定置ユニット５から離脱される。携帯ユニット３が定置ユニット５に装着された状態では、第１接続部１０が第２接続部１１０に接続された状態となり、且つ第３接続部１２が第４接続部１１２に接続された状態となる。逆に、携帯ユニット３が定置ユニット５から離脱された場合には、第１接続部１０が第２接続部１１０から外れるとともに、第３接続部１２が第４接続部１１２から外れる。

１−２．酸素濃縮装置１の内部構成
次に、図２を用いて、酸素濃縮装置１の内部構成について説明する。

（携帯ユニット３）
携帯ユニット３には、空気を取り込む第１取込口４０と、酸素濃縮気体を排出する出口４２と、空気から分離された窒素を排出する排気口４４と、定置ユニット５から排出された酸素濃縮気体を取り込む導入口１５とが形成されている。携帯ユニット３は、取込口側流路９０と、第１流路９２と、排気流路９４と、バイパス流路９６と、分岐流路９８とを備える。携帯ユニット３は、吸気フィルタ５０と、コンプレッサ５２と、酸素濃縮部５４と、少なくとも１つ（本実施例では２つ）の逆止弁５６と、製品タンク５８と、同調弁６０と、流量センサ６２と、酸素センサ６４と、バクテリアフィルタ６６と、少なくとも１つの三方弁６８（本実施例では２つ）と、排気バッファ７０と、パージ弁７２と、流量調整部７４とを備える。

取込口側流路９０は、第１取込口４０から取り込んだ空気を酸素濃縮部５４に供給する流路である。取込口側流路９０は、途中で分岐しており、酸素濃縮部５４が備える吸着筒５５の各々に対して個別に接続されている。取込口側流路９０における分岐前の流路には、第１取込口４０側から順に吸気フィルタ５０、コンプレッサ５２が設けられている。

コンプレッサ５２は、第１取込口４０と酸素濃縮部５４との間に介在しており、第１取込口４０から取り込んだ空気を圧縮して酸素濃縮部５４側に排出し得る。

酸素濃縮部５４は、第１取込口４０から取り込んだ空気から酸素を濃縮して酸素濃縮気体を排出する機能を有する。酸素濃縮部５４は、少なくとも１つ（本実施例では２つ）の吸着筒５５を備える。吸着筒５５の各々は、コンプレッサ５２から送り込まれた圧縮空気が導入されるとともに、酸素よりも窒素を優先的に吸着する吸着剤が筒内に配置された構成をなしている。吸着剤は、例えば加圧されると空気中の窒素を酸素に優先して吸着し、減圧されると吸着した窒素を放出して吸着剤の再生を行うゼオライト系の窒素吸着剤である。酸素濃縮部５４は、吸着筒５５によって酸素濃縮気体を生成し、生成した酸素濃縮気体を第１流路９２に排出する。また、吸着剤は、筒内に圧縮空気が導入された場合に、空気中の窒素だけでなく水分も吸着し、筒内が減圧された場合に、窒素とともに吸着した水分も放出する性質を有する。

第１流路９２は、酸素濃縮部５４から出口４２へと酸素濃縮気体を流す流路である。第１流路９２は、吸着筒５５の各々に対して個別に接続されており、出口４２に向かう途中で合流して１本の流路となっている。

第１流路９２における合流前の流路には、吸着筒５５の各々に対応して逆止弁５６が設けられている。逆止弁５６は、酸素濃縮部５４側から出口４２側への気体の流入を許容する一方、出口４２側から酸素濃縮部５４側への気体の流入を遮断する機能を有する。

第１流路９２における合流後の流路には、酸素濃縮部５４側から順に、製品タンク５８、同調弁６０、流量センサ６２、酸素センサ６４、バクテリアフィルタ６６が設けられている。製品タンク５８は、酸素濃縮部５４が排出した酸素濃縮気体を蓄える容器である。同調弁６０は、ユーザの呼吸に同調して、第１流路９２を開放する状態と閉塞する状態とに切り替わる弁である。同調弁６０は、制御部７に電気的に接続されており、制御部７から与えられる制御信号に応じて第１流路９２を開閉する。より具体的には、同調弁６０は、駆動電力が与えられていない状態では第１流路９２を閉塞した状態となり、駆動電力が与えられている状態では第１流路９２を開放した状態となる。酸素センサ６４は、第１流路９２を流れる気体の酸素濃度を検知するセンサであり、検知した酸素濃度を示す情報を制御部７に出力する。バクテリアフィルタ６６は、バクテリアの通過を阻止するフィルタである。

上述した取込口側流路９０における分岐後の各々の流路には、吸着筒５５の各々に対応して三方弁６８が設けられている。三方弁６８の各々は、排気流路９４に接続されており、排気流路９４を介して排気口４４に接続されている。排気流路９４には、排気バッファ７０が設けられている。三方弁６８の各々は、コンプレッサ５２と自身に対応する吸着筒５５との間の流路を開放し、且つ自身に対応する吸着筒５５と排気口４４との間の流路を閉塞する第１状態となり得る。また、三方弁６８の各々は、コンプレッサ５２と自身に対応する吸着筒５５との間の流路を閉塞し、且つ自身に対応する吸着筒５５と排気口４４との間の流路を開放する第２状態となり得る。三方弁６８は、制御部７と電気的に接続されており、制御部７から制御信号が与えられることで、第１状態と第２状態とに切り替わる。より具体的には、三方弁６８は、駆動電力が与えられていない状態では第１状態となり、駆動電力が与えられている状態では第２状態となる。

バイパス流路９６は、吸着筒５５の各々の出口４２側同士を接続する流路である。バイパス流路９６には、パージ弁７２と、一対の流量調整部７４，７４が設けられている。パージ弁７２は、バイパス流路９６を開放する状態と閉塞する状態とに切り替わる弁である。パージ弁７２は、制御部７と電気的に接続されており、制御部７から制御信号が与えられることで、バイパス流路９６を開放する状態と閉塞する状態とに切り替わる。より具体的には、パージ弁７２は、駆動電力が与えられていない状態ではバイパス流路９６を閉塞した状態となり、駆動電力が与えられている状態ではバイパス流路９６を開放した状態となる。一対の流量調整部７４，７４は、パージ弁７２を挟んだ位置関係で配置されている。流量調整部７４は、バイパス流路９６を狭くする部分であり、例えばオリフィスとして構成されている。

分岐流路９８は、第１流路９２から分岐した流路である。分岐流路９８は、第１流路９２における製品タンク５８と同調弁６０との間から分岐している。分岐流路９８は、第１接続部１０の導入口１５に通じている。

（定置ユニット５）
定置ユニット５には、空気を取り込む第２取込口１４０と、空気から分離された窒素を排出する排気口１４４と、酸素濃縮気体を排出する供給口１１５とが形成されている。定置ユニット５は、取込口側流路１９０と、第２流路１９２と、排気流路１９４と、バイパス流路１９６とを備える。定置ユニット５は、吸気フィルタ１５０と、第２コンプレッサ１５２と、第２酸素濃縮部１５４と、少なくとも１つ（本実施例では２つ）の逆止弁１５６と、製品タンク１５８と、レギュレーター１６０と、比例弁１６２と、圧力センサ１６４と、少なくとも１つの三方弁１６８（本実施例では２つ）と、排気バッファ１７０と、流量調整部１７４とを備える。第２酸素濃縮部１５４は、少なくとも１つ（本実施例では２つ）の吸着筒１５５を備える。

取込口側流路１９０、排気流路１９４、吸気フィルタ１５０、第２コンプレッサ１５２、第２酸素濃縮部１５４、逆止弁１５６、製品タンク１５８、三方弁１６８、及び排気バッファ１７０の各々は、携帯ユニット３における取込口側流路９０、排気流路９４、吸気フィルタ５０、コンプレッサ５２、酸素濃縮部５４、逆止弁５６、製品タンク５８、三方弁６８、及び排気バッファ７０の各々と同様の構成であるため、説明を省略する。

第２流路１９２は、第２酸素濃縮部１５４から供給口１１５へと酸素濃縮気体を流す流路である。第２流路１９２は、第２吸着筒１５５の各々に対して個別に接続されており、供給口１１５に向かう途中で１つの流路に合流して、供給口１１５に通じている。第２酸素濃縮部１５４から排出された酸素濃縮気体は、第２流路１９２を介して供給口１１５から携帯ユニット３側に排出される。供給口１１５を介して携帯ユニット３側に供給された酸素濃縮気体は、分岐流路９８及び第１流路９２を介して出口４２から排出される。

第２流路１９２における合流前の流路には、第２吸着筒１５５の各々に対応して逆止弁１５６が設けられている。第２流路１９２における合流後の流路には、第２酸素濃縮部１５４側から順に、製品タンク１５８、レギュレーター１６０と、比例弁１６２と、圧力センサ１６４とが設けられている。

レギュレーター１６０は、製品タンク１５８に蓄えられた酸素濃縮気体を減圧して供給口１１５側に排出する装置である。レギュレーター１６０は、機械的に所定の圧力に減圧するように動作する。

比例弁１６２は、開放の度合いを調整することで排出する気体の流量を調整する機能を有する。比例弁１６２は、制御部７と電気的に接続されており、制御部７から制御信号が与えられることで所定の流量を排出するように動作する。より具体的には、比例弁１６２は、駆動電力が与えられていない状態では第２流路１９２を閉塞した状態となり、駆動電力が与えられている状態では第２流路１９２を開放した状態となる。

圧力センサ１６４は、導入口１５に通じる流路内の空間の圧力を検知するセンサであり、検知した圧力を示す情報を制御部７に出力する。圧力センサ１６４は、第２流路１９２における比例弁１６２と第２接続部１１０との間の流路内の圧力を検知し得る。

バイパス流路１９６は、第２吸着筒１５５の各々の供給口１１５側同士を接続する流路である。バイパス流路１９６には、流量調整部１７４が設けられている。流量調整部１７４は、バイパス流路１９６を狭くする部分であり、例えばオリフィスとして構成されている。

（制御部７）
制御部７は、携帯ユニット３に第１動作を行わせる機能を有するとともに、定置ユニット５に第２動作を行わせる機能を有する。制御部７は、携帯ユニット３に備えられた制御装置７６及び定置ユニット５に備えられた中継基板１７６を有する。

制御装置７６は、例えばマイクロコンピュータを備えて構成されており、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリなどを有する。制御装置７６は、酸素センサ６４と電気的に接続されており、酸素センサ６４が検知した酸素濃度を示す情報を取得し得る。制御装置７６は、コンプレッサ５２、同調弁６０、三方弁６８、及びパージ弁７２と電気的に接続されており、これらの機器の動作を制御し得る。

制御装置７６は、第３接続部１２に電気的に接続されている。制御装置７６は、第３接続部１２と第４接続部１１２が互いに接続された状態において、中継基板１７６と電気的に接続される。

中継基板１７６は、制御装置７６から定置ユニット５の各機器に対して出力される制御信号を中継するとともに、定置ユニット５の機器が制御装置７６に向けて出力する信号を中継する機能を有する。中継基板１７６は、第４接続部１１２と電気的に接続されており、第３接続部１２と第４接続部１１２とが電気的に接続された状態において、制御装置７６と電気的に接続される。

制御装置７６は、第３接続部１２と第４接続部１１２が互いに接続された状態において、中継基板１７６を介して、定置ユニット５側のセンサが検知した情報を取得し得るとともに、定置ユニット５側の機器（例えば、第２コンプレッサ１５２、三方弁１６８など）の動作を制御し得る。

したがって、制御部７は、酸素センサ６４と電気的に接続されており、酸素センサ６４が検知した酸素濃度を示す情報を取得し得る。また、制御部７は、コンプレッサ５２、同調弁６０、三方弁６８、パージ弁７２、第２コンプレッサ１５２、及び三方弁１６８と電気的に接続されており、これらの機器の動作を制御し得る。

制御部７は、携帯ユニット３が定置ユニット５に装着された状態であるか否かを検知可能となっている。携帯ユニット３が定置ユニット５に装着された状態であるか否かを判定する方法としては、第１接続部１０と第２接続部１１０とが接続された状態であるか否かを判定するようにしてもよいし、第３接続部１２と第４接続部１１２とが接続された状態であるか否かを判定するようにしてもよい。制御部７は、携帯ユニット３が定置ユニット５に装着された状態であるか否かに応じて、異なる制御を行い得る。

１−３．酸素濃縮装置１の動作
（第１動作）
携帯ユニット３は、電源がオフの状態では、上述した第１動作を行わない。携帯ユニット３が第１動作を行っていない状態では、同調弁６０、三方弁６８、及びパージ弁７２に駆動電力が供給されない。即ち、同調弁６０が第１流路９２を閉塞した状態とされ、全ての三方弁６８が第１状態とされ、パージ弁７２がバイパス流路９６を閉塞した状態とされる。

携帯ユニット３は、定置ユニット５に装着されていない状態において、電源がオンの状態に切り替えられた場合、第１動作を開始する。携帯ユニット３は、第１動作において、第１取込口４０から取り込んだ空気をコンプレッサ５２によって圧縮させて酸素濃縮部５４側に排出させる。更に、携帯ユニット３は、複数（本実施例では２つ）の三方弁６８のうち一部の三方弁６８が第１状態となり、その他の三方弁６８が第２状態となるように、所定時間の間隔で三方弁６８の状態を交互に切り替える。これにより、コンプレッサ５２で圧縮された空気は、常に何れかの吸着筒５５によって酸素濃縮気体とされる。即ち、酸素濃縮部５４は、酸素濃縮気体を連続的に生成して出口４２側に排出する。

酸素濃縮部５４（より具体的には吸着筒５５）から排出された酸素濃縮気体は、製品タンク５８に蓄えられる。上述したように、導入口１５は、切替弁１８によって閉塞されている。また、同調弁６０は、ユーザの呼吸に応じて第１流路９２を開閉する。このため、製品タンク５８に蓄えられた酸素濃縮気体は、ユーザの呼吸に応じて第１流路９２を介し出口４２から排出される。

また、吸着筒５５は、この吸着筒５５に対応する三方弁６８が第２状態となった場合に、排気口４４と連通した状態となる。これにより、吸着筒５５は減圧され、吸着筒５５に吸着した窒素及び水分が放出される。更に、この吸着筒５５には、別の吸着筒５５から出口４２側に排出された酸素濃縮気体の一部がバイパス流路９６を介して出口４２側から流入し、放出された窒素及び水分を排気口４４側に送り出す。これにより、窒素及び水分の排出が効率的に行われる。なお、バイパス流路９６を通過する気体の流量は、一対の流量調整部７４，７４によって制限されるようになっている。また、バイパス流路９６では、パージ弁７２が開放されたときだけ気体が通過可能となっている。

即ち、三方弁６８は、第１状態となることで、自身に対応する吸着筒５５を、筒内への圧縮空気を導入させる導入動作状態とする。また、三方弁６８は、第２状態となることで、自身に対応する吸着筒５５を、筒内の気体を排出して筒内を減圧する減圧動作状態とする。したがって、三方弁６８は、減圧動作状態と、導入動作状態とを切り替える減圧動作部として機能する。

この三方弁６８（減圧動作部）は、減圧動作状態のときに吸着筒５５の筒内と外部空間とを所定流路（例えば排気流路９４）を介して連通させて吸着筒５５の筒内から外部空間への気体の排出を可能とし、導入動作状態のときに上記所定流路（例えば排気流路９４）を介した吸着筒５５の筒内から外部空間への気体の流出を遮断する構成をなしている。そして、この三方弁６８（減圧動作部）は、携帯ユニット３の電源がオフ状態のとき（例えば制御装置７６に電力が供給されていないとき）に自動的に導入動作状態で維持され、上記所定流路（例えば排気流路９４）を介した吸着筒５５の筒内から外部空間への気体の流出を遮断する。

このように複数の吸着筒５５は、一部の吸着筒５５が酸素濃縮気体を生成しているときにその他の吸着筒５５が窒素及び水分を放出する状態となり、且つ、吸着筒５５の各々が、酸素濃縮気体を生成する状態と、吸着した窒素及び水分を放出する状態とに交互に切り替わるように構成されている。即ち、酸素濃縮部５４は、連続的に酸素濃縮気体を生成し得るとともに、酸素生成能力の低下を抑制し得る構成となっている。

（第２動作）
定置ユニット５は、電源がオフの状態では、上述した第２動作を行わない。定置ユニット５が第２動作を行っていない状態では、三方弁１６８及び比例弁１６２に駆動電力が供給されない。即ち、全ての三方弁１６８が第１状態とされ、比例弁１６２が第２流路１９２を閉塞した状態とされる。

定置ユニット５は、携帯ユニット３が装着された状態で且つ電源がオンの状態では、第２動作を行う。なお、定置ユニット５に携帯ユニット３が装着された状態では、携帯ユニット３は第１動作を行わない。即ち、同調弁６０が第１流路９２を閉塞した状態となり、全ての三方弁６８が第１状態となり、パージ弁７２がバイパス流路９６を閉塞した状態となる。

定置ユニット５は、第２動作において、酸素濃縮気体を生成する動作を行う。定置ユニット５は、第２動作において、第２コンプレッサ１５２、第２酸素濃縮部１５４及び三方弁１６８を用いて酸素濃縮気体を生成する。なお、第２コンプレッサ１５２、第２酸素濃縮部１５４及び三方弁１６８を用いて酸素濃縮気体を生成する構成は、コンプレッサ５２、酸素濃縮部５４及び三方弁６８を用いて酸素濃縮気体を生成する構成と同じであるため説明を省略する。

第２酸素濃縮部１５４から排出された酸素濃縮気体は、製品タンク１５８で蓄えられ、レギュレーター１６０で減圧され、比例弁１６２で流量が調整されて、供給口１１５から排出される。

更に、定置ユニット５は、第２動作において、三方弁１６８を用いて第２吸着筒１５５の筒内を減圧する。なお、三方弁１６８を用いて第２吸着筒１５５の筒内を減圧する構成は、三方弁６８を用いて吸着筒５５の筒内を減圧する構成と同じであるため説明を省略する。

更に、減圧された第２吸着筒１５５には、別の第２吸着筒１５５から供給口１１５側に排出された酸素濃縮気体の一部がバイパス流路１９６を介して供給口１１５側から流入し、放出された窒素を排気口１４４側に送り出す。これにより、窒素の排出が効率的に行われる。なお、バイパス流路１９６を通過する気体の流量は、流量調整部１７４によって制限されるようになっている。

上述したように、携帯ユニット３が定置ユニット５に装着された状態では、第１接続部１０と第２接続部１１０が接続され、分岐流路９８を介して第１流路９２と第２流路１９２が連通した状態となる。また、携帯ユニット３が定置ユニット５に装着された状態では、携帯ユニット３は第１動作を行わないので、携帯ユニット３の同調弁６０が第１流路９２を開放した状態となっている。このため、定置ユニット５の供給口１１５から排出された酸素濃縮気体は、分岐流路９８及び第１流路９２を介して出口４２から排出される。

また、第１流路９２において、分岐流路９８との接続部分よりも出口４２から離間した側には、第１流路９２を閉塞した状態の同調弁６０が設けられている。このため、定置ユニット５側から携帯ユニット３側に供給された酸素濃縮気体は効率的に出口４２側へ排出される。

また、比例弁１６２は、電源がオンの状態では常に第２流路１９２を開放した状態となっている。このため、酸素濃縮装置１は、定置ユニット５を動作させて酸素濃縮気体を排出させる場合、常に酸素濃縮気体を排出させる構成となる。

１−４．装着時の動作
ところで、酸素濃縮装置１は、第１動作を行っている携帯ユニット３が定置ユニット５に装着された場合、携帯ユニット３の第１動作を停止させて、定置ユニット５に第２動作を行わせる。このとき、酸素濃縮装置１は、酸素濃縮気体の排出が途切れないように、携帯ユニット３の第１動作を停止させた後、なるべく早く定置ユニット５の第２動作を開始させることが好ましい。他方、筒内が圧縮された吸着筒５５には水分が吸着しており、この水分を放出させるために減圧することが好ましい。筒内を減圧する方法として、出口４２から空気を排出させることが考えられる。しかし、定置ユニット５の第２動作が開始されると、分岐流路９８を介して第１流路９２に圧縮された酸素濃縮気体が流れ込み、出口４２へ排出される。このため、吸着筒５５よりも出口４２側の圧力が高くなり、出口４２から排出することが難しくなるという事情がある。そこで、この酸素濃縮装置１は、以下のように構成されている。

制御部７は、携帯ユニット３が第１動作を行っている状態において携帯ユニット３が定置ユニット５に装着された場合に、吸着筒５５の第１動作を止めた上で、減圧動作状態に切り替え、減圧動作状態を維持している期間に、定置ユニット５に第２動作を開始させ得る。例えば、制御部７は、図３のフローチャートに例示する装着時処理を行う。

酸素濃縮装置１は、所定の開始条件が成立した場合に装着時処理を開始する。所定の開始条件は、例えば、携帯ユニット３による第１動作の開始条件が成立したことである。より具体的には、携帯ユニット３が、定置ユニット５から離脱された状態において、電源がオン状態とされたことである。あるいは、電源がオンの状態で携帯ユニット３が定置ユニット５から離脱されたことである。

酸素濃縮装置１は、装着時処理において、まず携帯ユニット３が定置ユニット５に装着されたか否かを判定する（ステップＳ１１）。酸素濃縮装置１は、携帯ユニット３が定置ユニット５に装着されていないと判定した場合には（ステップＳ１１：ＮＯ）、再度ステップＳ１１の処理を行う。即ち、酸素濃縮装置１は、携帯ユニット３が定置ユニット５に装着されたと判定するまでステップＳ１１の処理を繰り返す。

酸素濃縮装置１は、携帯ユニット３が定置ユニット５に装着されたと判定した場合に（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、携帯ユニット３による第１動作を停止させる（ステップＳ１２）。これにより、同調弁６０が第１流路９２を閉塞した状態となり、全ての三方弁６８が第１状態となり、パージ弁７２がバイパス流路９６を閉塞した状態となる。

酸素濃縮装置１は、ステップＳ１２の後、複数の吸着筒５５のうち導入動作状態とされている吸着筒５５を減圧動作状態に切り替える（ステップＳ１３）。即ち、酸素濃縮装置１は、導入動作状態とされている吸着筒５５に対応する三方弁６８に駆動電力を与えることで、この三方弁６８を第２状態に切り替える。これにより、導入動作状態とされていた吸着筒５５の筒内の空間は、排気口１４４と通じるので、筒内が減圧される。その結果、吸着筒５５は、窒素とともに水分を放出する。これにより、吸着筒５５内の吸着剤の劣化が抑制される。なお、酸素濃縮装置１は、ステップＳ１２において携帯ユニット３による第１動作を停止させるときに、既に減圧動作状態となっている吸着筒５５については、そのまま減圧動作状態で維持させる。

酸素濃縮装置１は、ステップＳ１３の後、減圧動作状態を維持している期間に、第２動作を開始する（ステップＳ１４）。ここで、「減圧動作状態を維持している期間」とは、「少なくとも導入動作状態から減圧動作状態に切り替えた吸着筒５５を減圧動作状態で維持している期間」であり、本構成では「全ての吸着筒５５を減圧動作状態で維持している期間」である。また、「吸着筒５５が減圧動作状態を維持している期間」は、「三方弁６８が第２状態となっている期間」と捉えることもでき、「三方弁６８に駆動電力が与えられている期間」と捉えることもできる。即ち、酸素濃縮装置１は、第２動作を開始させた後に、全ての三方弁６８への駆動電力の供給を停止することで、全ての三方弁６８を第１状態とし、全ての吸着筒５５を導入動作状態に切り替える（即ち、全ての吸着筒５５の減圧動作状態を終了させる）。酸素濃縮装置１は、ステップＳ１４の後、装着時処理を終了する。

１−５．酸素濃縮装置１の効果
実施形態１の酸素濃縮装置１は、携帯ユニット３と定置ユニット５と制御部７とを備える。携帯ユニット３は、第１取込口４０から取り込んだ空気中の酸素を濃縮して出口４２から排出する第１動作を行う。定置ユニット５は、携帯ユニット３が装着及び離脱されるとともに、携帯ユニット３が装着された状態において、第２取込口１４０から取り込んだ空気中の酸素を濃縮して供給口１１５から携帯ユニット３に供給する第２動作を行う。制御部７は、携帯ユニット３に第１動作を行わせ、定置ユニット５に第２動作を行わせる。
携帯ユニット３は、コンプレッサ５２と、酸素濃縮部５４と、第１流路９２と、分岐流路９８と、第１接続部１０と、減圧動作部（三方弁６８）と、を有する。コンプレッサ５２は、第１取込口４０から取り込まれた空気を圧縮して送り出す。酸素濃縮部５４は、コンプレッサ５２から送り込まれた圧縮空気が導入されるとともに酸素よりも窒素を優先的に吸着する吸着剤が筒内に配置された吸着筒５５を備え、酸素を濃縮して酸素濃縮気体を排出する。第１流路９２は、酸素濃縮部５４から出口４２へと酸素濃縮気体を流す流路である。分岐流路９８は、第１流路９２から分岐した流路である。第１接続部１０は、分岐流路９８に通じる導入口１５を備える。減圧動作部（三方弁６８）は、筒内の気体を排出して筒内を減圧する減圧動作状態と、筒内への圧縮空気を導入させる導入動作状態とを切り替える。第１動作は、減圧動作部（三方弁６８）による減圧動作状態と導入動作状態を交互に実行する動作を含んでいる。定置ユニット５は、供給口１１５を備えるとともに携帯ユニット３が定置ユニット５に装着されているときに第１接続部１０に接続される第２接続部１１０を有する。制御部７は、携帯ユニット３が第１動作を行っている状態において携帯ユニット３が定置ユニット５に装着された場合に、吸着筒５５の第１動作を止めた上で、減圧動作状態に切り替え、減圧動作状態を維持している期間に、定置ユニット５に第２動作を開始させる。

この構成によれば、ユーザが携帯ユニット３から酸素を吸入している状態で、携帯ユニット３が定置ユニット５に装着された場合に、吸着筒５５の第１動作を止めた上で、吸着筒５５の筒内を減圧することができる。よって、この減圧に伴い、吸着筒５５内の水分を抜くことができ、水分の残留に起因する吸着剤の劣化を抑制し得る。しかも、吸着筒５５の筒内を減圧している期間に定置ユニット５からの酸素供給を行うことができるため、使用者に対する酸素濃縮気体の供給を途切れにくくすることができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上述した実施形態や後述する実施形態の様々な特徴は、矛盾しない組み合わせであればどのように組み合わせてもよい。

上記実施形態１では、携帯ユニット３にのみ制御装置を設ける構成としたが、携帯ユニット３及び定置ユニット５の各々に制御装置を設ける構成としてもよい。この場合、携帯ユニット３の動作を携帯ユニット３の制御装置によって制御し、定置ユニット５の動作を定置ユニット５の制御装置によって制御することができる。

上記実施形態１では、減圧動作部を三方弁６８としたが、別の構成としてもよい。例えば、酸素濃縮装置１が、三方弁６８に代えて、コンプレッサ５２と吸着筒５５の各々との間に介在する空気供給弁と、吸着筒５５の各々と排気口４４との間に介在する排気弁とを備える構成において、空気供給弁及び排気弁を減圧動作部としてもよい。

１…酸素濃縮装置
３…携帯ユニット
５…定置ユニット
７…制御部
１０…第１接続部
１５…導入口
４０…第１取込口
４２…出口
５２…コンプレッサ
５４…酸素濃縮部
５５…吸着筒
６８…三方弁（減圧動作部）
９２…第１流路
９８…分岐流路
１１０…第２接続部
１１５…供給口
１４０…第２取込口
１９２…第２流路

Claims (1)

1. 第１取込口から取り込んだ空気中の酸素を濃縮して出口から排出する第１動作を行う携帯ユニットと、
   前記携帯ユニットが装着及び離脱されるとともに、前記携帯ユニットが装着された状態において、第２取込口から取り込んだ空気中の酸素を濃縮して供給口から前記携帯ユニットに供給する第２動作を行う定置ユニットと、
   前記携帯ユニットに前記第１動作を行わせ、前記定置ユニットに前記第２動作を行わせる制御部と、
   を備える酸素濃縮装置であって、
   前記携帯ユニットは、
   前記第１取込口から取り込まれた空気を圧縮して送り出すコンプレッサと、
   前記コンプレッサから送り込まれた圧縮空気が導入されるとともに酸素よりも窒素を優先的に吸着する吸着剤が筒内に配置された吸着筒を備え、酸素を濃縮して酸素濃縮気体を排出する酸素濃縮部と、
   前記酸素濃縮部から前記出口へと前記酸素濃縮気体を流す流路である第１流路と、
   前記第１流路から分岐した流路である分岐流路と、
   前記分岐流路に通じる導入口を備える第１接続部と、
   前記筒内の気体を排出して前記筒内を減圧する減圧動作状態と、前記筒内への前記圧縮空気を導入させる導入動作状態とを切り替える減圧動作部と、
   を有し、
   前記第１動作は、前記減圧動作部による前記減圧動作状態と前記導入動作状態を交互に実行する動作を含んでおり、
   前記定置ユニットは、前記供給口を備えるとともに前記携帯ユニットが前記定置ユニットに装着されているときに前記第１接続部に接続される第２接続部を有し、
   前記制御部は、前記携帯ユニットが前記第１動作を行っている状態において前記携帯ユニットが前記定置ユニットに装着された場合に、前記吸着筒の前記第１動作を止めた上で、前記減圧動作状態に切り替え、前記減圧動作状態を維持している期間に、前記定置ユニットに前記第２動作を開始させる
   酸素濃縮装置。

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