JP2020180029A - 酸素濃縮装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適正濃度の酸素濃縮ガスの供給が安定的に維持され易くなる酸素濃縮装置を提供する。【解決手段】酸素濃縮装置１０は、コンプレッサ３３から吸着筒３５への空気の供給を許容して吸着筒３５を加圧状態にする加圧動作と、吸着筒３５から外部への気体の排出を許容して吸着筒３５を減圧状態にする減圧動作とを行う三方弁４７と、三方弁４７に加圧動作と減圧動作とを交互に行わせる制御回路６０と、を備えている。制御回路６０は、温度検出部５５によって検出される温度と、加圧動作中の所定時期に圧力検出部５３によって検出される検出圧力と、に基づき、吸着筒３５を加圧状態にする加圧時間を増減する。【選択図】図１

Description

本発明は、酸素濃縮装置に関するものである。

特許文献１の酸素濃縮装置は、酸素よりも窒素を選択的に吸着する吸着材を充填した複数の吸着筒と、吸着筒へ加圧空気を供給するコンプレッサと、を備えている。また、酸素濃縮装置は、コンプレッサおよび各吸着筒の間の流路を順次切り替え、各吸着筒へ加圧空気を供給し酸素濃縮ガスを取り出す吸着工程と、各吸着筒を減圧し吸着材を再生する脱着工程と、吸着工程側吸着筒からの酸素濃縮ガスを脱着工程側吸着筒へ導入するパージ工程と、を所定タイミングで繰り返すための流路切換手段を備えている。そして、酸素濃縮装置は、運転中に温度センサの出力値が所定の温度を外れた場合に、流路切換手段の開閉タイミングを変えることによりパージ工程の時間を増加減する制御を行う。

特開２０１３−５２０２１号公報

特許文献１の酸素濃縮装置は、装置の稼働雰囲気温度が吸着材の吸着性能に影響を与えることに着目しており、稼働雰囲気温度の変化に応じてパージ工程の時間を増加減して酸素濃度の安定化を図っている。しかしながら、吸着材の吸着性能が変化する要因は、装置の稼働雰囲気温度の変化の他に、吸着材に水分等が吸着することによる窒素吸着能力の低下が考えられる。吸着材への水分等の吸着による窒素吸着能力の低下が生じる場合、吸着筒への供給空気が過多となり吐出する酸素濃度が低下してしまう問題がある。そこで、酸素濃縮装置において、窒素吸着能力の低下が生じても、適正な濃度の酸素の供給を維持可能な構成が望まれている。

本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、適正濃度の酸素濃縮ガスの供給が安定的に維持され易くなる酸素濃縮装置を提供することを目的とする。

本発明の一つの解決手段である酸素濃縮装置は、
酸素より窒素を優先的に吸着する吸着材を充填した吸着筒と、
前記吸着筒に空気を供給して加圧する加圧部と、
を備え、前記吸着筒で生成された酸素濃縮ガスを装置外に供給する酸素濃縮装置であって、
前記吸着筒が収容された空間の温度を検出する温度検出部と、
前記吸着筒内の圧力を検出する圧力検出部と、
前記加圧部から前記吸着筒への空気の供給を許容して前記吸着筒を加圧状態にする加圧動作と、前記吸着筒から外部への気体の排出を許容して前記吸着筒を減圧状態にする減圧動作とを行う切替部と、
前記切替部に前記加圧動作と前記減圧動作とを交互に行わせる制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記温度検出部によって検出される温度と、前記加圧動作中の所定時期に前記圧力検出部によって検出される検出圧力と、に基づき、前記吸着筒を前記加圧状態にする加圧時間を増減する。

上記の酸素濃縮装置では、吸着筒が収容された空間内の温度が変化すると、適正濃度の酸素濃縮ガスを供給するための筒内圧力が変化することになる。また、吸着筒の劣化が進行すると、窒素を吸着し難くなり、一定量の空気が供給されて加圧動作が行われる場合に、筒内圧力が大きくなる。そのため、一定量の空気が供給されて加圧動作が行われる際に、筒内圧力を検出することによって、吸着筒の劣化状態を把握することができる。したがって、吸着筒が収容された空間の温度と、加圧動作中の所定時期における筒内圧力と、に基づき、吸着筒を加圧状態にする加圧時間を調整することで、その温度における筒内圧力が適正に維持され易くなり、適正濃度の酸素濃縮ガスの供給が安定的に維持され易くなる。

上記の酸素濃縮装置において、前記制御部は、前記温度検出部によって検出された温度が大きくなるほど値を小さくするように基準圧力を定め、前記加圧動作中において最高圧となる時期に前記圧力検出部によって検出される前記検出圧力と前記基準圧力とに基づき、前記吸着筒内の最高圧を前記基準圧力に近づけるように前記加圧時間を増減してもよい。
この酸素濃縮装置は、一定量の空気が供給されて加圧動作が行われる場合に、吸着筒が収容された空間の温度が高くなるほど加圧動作中における吸着筒内の最高圧を小さくすることで、適正濃度の酸素濃縮ガスを供給し易くなる。このような事情を考慮して検出温度が大きくなるほど値を小さくするように基準圧力を定め、吸着筒内の最高圧を基準圧力に近づけるように加圧時間を増減することで、適正濃度の酸素濃縮ガスの供給が正確に制御され易くなる。

上記の酸素濃縮装置において、前記制御部は、前記温度検出部によって検出される温度に基づいて基準時間を定め、前記基準時間に亘る前記加圧動作と前記減圧動作とを交互に行う切替制御を、前記基準時間よりも長い一定時間に達するまで続け、前記一定時間に達した後に前記温度検出部によって検出される温度に基づいて前記基準圧力を定め、前記一定時間に達した後に前記基準時間に亘る前記加圧動作を前記切替部に行わせたときの前記加圧動作中において最高圧となる時期に前記圧力検出部によって検出される前記検出圧力と前記基準圧力とを比較し、前記検出圧力が前記基準圧力よりも大きい所定の第１状態である場合に前記加圧時間を前記基準時間よりも短くし、前記検出圧力が前記基準圧力よりも小さい所定の第２状態である場合に前記加圧時間を前記基準時間よりも長くしてもよい。
この酸素濃縮装置は、一定時間、加圧動作と減圧動作とを交互に行う切替制御を行うことで、吸着筒が収容された空間の温度等を安定した状態にすることができる。そのため、一定時間後に、検出圧力と基準圧力とを比較して加圧時間を増減することで、適正濃度の酸素濃縮ガスの供給がより一層安定的に維持され易くなる。特に、検出温度に基づいて定められる基準時間を用いて一定時間の切替制御を行うため、基準圧力に基づく切替制御を行う前に、ある程度適正な濃度の酸素濃縮ガスが供給されるように加圧時間を調整しておくことができる。

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示した説明図。 図１の酸素濃縮装置における圧力制御の流れを示すフローチャート。 図１の酸素濃縮装置に記憶された装置内部温度と駆動シーケンス及び目標圧力との関係を示すデータを説明する説明図である。 図１の酸素濃縮装置に記憶された装置内部温度と基準圧力及び目標圧力との関係を示すデータを説明する説明図である。 図１の酸素濃縮装置における装置内部圧力と酸素濃度との関係を説明する説明図であり、（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ装置内部温度が５℃、２５℃、４０℃のときの説明図である。 図１の酸素濃縮装置において圧力制御を行う場合と行わない場合に、吸着筒の吸着性能の変化による酸素濃度の変化を説明する説明図であり、（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ装置内部温度が５℃、２５℃、４０℃のときの説明図である。

１．第１実施形態
１−１．酸素濃縮装置の構成
図１に示す第１実施形態の酸素濃縮装置１０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出口１１から排出する装置である。酸素濃縮装置１０の出口１１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患者に供給される。酸素濃縮装置１０は、定置型の酸素濃縮器であり、例えば商用電源を駆動源として駆動する。酸素濃縮装置１０は、取込口１３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生成し、出口１１から排出する。

酸素濃縮装置１０には、空気を取り込む取込口１３と、空気から分離された窒素を排出する排気口１５と、酸素濃縮気体を排出する出口１１と、が形成されている。酸素濃縮装置１０は、取込流路２１と、供給流路２３と、排気流路２５と、バイパス流路２７と、を備えている。酸素濃縮装置１０は、吸気フィルタ３１と、コンプレッサ３３と、一対の吸着筒３５と、一対の逆止弁３７と、製品タンク３９と、レギュレータ４１と、比例弁４３と、同調弁４５と、一対の三方弁４７と、排気バッファ４９と、パージ弁５１と、圧力検出部５３と、温度検出部５５と、制御回路６０と、を備えている。

取込流路２１は、取込口１３から取り込んだ空気を一対の吸着筒３５に供給する流路である。取込流路２１は、途中で分岐しており、一対の吸着筒３５の各々に対して個別に接続されている。取込流路２１における分岐前の流路には、取込口１３側から順に吸気フィルタ３１、コンプレッサ３３が設けられている。

コンプレッサ（加圧部）３３は、取込口１３と一対の吸着筒３５との間に介在しており、取込口１３から取り込んだ空気を圧縮して一対の吸着筒３５側に排出し得る。

吸着筒３５は、取込口１３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。吸着筒３５の各々は、コンプレッサ３３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材が筒内に配置された構成をなしている。吸着材は、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材の再生を行うゼオライト系の窒素吸着材である。吸着筒３５は、酸素濃縮気体を生成し、生成した酸素濃縮気体を供給流路２３に排出する。

供給流路２３は、一対の吸着筒３５から出口１１へと酸素濃縮気体を流す流路である。供給流路２３は、一対の吸着筒３５の各々に対して個別に接続されており、出口１１に向かう途中で合流して１本の流路となっている。

供給流路２３における合流前の流路には、一対の吸着筒３５の各々に対応して逆止弁３７が設けられている。逆止弁３７は、一対の吸着筒３５側から出口１１側への気体の流入を許容する一方、出口１１側から一対の吸着筒３５側への気体の流入を遮断する機能を有する。

供給流路２３における合流後の流路には、一対の吸着筒３５側から順に、製品タンク３９、レギュレータ４１、比例弁４３、同調弁４５が設けられている。製品タンク３９は、吸着筒３５から排出された酸素濃縮気体を蓄える容器である。同調弁４５は、供給流路２３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４５は、制御回路６０に電気的に接続されており、図示しない呼気センサの検知結果に基づいて制御回路６０から制御信号が与えられ、この制御信号に応じて供給流路２３を開閉する。より具体的には、同調弁４５は、駆動電力が与えられていない状態では同調弁４５を開放した状態となり、駆動電力が与えられている状態では供給流路２３を閉塞した状態となる。なお、同調弁４５と出口１１との間に、供給流路２３を流れる気体の流量を検知する流量センサや、供給流路２３を流れる気体の酸素濃度を検知する酸素センサ、バクテリアの通過を阻止するバクテリアフィルタなどを設けてもよい。

上述した取込流路２１における分岐後の各々の流路には、一対の吸着筒３５の各々に対応して三方弁４７が設けられている。三方弁４７の各々は、排気流路２５に接続されており、排気流路２５を介して排気口１５に接続されている。排気流路２５には、排気バッファ４９が設けられている。三方弁４７の各々は、コンプレッサ３３と自身に対応する吸着筒３５との間の流路を開放し、且つ自身に対応する吸着筒３５と排気口１５との間の流路を閉塞する加圧動作を行う。すなわち、三方弁４７の各々は、コンプレッサ３３から吸着筒３５への空気の供給を許容して吸着筒３５を加圧状態にする加圧動作を行う。また、三方弁４７の各々は、コンプレッサ３３と自身に対応する吸着筒３５との間の流路を閉塞し、且つ自身に対応する吸着筒３５と排気口１５との間の流路を開放する減圧動作を行なう。すなわち、三方弁４７の各々は、吸着筒３５から外部への気体の排出を許容して吸着筒３５を減圧状態にする減圧動作を行う。三方弁４７は、制御回路６０と電気的に接続されており、制御回路６０から制御信号が与えられることで、加圧動作と減圧動作とに切り替わる。より具体的には、三方弁４７は、駆動電力が与えられている状態では加圧動作を行い、駆動電力が与えられていない状態では減圧動作を行う。

バイパス流路２７は、一対の吸着筒３５の各々の出口１１側同士を接続する流路である。バイパス流路２７には、パージ弁５１が設けられている。パージ弁５１は、バイパス流路２７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５１は、制御回路６０と電気的に接続されており、制御回路６０から制御信号が与えられることで、バイパス流路２７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５１は、駆動電力が与えられていない状態ではバイパス流路２７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２７を開放した状態となる。

制御回路（制御部）６０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。制御回路６０は、圧力検出部５３及び温度検出部５５と電気的に接続されており、圧力検出部５３が検知した圧力を示す情報及び温度検出部５５が検知した温度を示す情報を取得し得る。制御回路６０は、コンプレッサ３３、同調弁４５、三方弁４７、及びパージ弁５１と電気的に接続されており、これらの機器の動作を制御する。具体的には、制御回路６０は、三方弁４７に上記加圧動作と上記減圧動作とを交互に行わせる。

圧力検出部５３は、吸着筒３５内の圧力を検出する公知の圧力センサとして構成されている。圧力検出部５３は、取込流路２１におけるコンプレッサ３３と三方弁４７との間の流路内の圧力を検出する。具体的には、圧力検出部５３は、一方の吸着筒３５に対して加圧動作中の筒内圧力を検出する。圧力検出部５３は、検出した圧力を示す情報を、制御回路６０に出力する。

温度検出部５５は、熱電対などの公知の温度センサとして構成され、一対の吸着筒３５が収容された空間（酸素濃縮装置１０の外郭を構成するケースの内部空間）の温度を検出する。具体的には、温度検出部５５は、一方の吸着筒３５の表面に設けられる状態や、酸素濃縮装置１０のケース内において吸着筒３５から離間して設けられる状態で、温度を検出する。温度検出部５５は、検出した温度を示す情報を、制御回路６０に出力する。

１−２．酸素濃縮装置の動作
酸素濃縮装置１０は、電源がオフの状態では、同調弁４５が供給流路２３を開放した状態となり、全ての三方弁４７がコンプレッサ３３と吸着筒３５との間の流路を開放し、パージ弁５１がバイパス流路２７を閉塞した状態となる。酸素濃縮装置１０は、図示しない電源スイッチが操作された場合に、電源がオンの状態となり、以下の動作を行う。

酸素濃縮装置１０は、取込口１３から取り込んだ空気をコンプレッサ３３によって圧縮させて一対の吸着筒３５側に排出させる。更に、酸素濃縮装置１０は、一方の三方弁４７に加圧動作を行わせ、他方の三方弁４７に減圧動作を行なわせる。これにより、コンプレッサ３３で圧縮された空気は、加圧動作を行う三方弁４７の出口１１側に設けられた吸着筒３５（以下、稼働中の吸着筒３５ともいう）に供給される。稼働中の吸着筒３５は、圧縮された空気から窒素を吸着することで酸素を濃縮した酸素濃縮気体を生成し、生成した酸素濃縮気体を出口１１側に排出する。稼働中の吸着筒３５から排出された酸素濃縮気体は、製品タンク３９に蓄えられる。そして、図示しない呼気センサが患者の呼気を検知したことに応じて同調弁４５が供給流路２３を開放した状態とする。このとき、製品タンク３９に蓄えられた酸素濃縮気体は、出口１１から排出される。

酸素濃縮装置１０は、加圧時間が経過するまで三方弁４７に加圧動作を行わせる。ここで、加圧時間は、それぞれの吸着筒３５を加圧状態にする時間であり、例えば制御回路６０によって設定され、メモリに記憶される。加圧時間の設定は、後述する酸素濃縮装置１０の圧力制御処理で詳しく説明する。酸素濃縮装置１０は、加圧時間が経過することで、酸素濃縮気体の生成に用いる吸着筒３５を切り替える。加圧動作を行なっていた三方弁４７を減圧動作を行なうように切り替えるとともに、減圧動作を行なっていた三方弁４７を加圧動作を行なうように切り替える。これにより、新たに稼働中となった吸着筒３５によって生成された酸素濃縮気体が、供給流路２３を介して出口１１から排出される。

酸素濃縮装置１０は、稼働中となっていた吸着筒３５を排気口１５と連通させることで、吸着筒３５は減圧され、吸着筒３５に吸着した窒素が放出される。更に、稼働中の吸着筒３５から出口１１側に排出される酸素濃縮気体の一部は、バイパス流路２７を通じて停止中の吸着筒３５の出口１１側から流入する。停止中の吸着筒３５の出口１１側に流入した酸素濃縮気体は、この停止中の吸着筒３５が放出した窒素を排気口１５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。したがって、一方の吸着筒３５によって酸素濃縮気体を生成している間に、残りの吸着筒３５を再生することができ、継続的に酸素濃縮気体を供給することができる。以上のように、稼働する吸着筒３５の切り替えを繰り返すことで、継続的に酸素濃縮気体が供給される酸素供給制御（一方の吸着筒３５に着目すると加圧動作と減圧動作とを交互に行う加減圧制御）が行われる。

１−３．酸素濃縮装置の圧力制御
ここで、図２のフローチャートを用いて、酸素濃縮装置１０の圧力制御処理について説明する。制御回路６０は、例えば酸素濃縮装置１０の電源が投入されたことを条件として図２に示す制御を開始する。制御回路６０は、まず、温度検出部５５によって検出される一対の吸着筒３５が収容された空間の温度（装置内部温度）を取得する（ステップＳ１１）。

Ｓ１１に続いて、制御回路６０は、それぞれの吸着筒３５において、加圧状態にする時間（加圧時間）ｔｎとして基準時間ｔ０を決定する（Ｓ１２）。基準時間ｔ０は、例えば、Ｓ１１で取得した温度と、図３に示す制御回路６０に予め記憶されたデータ（装置内部温度と駆動シーケンスと目標圧力とが対応付けられたデータ）に基づいて決定される。図３において、駆動シーケンスは、三方弁４７に対して所定の加圧時間に亘って加圧動作を行わせる制御内容であり、Ａ、Ｂ、Ｃの順に加圧時間を短く制御するようになっている。目標圧力は、対応する駆動シーケンスを行うことによって到達することが想定される吸着筒３５内の圧力であり、ａ、ｂ、ｃの順に低くなっている。基準時間ｔ０は、図３のデータに基づいて、装置内部温度が高くなるほど短くなる。例えば、Ｓ１１で取得した温度が２０℃の場合、目標圧力がｂとなり、吸着筒３５内の圧力をｂに近づけるように駆動シーケンスＢを実行する。

Ｓ１２に続いて、制御回路６０は、Ｓ１２で決定した基準時間ｔ０に基づいて、一定時間の間、酸素供給制御を行う（Ｓ１３）。すなわち、制御回路６０は、一定時間に達するまで酸素供給制御（基準時間ｔ０に亘る加圧動作と減圧動作とを交互に行う切替制御）を続ける。ここで、一定時間は、基準時間ｔ０よりも長くなっている。このように、制御回路６０は、一定時間、加圧動作と減圧動作とを交互に行う切替制御を行うことで、吸着筒３５が収容された空間の温度等を安定した状態にすることができる。

Ｓ１３に続いて、制御回路６０は、Ｓ１１で取得した温度に基づいて、吸着筒３５内の圧力の目標到達圧力として基準圧力を決定する（Ｓ１４）。基準圧力は、例えば図４に示す制御回路６０に予め記憶されたデータ（装置内部温度と基準圧力とが対応付けられたデータ）に基づいて決定される。図４では、基準圧力は、装置内部温度が高くなるほど低くなっている。具体的には、Ｓ１１で取得した温度が１０℃未満の場合、基準圧力は１７０ｋＰａ〜２００ｋＰａである。また、Ｓ１１で取得した温度が１０℃以上且つ３０℃未満の場合、基準圧力は１４５ｋＰａ〜１７５ｋＰａである。また、Ｓ１１で取得した温度が３０℃以上の場合、基準圧力は１４０ｋＰａ〜１６０ｋＰａである。

図４のデータは、図５に示す装置内部圧力と酸素濃度とが対応付けられた実験データに基づいて設定されている。吸着性能が１００％とは、酸素濃縮装置１０で酸素供給制御がほぼ行われていない状態を示しており、吸着性能が６０％とは、酸素濃縮装置１０で酸素供給制御が一定時間行われた後の状態を示している。例えば、装置内部温度が５℃である場合、図５（Ａ）に示すように、吸着筒３５の吸着性能が１００％から６０％に低下しても、基準圧力が１７０ｋＰａ〜２００ｋＰａの範囲において、酸素濃縮装置１０から排出される酸素濃縮気体の濃度の低下量が小さい。そのため、Ｓ１１で取得した温度が１０℃未満の場合、基準圧力を１７０ｋＰａ〜２００ｋＰａに設定している。また、例えば、装置内部温度が２５℃である場合、図５（Ｂ）に示すように、吸着筒３５の吸着性能が１００％から６０％に低下しても、基準圧力が１４５ｋＰａ〜１７５ｋＰａの範囲において、酸素濃縮装置１０から排出される酸素濃縮気体の濃度の低下量が小さい。そのため、Ｓ１１で取得した温度が１０℃以上且つ３０℃未満の場合、基準圧力を１４５ｋＰａ〜１７５ｋＰａに設定している。また、例えば、装置内部温度が４０℃である場合、図５（Ｃ）に示すように、吸着筒３５の吸着性能が１００％から６０％に低下しても、基準圧力が１４０ｋＰａ〜１６０ｋＰａの範囲において、酸素濃縮装置１０から排出される酸素濃縮気体の濃度の低下量が小さい。そのため、Ｓ１１で取得した温度が３０℃以上の場合、基準圧力を１４０ｋＰａ〜１６０ｋＰａに設定している。

Ｓ１４に続いて、制御回路６０は、圧力検出部５３によって検出される一方の吸着筒３５内の圧力を取得する（Ｓ１５）。具体的には、圧力検出部５３は、一方の吸着筒３５の加圧動作中（加圧状態時）において最高圧となる時期に筒内圧力を検出する。ここで、吸着筒３５の加圧状態とは、後述する加圧時間の調整対象となる一対の吸着筒３５のうちの一方に着目した場合において、コンプレッサ３３からその吸着筒３５へ空気が供給されて加圧されている状態を意味する。同様に、減圧状態とは、着目する一方の吸着筒３５から気体が排気されて減圧されている状態を意味する。例えば、一方の吸着筒３５の加圧動作中における最高圧となる時期とは、加圧動作が終了する時点である。

Ｓ１５に続いて、制御回路６０は、Ｓ１１で取得した温度（装置内部温度）に基づき、Ｓ１５で取得した一方の吸着筒３５内の圧力が、Ｓ１４で決定された基準圧力に相当するか否か判断する（Ｓ１６）。具体的には、図４に示すように、装置内部温度が１０℃未満の場合、Ｓ１５で取得した吸着筒３５内の圧力が、１７０ｋＰａ〜２００ｋＰａの範囲内にあるか否か判断する。また、装置内部温度が１０℃以上且つ３０℃未満の場合、Ｓ１５で取得した吸着筒３５内の圧力が、１４５ｋＰａ〜１７５ｋＰａの範囲内にあるか否か判断する。また、装置内部温度が３０℃以上の場合、Ｓ１５で取得した吸着筒３５内の圧力が、１４０ｋＰａ〜１６０ｋＰａの範囲内にあるか否か判断する。

制御回路６０は、Ｓ１５で取得した吸着筒３５内の圧力が、Ｓ１４で決定された基準圧力に相当すると判断する場合（Ｓ１６でＹｅｓ）、加圧時間を変更することなく、再びＳ１３の処理を行う。一方で、制御回路６０は、Ｓ１５で取得した一方の吸着筒３５内の圧力が、Ｓ１４で決定された基準圧力に相当しないと判断する場合（Ｓ１６でＮｏ）、Ｓ１５で取得した一方の吸着筒３５内の圧力が、Ｓ１４で決定された基準圧力より小さいか否か判断する（Ｓ１７）。制御回路６０は、Ｓ１５で取得した吸着筒３５内の圧力が、Ｓ１４で決定された基準圧力より小さい（第２状態である）と判断する場合、それぞれの吸着筒３５において加圧状態にする加圧時間を増やす（Ｓ１８）。すなわち、制御回路６０は、加圧時間ｔｎとしてｔ０を用いて酸素供給制御を行っていたところ、ｔｎをｔｎ＋αに置き換えて酸素供給制御を行う。ここで、時間αは、吸着筒３５内の圧力を目標圧力に近づけるため予め設定された一定の時間である。目標圧力は、図４に示すように予め設定されており、装置内部温度が高くなるほど低くなっている。このように、吸着筒３５内の圧力を適正圧力（目標圧力）に近づけることで、適正濃度の酸素濃縮気体を供給することができる。制御回路６０は、Ｓ１８の処理後、再びＳ１３の処理を行う。

制御回路６０は、Ｓ１５で取得した吸着筒３５内の圧力が、Ｓ１４で決定された基準圧力より大きい（第１状態である）と判断する場合、それぞれの吸着筒３５において加圧状態にする加圧時間を減らす（Ｓ１９）。すなわち、制御回路６０は、加圧時間ｔｎとしてｔ０を用いていたところ、ｔｎをｔｎ−βに置き換える。ここで、時間βは、吸着筒３５内の圧力を目標圧力（図４参照）に近づけるため予め設定された一定の時間である。このように、吸着筒３５内の圧力を適正圧力（目標圧力）に近づけることで、適正濃度の酸素濃縮気体を供給することができる。制御回路６０は、Ｓ１９の処理後、再びＳ１３の処理を行う。

図６は、図２の圧力制御を行う場合と行わない場合とにおいて、吸着筒の吸着性能の変化による酸素濃度の変化を説明する説明図である。装置内部温度が５℃、２５℃、４０℃であるいずれの場合においても、図２の圧力制御を行わない場合、酸素濃縮装置１０から供給される酸素濃縮気体の濃度が大幅に下がっている。一方で、装置内部温度が５℃、２５℃、４０℃であるいずれの場合においても、図２の圧力制御を行う場合、行わない場合に比べて、酸素濃縮装置１０から供給される酸素濃縮気体の濃度の減少が抑制されている。図２の圧力制御では、吸着筒３５の劣化状態（吸着筒３５の内部圧力から評価される状態）に応じて加圧時間を増減して筒内圧力を制御するため、適正濃度の酸素濃縮ガスの供給を維持することができる。

１−４．効果
上述の酸素濃縮装置１０では、吸着筒３５が収容された空間内の温度が変化すると、適正濃度の酸素濃縮ガスを供給するための筒内圧力が変化することになる。また、吸着筒３５の劣化が進行すると、窒素を吸着し難くなり、一定量の空気が供給されて加圧動作が行われる場合に、筒内圧力が大きくなる。そのため、一定量の空気が供給されて加圧動作が行われる際に、筒内圧力を検出することによって、吸着筒３５の劣化状態を把握することができる。したがって、吸着筒３５が収容された空間の温度と、加圧動作中の所定時期における筒内圧力と、に基づき、吸着筒３５を加圧状態にする加圧時間を調整することで、その温度における筒内圧力が適正に維持され易くなり、適正濃度の酸素濃縮ガスの供給が安定的に維持され易くなる。

また、上述の酸素濃縮装置１０は、一定量の空気が供給されて加圧動作が行われる場合に、吸着筒３５が収容された空間の温度が高くなるほど加圧動作中における吸着筒３５内の最高圧を小さくすることで、適正濃度の酸素濃縮ガスを供給し易くなる。このような事情を考慮して検出温度が大きくなるほど値を小さくするように基準圧力を定め、吸着筒３５内の最高圧を基準圧力に近づけるように加圧時間を増減することで、適正濃度の酸素濃縮ガスの供給が正確に制御され易くなる。

また、上述の酸素濃縮装置１０は、一定時間、加圧動作と減圧動作とを交互に行う切替制御を行うことで、吸着筒３５が収容された空間の温度等を安定した状態にすることができる。そのため、一定時間後に、検出圧力と基準圧力とを比較して加圧時間を増減することで、適正濃度の酸素濃縮ガスの供給がより一層安定的に維持され易くなる。特に、検出温度に基づいて定められる基準時間を用いて一定時間の切替制御を行うため、基準圧力に基づく切替制御を行う前に、ある程度適正な濃度の酸素濃縮ガスが供給されるように加圧時間を調整しておくことができる。

２．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、例えば次のような例も本発明の技術的範囲に含まれる。

第１実施形態の説明では、制御回路６０は、Ｓ１４において、装置内部温度の範囲ごとに基準圧力が定められたデータ（図４参照）を用いて基準圧力を決定した。しかしながら、このようなデータを用いることなく、その他の方法で基準圧力を決定してもよい。例えば、制御回路６０は、予め定められた装置内部温度に関する比例式、１次式、２次式などを用いて基準圧力を算出してもよい。また、制御回路６０は、装置内部の温度ごとに基準圧力が対応付けられたテーブルを参照して基準圧力を決定してもよい。

第１実施形態の説明では、制御回路６０は、Ｓ１６〜１９で、予め設定された一定の時間であるαやβを加圧時間の増減時間としたが、その他の方法で加圧時間の増減時間を決めてもよい。例えば、制御回路６０は、吸着筒３５内の検出圧力（Ｓ１５で検出する圧力）と、予め定められた目標圧力との偏差に基づいて、公知のＰＩＤ演算方式でフィードバック演算を行い、加圧時間の増減時間を決めてもよい。

第１実施形態の説明では、制御回路６０は、Ｓ１６，Ｓ１７において、Ｓ１５で一方の吸着筒３５の加圧動作中において最高圧となる時期に検出する筒内圧力を基準圧力と比較したが、所定期間内において酸素供給制御の周期毎（加圧動作毎）に検出する筒内圧力の平均値を基準圧力と比較してもよい。

第１実施形態の説明では、制御回路６０は、Ｓ１４において、Ｓ１１で取得した温度に基づいて、吸着筒３５内の圧力の目標到達圧力として基準圧力を決定したが、Ｓ１４で新たに装置内部温度を取得して、基準圧力を決定してもよい。

１０…酸素濃縮装置
３３…コンプレッサ（加圧部）
３５…吸着筒
４７…三方弁（切替部）
５３…圧力検出部
５５…温度検出部
６０…制御回路（制御部）

Claims (3)

1. 酸素より窒素を優先的に吸着する吸着材を充填した吸着筒と、
   前記吸着筒に空気を供給して加圧する加圧部と、
   を備え、前記吸着筒で生成された酸素濃縮ガスを装置外に供給する酸素濃縮装置であって、
   前記吸着筒が収容された空間の温度を検出する温度検出部と、
   前記吸着筒内の圧力を検出する圧力検出部と、
   前記加圧部から前記吸着筒への空気の供給を許容して前記吸着筒を加圧状態にする加圧動作と、前記吸着筒から外部への気体の排出を許容して前記吸着筒を減圧状態にする減圧動作とを行う切替部と、
   前記切替部に前記加圧動作と前記減圧動作とを交互に行わせる制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記温度検出部によって検出される温度と、前記加圧動作中の所定時期に前記圧力検出部によって検出される検出圧力と、に基づき、前記吸着筒を前記加圧状態にする加圧時間を増減する
   酸素濃縮装置。
2. 前記制御部は、前記温度検出部によって検出された温度が大きくなるほど値を小さくするように基準圧力を定め、前記加圧動作中において最高圧となる時期に前記圧力検出部によって検出される前記検出圧力と前記基準圧力とに基づき、前記吸着筒内の最高圧を前記基準圧力に近づけるように前記加圧時間を増減する
   請求項１に記載の酸素濃縮装置。
3. 前記制御部は、
   前記温度検出部によって検出される温度に基づいて基準時間を定め、
   前記基準時間に亘る前記加圧動作と前記減圧動作とを交互に行う切替制御を、前記基準時間よりも長い一定時間に達するまで続け、
   前記一定時間に達した後に前記温度検出部によって検出される温度に基づいて前記基準圧力を定め、
   前記一定時間に達した後に前記基準時間に亘る前記加圧動作を前記切替部に行わせたときの前記加圧動作中において最高圧となる時期に前記圧力検出部によって検出される前記検出圧力と前記基準圧力とを比較し、前記検出圧力が前記基準圧力よりも大きい所定の第１状態である場合に前記加圧時間を前記基準時間よりも短くし、前記検出圧力が前記基準圧力よりも小さい所定の第２状態である場合に前記加圧時間を前記基準時間よりも長くする
   請求項２に記載の酸素濃縮装置。

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