JP2021043553A

JP2021043553A - 低酸素環境用警報システム及び低酸素環境形成装置

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Publication number: JP2021043553A
Application number: JP2019163331A
Authority: JP
Inventors: 博文村上; Hirobumi Murakami; 仁藤野; Hitoshi Fujino
Original assignee: Espec Corp
Current assignee: Espec Corp
Priority date: 2019-09-06
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2021-03-18
Anticipated expiration: 2039-09-06
Also published as: JP7235625B2

Abstract

【課題】室内の酸素濃度について安全性を確保しながら不必要な警報の発生を抑制することが可能な低酸素環境用警報システムを提供する。【解決手段】低酸素環境用警報システムは、室内へ低酸素空気を供給する空気供給部と、前記室内の酸素濃度を検知する酸素濃度検知部とを備えた低酸素環境形成装置の前記空気供給部から前記低酸素空気が供給される前記室内について、酸素濃度の警報設定値を設定するものであって、前記室内の酸素濃度が上昇するように前記低酸素環境形成装置の運転状態が第１運転状態から第２運転状態へ切り替わる時に、前記酸素濃度の警報設定値を、前記第１運転状態の警報設定値から前記第２運転状態の警報設定値へ変更する間に、前記酸素濃度検知部により検知される酸素濃度よりも小さい値として経時的に更新する警報値変更部を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、低酸素環境用警報システム及びこれを備えた低酸素環境形成装置に関する。

従来、特許文献１に記載されているように、通常の空気よりも酸素濃度が低い低酸素空気をトレーニング室等の所定の室内へ供給する装置が知られている。この装置は、対象の室内において所望の低酸素環境を形成することができるため、例えば高地トレーニングや高地環境下における様々な研究等に用いることができる。

特許文献１には、低酸素空気をトレーニング室内へ供給する特殊組成空気供給装置が記載されている。この特殊組成空気供給装置は、圧縮機と、圧縮機から吐出された圧縮空気の一部を用いて窒素又は酸素を製造する窒素／酸素製造装置と、圧縮機から吐出された圧縮空気の残部と窒素／酸素製造装置で製造された窒素又は酸素とを混合するバッファータンクとを備えている。この装置によれば、バッファータンクにおいて所望の酸素濃度に調整された低酸素空気が、トレーニング室内へ供給される。

特開平１０−２１６４５５号公報

特許文献１等に記載される低酸素環境形成装置では、酸欠事故等を防止する保安対策として、室内の酸素濃度について警報値が設定され、室内の酸素濃度が当該警報値を下回った時に警報を発生させるのが通常である。ここで、室内の酸素濃度が上昇するように装置の運転状態が切り替わる場合、例えば室内への低酸素空気の供給を停止して換気する場合や室内の酸素濃度設定値が上がる場合等において、不必要な警報が発生してしまうことがある。すなわち、上記運転状態の切替直後においては、室内の酸素濃度が上昇途中にあるため切替後の警報設定値に満たず、室内の酸素濃度が警報値よりも低いという状況が一時的に発生し得るため、不必要な警報が発生してしまう場合がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、室内の酸素濃度について不必要な警報の発生を抑制することが可能な低酸素環境用警報システム及びこれを備えた低酸素環境形成装置を提供することである。

本発明の一局面に係る低酸素環境用警報システムは、室内へ低酸素空気を供給する空気供給部と、前記室内の酸素濃度を検知する酸素濃度検知部とを備えた低酸素環境形成装置の前記空気供給部から前記低酸素空気が供給される前記室内について、酸素濃度の警報設定値を設定するものである。この低酸素環境用警報システムは、前記室内の酸素濃度が上昇するように前記低酸素環境形成装置の運転状態が第１運転状態から第２運転状態へ切り替わる時に、前記酸素濃度の警報設定値を、前記第１運転状態の警報設定値から前記第２運転状態の警報設定値へ変更する間に、前記酸素濃度検知部により検知される酸素濃度よりも小さい値として経時的に更新する警報値変更部を備えている。

このシステムによれば、室内の酸素濃度が上昇するように低酸素環境形成装置の運転状態が切り替わる時に、室内の酸素濃度についての警報設定値が、酸素濃度検知部により検知される酸素濃度よりも小さい値として経時的に更新される。このため、低酸素環境形成装置の運転状態の切替と同時に当該警報設定値を第１運転状態の警報設定値から第２運転状態の警報設定値へ直ちに変更する場合と異なり、室内の酸素濃度の上昇中に酸素濃度の検知値が警報設定値を下回るのを抑制することができる。したがって、本システムによれば、低酸素環境形成装置の運転状態の切替時における不必要な警報の発生を抑制することが可能になる。

本発明における「低酸素空気」とは、通常の空気よりも酸素濃度が低い空気を意味する。

上記低酸素環境用警報システムにおいて、前記警報値変更部は、前記酸素濃度検知部により検知される酸素濃度が前記第２運転状態の警報設定値を超えた時に、前記酸素濃度の警報設定値の経時的な更新を停止すると共に前記第２運転状態の警報設定値を有効にしてもよい。

この構成によれば、警報設定値の経時的な更新により不必要な警報の発生を抑制しつつ、一定の警報設定値に基づく通常の酸素濃度監視体制へ移行することができる。

上記低酸素環境用警報システムは、前記酸素濃度検知部により検知される酸素濃度が前記第２運転状態の警報設定値に到達する前において、警告を発生する警告発生部をさらに備えていてもよい。前記警告発生部は、前記空気供給部から前記室内への前記低酸素空気の供給が停止する前記第２運転状態へ前記低酸素環境形成装置の運転状態が切り替わる時に、前記酸素濃度検知部により検知される酸素濃度が予め定められた前記第２運転状態の警報設定値に到達する前において警告を発生してもよい。

この構成によれば、上昇中の酸素濃度が警報設定値に到達する前において不必要な警報の発生を抑制すると共に、酸素濃度が警報設定値に満たない状態であることを知らせることができる。

本発明の他の局面に係る低酸素環境用警報システムは、室内へ低酸素空気を供給する空気供給部と、前記室内の酸素濃度を検知する酸素濃度検知部とを備えた低酸素環境形成装置の前記空気供給部から前記低酸素空気が供給される前記室内について、酸素濃度の警報設定値を設定するものである。この低酸素環境用警報システムは、前記室内の酸素濃度が上昇するように前記低酸素環境形成装置の運転状態が第１運転状態から第２運転状態へ切り替わる時に、前記酸素濃度検知部により検知される酸素濃度が前記第２運転状態の警報設定値に到達するまでの間に警告を発生する警告発生部と、前記低酸素環境形成装置の運転状態が前記第１運転状態から前記第２運転状態へ切り替わる時に、前記酸素濃度検知部により検知される酸素濃度が前記第２運転状態の警報設定値を超えることに基づいて、前記第２運転状態の警報設定値を前記酸素濃度の警報設定値として有効にする警報値変更部と、を備えている。

この低酸素環境用警報システムによれば、室内の酸素濃度が上昇するように低酸素環境形成装置の運転状態が第１運転状態から第２運転状態へ切り替わる時に、酸素濃度検知部により検知される酸素濃度が第２運転状態の警報設定値を超えることに基づいて当該第２運転状態の警報設定値を室内の酸素濃度の警報設定値として有効にする。このため、低酸素環境形成装置の運転状態の切替と同時に第２運転状態の警報設定値を当該警報設定値として直ちに有効にする場合と異なり、室内の酸素濃度の上昇中に酸素濃度の検知値が警報設定値を下回るのを抑制することができる。したがって、低酸素環境形成装置の運転状態の切替時における不必要な警報の発生を抑制することが可能になる。しかも、酸素濃度検知部により検知される酸素濃度が第２運転状態の警報設定値に到達するまでの間に警告を発生することにより、室内の酸素濃度が上昇中であって第２運転状態の警報設定値に満たない状態であることを知らせることができる。

上記低酸素環境用警報システムにおいて、前記警告発生部は、前記空気供給部から前記室内への前記低酸素空気の供給が停止する前記第２運転状態へ前記低酸素環境形成装置の運転状態が切り替わる時に、前記酸素濃度検知部により検知される酸素濃度が予め定められた前記第２運転状態の警報設定値に到達する前において警告を発生してもよい。

上記低酸素環境用警報システムは、前記酸素濃度検知部により検知される酸素濃度が前記第２運転状態の警報設定値に到達する前において、前記酸素濃度検知部により検知される酸素濃度が所定の時間内上昇しない時に警報を発生する警報発生部をさらに備えていてもよい。

この構成によれば、低酸素環境形成装置の運転状態の切替後に室内の酸素濃度が上昇傾向にない時に警報を発生することにより、装置異常を速やかに把握することが可能になる。

上記低酸素環境用警報システムにおいて、前記警報値変更部は、前記室内の酸素濃度が低下するように前記低酸素環境形成装置が前記第１運転状態から第３運転状態へ切り替わる時に、前記第３運転状態の酸素濃度設定値よりも小さい警報設定値を算出し、前記酸素濃度の警報設定値を前記第１運転状態の警報設定値から前記第３運転状態の警報設定値へ直接切り替えるように構成されていてもよい。

室内の酸素濃度が低下するように低酸素環境形成装置の運転状態が切り替わる時は、酸素濃度の上昇時のように不必要な警報発生の問題は生じない。このため、第１運転状態の警報設定値から第３運転状態の警報設定値へ直接切り替えることにより、複雑な制御処理等を行う必要もなく、一定の警報設定値に基づく通常の酸素濃度監視体制を継続することができる。

本発明のさらに他の局面に係る低酸素環境形成装置は、室内へ低酸素空気を供給する空気供給部と、前記室内の酸素濃度を検知する酸素濃度検知部と、前記室内について酸素濃度の警報設定値を設定する上記低酸素環境用警報システムと、を備えている。

この低酸素環境形成装置によれば、室内の酸素濃度が上昇するように運転状態を切り替える時に、上昇中の室内の酸素濃度の検知値が警報設定値を下回るのを抑制することができる。したがって、運転状態の切替時における不必要な警報の発生を抑制することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、室内の酸素濃度について不必要な警報の発生を抑制することが可能な低酸素環境用警報システム及びこれを備えた低酸素環境形成装置を提供することができる。

本発明の実施形態１に係る低酸素環境形成装置の構成を模式的に示す図である。上記低酸素環境形成装置における低酸素空気発生部の構成を模式的に示す図である。本発明の実施形態１に係る低酸素環境用警報システムの機能を説明するためのブロック図である。上記低酸素環境用警報システムの動作を説明するためのフローチャートである。本発明の実施形態２に係る低酸素環境用警報システムの動作を説明するためのフローチャートである。本発明の実施形態３に係る低酸素環境用警報システムの動作を説明するためのフローチャートである。本発明の実施形態４に係る低酸素環境用警報システムの動作を説明するためのフローチャートである。本発明の実施形態５に係る低酸素環境用警報システムの動作を説明するためのフローチャートである。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る低酸素環境形成装置及び低酸素環境用警報システムを詳細に説明する。

（実施形態１）
＜低酸素環境形成装置＞
まず、本発明の実施形態１に係る低酸素環境形成装置１の構成を、図１及び図２に基づいて説明する。本実施形態に係る低酸素環境形成装置１は、トレーニング室１００内の空間１００Ａへ低酸素空気を供給し、当該空間１００Ａに高地トレーニング用の低酸素環境を形成する装置である。低酸素環境形成装置１は、空気供給部１０と、換気部２０と、酸素濃度検知部３０と、制御部４０と、低酸素環境用警報システム２（図３参照）とを主に備えている。

空気供給部１０は、トレーニング室１００内へ低酸素空気を供給するものである。図１に示すように、空気供給部１０は、空気圧縮機１１と、低酸素空気発生部１２と、混合部１７と、これらを互いに接続する空気経路とを主に有している。

空気圧縮機１１は、例えばトレーニング室１００に併設された機械室１０１内に設置されており、機械室１０１内へ取り込まれた原料空気（通常の酸素濃度の空気）を圧縮し、圧縮された原料空気を吐出する。空気圧縮機１１は、原料空気の吸込口１１Ａ及び吐出口１１Ｂをそれぞれ有しており、吐出口１１Ｂが原料空気経路１３により低酸素空気発生部１２の入口１５Ａに接続されている。

低酸素空気発生部１２は、膜分離方式によって、空気圧縮機１１より圧送された原料空気から低酸素空気を発生させるものであり、図２に示される構成を有している。図２に示すように、本実施形態における低酸素空気発生部１２は、中空糸膜等の複数の気体分離膜１４と、当該複数の気体分離膜１４が収容される容器１５と、当該容器１５内において気体分離膜１４の両端をそれぞれ固定する一対の膜固定部１６とを有している。気体分離膜１４は、窒素よりも酸素が膜壁を透過し易い性質を有する膜である。

容器１５は、図２に示すように一方向に長い形状を有しており、長さ方向の一方側の端部に原料空気Ａ０の入口１５Ａが設けられていると共に、長さ方向の他方側の端部に低酸素空気Ａ１の出口１５Ｂが設けられている。また、容器１５の側部のうち長さ方向の中央よりも入口１５Ａ側の部位には、高酸素空気Ａ２の出口１５Ｃが設けられている。

入口１５Ａから容器１５内に流入した原料空気Ａ０は、気体分離膜１４の一方端側の開口から膜の中空部内へ流入し、当該気体分離膜１４の他方端側へ向かって中空部内を流れる。この間、原料空気Ａ０中の主に酸素が膜壁を通過して中空部の外へ流出することにより原料空気Ａ０の酸素濃度が低下し、低酸素空気Ａ１が発生する。そして、気体分離膜１４の他方端側の開口から低酸素空気Ａ１が中空部の外へ流出し、当該低酸素空気Ａ１が出口１５Ｂを通じて容器１５の外へ取り出される。また気体分離膜１４の膜壁を通過した原料空気Ａ０は、高酸素空気Ａ２として、出口１５Ｃを通じて容器１５の外へ取り出される。

図１に示すように、混合部１７は、低酸素空気と原料空気とを混合する低酸素混合部１７Ａと、高酸素空気と原料空気とを混合する高酸素混合部１７Ｂとを有している。より具体的には、低酸素混合部１７Ａは、低酸素経路１８により低酸素空気発生部１２の出口１５Ｂに接続されていると共に、低酸素側バイパス経路１３Ａにより原料空気経路１３に接続されている。

これにより、低酸素空気発生部１２で発生した低酸素空気が低酸素経路１８を通じて低酸素混合部１７Ａへ供給されると共に、空気圧縮機１１から吐出された原料空気の一部が低酸素側バイパス経路１３Ａを通じて低酸素混合部１７Ａへ供給される。また低酸素経路１８及び低酸素側バイパス経路１３Ａには、流量調整弁１８Ａ，１３ＡＡがそれぞれ設置されている。これらの流量調整弁１８Ａ，１３ＡＡの開度によって低酸素混合部１７Ａへ供給される低酸素空気及び原料空気の流量をそれぞれ調整し、低酸素空気の酸素濃度を調整することができる。

図１に示すように、高酸素混合部１７Ｂは、高酸素経路１９により低酸素空気発生部１２の出口１５Ｃに接続されていると共に、高酸素側バイパス経路１３Ｂにより原料空気経路１３に接続されている。これにより、出口１５Ｃから取り出された高酸素空気が高酸素経路１９を通じて高酸素混合部１７Ｂへ供給されると共に、空気圧縮機１１から吐出された原料空気の一部が高酸素側バイパス経路１３Ｂを通じて高酸素混合部１７Ｂへ供給される。高酸素経路１９及び高酸素側バイパス経路１３Ｂには、流量調整弁１９Ａ，１３ＢＢがそれぞれ設置されている。これらの流量調整弁１９Ａ，１３ＢＢの開度によって高酸素混合部１７Ｂへ供給される高酸素空気及び原料空気の流量をそれぞれ調整し、高酸素空気の酸素濃度を調整することができる。

図１に示すように、空気供給部１０は、低酸素混合部１７Ａとトレーニング室１００とを接続する低酸素空気供給経路２１をさらに有している。低酸素混合部１７Ａにおいて酸素濃度が調整された低酸素空気は、低酸素空気供給経路２１を通じてトレーニング室１００内の空間１００Ａへ供給される。

また空気供給部１０は、高酸素混合部１７Ｂから流出した高酸素空気が流れる高酸素空気供給経路２２をさらに有している。当該高酸素空気供給経路２２は、例えばトレーニング室１００やトレーニング室１００内外に設置された高酸素マスク（図示しない）等に接続されている。

トレーニング室１００に低酸素空気を供給する時は、高酸素空気は高酸素排気弁１９ＡＡを開くことにより排気される。一方、トレーニング室１００に高酸素空気を供給する時は、低酸素空気は低酸素排気弁１８ＡＡを開くことにより排気される。しかしこれに限定されず、高酸素混合部１７Ｂから流出した高酸素空気が常に排気されてもよい。

換気部２０は、トレーニング室１００内の空間１００Ａへ通常の酸素濃度の空気（外気）を取り入れて、当該空間１００Ａを換気するものである。本実施形態における換気部２０は、ダンパーや換気扇等により構成されており、例えばトレーニング室１００の壁や天井等に設けられている。

酸素濃度検知部３０は、トレーニング室１００内の酸素濃度を検知するセンサ（酸素濃度計）である。本実施形態における酸素濃度検知部３０は、所定の時間間隔でトレーニング室１００内の酸素濃度を検知し、その検知濃度に応じた信号を制御部４０へ出力する。また当該信号は、酸素濃度表示計（図示しない）へも出力される。

制御部４０は、低酸素環境形成装置１の各種動作を制御する機器、例えばコンピュータである。具体的には、制御部４０は、空気圧縮機１１の起動及び停止を切り替え、流量調整弁１８Ａ，１３ＡＡ，１９Ａ，１３ＢＢの各開度を変更し、また換気部２０を構成するダンパーの開度を変更する（又は換気部２０を構成する換気扇の作動及び停止を切り替える）。

これにより、低酸素環境形成装置１の運転状態は、空気供給部１０が作動する低酸素運転と、空気供給部１０が停止し且つ換気部２０が作動する一般運転と、空気供給部１０及び換気部２０が共に停止する運転停止との間で切り替わる。低酸素運転では、酸素濃度検知部３０により検知される酸素濃度と酸素濃度設定値とに基づいて流量調整弁１８Ａ，１３ＡＡの開度が制御部４０により制御され、トレーニング室１００内の酸素濃度が当該酸素濃度設定値（通常の酸素濃度よりも低い値）に近づくように、所定の酸素濃度の低酸素空気がトレーニング室１００内へ供給される。

一般運転では、空気供給部１０によるトレーニング室１００内への低酸素空気の供給が停止された状態で室内の換気が行われるため、トレーニング室１００内の酸素濃度は通常の酸素濃度に近づく。また運転停止では、空気供給部１０によるトレーニング室１００内への低酸素空気の供給及びトレーニング室１００内の換気がいずれも停止されるが、トレーニング室１００の出入口等からの外気の侵入により、トレーニング室１００内の酸素濃度は通常の酸素濃度に近づく。

＜低酸素環境用警報システム＞
次に、本実施形態に係る低酸素環境用警報システム２の構成を、図３に基づいて説明する。低酸素環境用警報システム２は、トレーニング室１００内について酸素濃度の警報設定値を設定するシステムであり、コンピュータにより構成されている。図３に示すように、低酸素環境用警報システム２は、データ蓄積部４１と、データ判定部４２と、警報値変更部４３と、警報発生部４４と、警告発生部４５とを主に備えている。データ蓄積部４１は、メモリ等の記憶装置により構成されている。データ判定部４２、警報値変更部４３、警報発生部４４及び警告発生部４５は、上記低酸素環境用警報システム２を構成するコンピュータの中央演算処理装置（ＣＰＵ；ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）により実行される各機能である。

データ蓄積部４１は、酸素濃度検知部３０から出力される検知データを受信し、蓄積する。データ判定部４２は、データ蓄積部４１に蓄積された検知データ群を参照し、所定のタイミングで検知された酸素濃度と、当該所定のタイミングの１回前のタイミングで検知された酸素濃度との大小関係を判定する。

警報値変更部４３は、トレーニング室１００内の酸素濃度が上昇するように低酸素環境形成装置１の運転状態が第１運転状態から第２運転状態へ切り替わる時に、トレーニング室１００内についての酸素濃度の警報設定値を、第１運転状態の警報設定値から第２運転状態の警報設定値へ変更する間に、酸素濃度検知部３０により検知される酸素濃度よりも小さい値として経時的に更新する。本実施形態では、警報値変更部４３は、低酸素環境形成装置１の運転状態が低酸素運転（第１運転状態）から一般運転（第２運転状態）へ切り替わる時に、当該警報設定値を、酸素濃度検知部３０により検知される酸素濃度よりも小さい値として経時的に更新する。

低酸素運転の警報設定値は、当該低酸素運転の酸素濃度設定値よりも小さい値として設定される。また一般運転の警報設定値は、低酸素運転の警報設定値よりも大きい値であり、例えば１８％（体積％）である。また本実施形態における警報値変更部４３は、酸素濃度検知部３０により検知される酸素濃度が一般運転の警報設定値（１８％）を超えた時に、警報設定値の経時的な更新を停止すると共に一般運転の警報設定値を有効にする。

警報発生部４４は、酸素濃度検知部３０により検知される酸素濃度が一般運転の警報設定値（１８％）に到達する前において、酸素濃度検知部３０により検知される酸素濃度が所定の時間内維持され又は低下した時に警報を発生する。具体的には、データ判定部４２による判定の結果、所定のタイミングで検知された酸素濃度が当該所定のタイミングの１回前のタイミング（前回のタイミング）で検知された酸素濃度と同じ又はそれよりも小さい場合に警報を発生する。

警告発生部４５は、酸素濃度検知部３０により検知される酸素濃度が一般運転の警報設定値（１８％）に到達する前において、警告を発生する（注意喚起を促す）。

以下、低酸素環境用警報システム２の動作の一例を、図４のフローチャートに従って説明する。本実施形態では、低酸素環境形成装置１の運転状態が低酸素運転から一般運転へ切り替わる場合を説明する。

はじめに、トレーニング室１００内の酸素濃度が所定の酸素濃度設定値（例えば１５％）になるように、低酸素運転が実行されている。この時、低酸素運転の警報設定値は、当該酸素濃度設定値よりも小さい値として設定されており、これが有効な状態となっている。

この状態で、まず、制御部４０が空気圧縮機１１を停止させると共に、換気部２０を作動させる（ステップＳ１０）。これにより、トレーニング室１００内への低酸素空気の供給が停止し、当該トレーニング室１００内の酸素濃度が換気によって通常の酸素濃度（約２１％）に向かって上昇する。そして、空気圧縮機１１の停止後も、酸素濃度検知部３０はトレーニング室１００内の酸素濃度を検知し（ステップＳ２０）、その検知データがデータ蓄積部４１（図３）に蓄積される。

次に、データ判定部４２（図３）は、データ蓄積部４１に蓄積された検知データを参照し、トレーニング室１００内の酸素濃度が上昇傾向にあるか否かについて判定する（ステップＳ３０）。具体的には、データ判定部４２は、上記ステップＳ２０のタイミングで検知された酸素濃度と、当該タイミングの１回前のタイミングで検知された酸素濃度（空気圧縮機１１の停止前に検知された酸素濃度）とを比較し、これらの大小関係を判定する。そして、前者が後者よりも大きい時は、トレーニング室１００内の酸素濃度が上昇傾向にあると判定され（ステップＳ３０のＹＥＳ）、それ以外の時（酸素濃度が変わらない時又は酸素濃度が低下する時）は、トレーニング室１００内の酸素濃度が上昇傾向にないと判定される（ステップＳ３０のＮＯ）。

上記ステップＳ３０においてトレーニング室１００内の酸素濃度が上昇傾向にないと判定された時は、警報発生部４４（図３）が低酸素空気漏れの警報を発生する（ステップＳ４０）。一方、上記ステップＳ３０においてトレーニング室１００内の酸素濃度が上昇傾向にあると判定された時は、警報値変更部４３が、トレーニング室１００内についての酸素濃度の警報設定値を、低酸素運転の警報設定値から上記ステップＳ２０で酸素濃度検知部３０により検知された酸素濃度よりも小さい値に更新する（ステップＳ５０）。具体的には、警報値変更部４３は、上記ステップＳ２０で酸素濃度検知部３０により検知された酸素濃度よりも小さい値を算出し、その算出値を警報設定値として有効化する。

そして、上記ステップＳ２０〜Ｓ５０による警報設定値の経時的な更新を、酸素濃度検知部３０により検知される酸素濃度が一般運転の警報設定値（１８％）を超えるまで継続する。そして、酸素濃度検知部３０により検知される酸素濃度が一般運転の警報設定値を超えた時に（ステップＳ６０のＹＥＳ）、警報設定値の更新を停止すると共に一般運転の警報設定値を有効にする（ステップＳ７０）。

また本実施形態では、酸素濃度検知部３０により検知される酸素濃度が一般運転の警報設定値に到達する前において、すなわち上記ステップＳ２０〜Ｓ５０の繰り返しによる警報設定値の更新を行っている間に、警告発生部４５（図３）が警告を発生する（ステップＳ９０）。具体的には、警告発生部４５から警告表示部（図示しない）へ警告発生信号を送信し、トレーニング室１００内の酸素濃度が上昇中であるが一般運転の警報設定値よりも低い低酸素状態であることを注意喚起として知らせる。そして、酸素濃度検知部３０により検知される酸素濃度が一般運転の警報設定値に到達した後に、当該警告を解除する（ステップＳ８０）。

以後、一般運転の警報設定値（１８％）に基づいて、トレーニング室１００内の酸素濃度を酸素濃度検知部３０により継続的に監視する。そして、検知された酸素濃度が当該警報設定値を下回った時は、警報発生部４４が低酸素空気漏れの警報を発生し、これと同時に外気導入をさらに行ってもよい。

以上の通り、本実施形態に係る低酸素環境用警報システム２によれば、低酸素環境形成装置１の運転状態が低酸素運転から一般運転へ切り替わる時に、トレーニング室１００内についての酸素濃度の警報設定値が、酸素濃度検知部３０により検知される酸素濃度よりも小さい値として経時的に更新されるため、トレーニング室１００内の酸素濃度の上昇中に酸素濃度の検知値が警報設定値を下回るのを抑制することができる。したがって、低酸素運転から一般運転への切替と同時に当該警報設定値を低酸素運転の警報設定値から一般運転の警報設定値へ直ちに変更する場合と異なり、不必要な警報の発生を抑制することができる。

なお、本実施形態では、換気部２０の作動開始と共に低酸素空気の供給を停止する場合を説明したが、これに限定されない。外気の導入によりトレーニング室１００内の酸素濃度が１８％に到達した後に、当該トレーニング室１００内への低酸素空気の供給が停止されてもよい。

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２に係る低酸素環境用警報システムの動作を、図５のフローチャートに従って説明する。上記実施形態１では、低酸素環境形成装置１の運転状態が低酸素運転から一般運転へ切り替わる時に酸素濃度の警報設定値を更新する場合を説明したが、実施形態２では低酸素運転において酸素濃度設定値を上げる時に警報設定値を更新する場合を説明する。以下、上記実施形態１と異なる点についてのみ説明する。

まず、制御部４０がトレーニング室１００内の酸素濃度設定値を上げる（ステップＳ１１）。本実施形態では、一例として、第１酸素濃度設定値（例えば１５％）に基づいてトレーニング室１００内の酸素濃度を制御する第１低酸素運転（第１運転状態）から、第１酸素濃度設定値よりも大きい第２酸素濃度設定値（例えば１８％）に基づいてトレーニング室１００内の酸素濃度を制御する第２低酸素運転（第２運転状態）へ、低酸素環境形成装置１の運転状態が切り替わる。これにより、制御部４０によって流量調整弁１８Ａ（図１）の開度が減少し（又は流量調整弁１３ＡＡの開度が増加し）、トレーニング室１００内の酸素濃度が時間と共に上昇する。

そして、酸素濃度検知部３０により検知される酸素濃度が第２低酸素運転の警報設定値を超えるまでの間、上記実施形態１と同様に警報設定値の更新が行われる（ステップＳ２１，Ｓ３１，Ｓ４１，Ｓ５１）。また本実施形態では、酸素濃度検知部３０により検知される酸素濃度が第２低酸素運転の警報設定値に到達する前において、すなわち上記ステップＳ２１〜Ｓ５１の繰り返しによる警報設定値の更新を行っている間に、警告発生部４５（図３）が警告を発生する（ステップＳ９１）。具体的には、警告発生部４５から警告表示部（図示しない）へ警告発生信号を送信し、トレーニング室１００内の酸素濃度が上昇中であるが第２低酸素運転の警報設定値よりも低い低酸素状態であることを注意喚起として知らせる。

第２低酸素運転の警報設定値は、第２酸素濃度設定値よりも小さい値であり、且つ第１低酸素運転の警報設定値よりも大きい値である。またステップＳ４１で警報を発生させた場合には、それと同時にトレーニング室１００内への低酸素空気の供給を停止すると共に当該トレーニング室１００内への外気導入（換気）を行ってもよい。そして、酸素濃度検知部３０により検知される酸素濃度が第２低酸素運転の警報設定値を超えた時に（ステップＳ６１のＹＥＳ）、上記実施形態１と同様に警報設定値の更新が停止され、第２低酸素運転の警報設定値が有効とされ（ステップＳ７１）、警告発生部４５による警告が解除される（ステップＳ８１）。

（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３に係る低酸素環境用警報システムについて説明する。実施形態３に係る低酸素環境用警報システムは基本的に上記実施形態２と同様であるが、警報値変更部４３が、トレーニング室１００内の酸素濃度が低下するように低酸素環境形成装置１が第１運転状態から第３運転状態へ切り替わる時に、第３運転状態の酸素濃度設定値よりも小さい警報設定値を算出し、警報設定値を第１運転状態の警報設定値から第３運転状態の警報設定値へ直接切り替える点で異なっている。

ここで、第１運転状態は、上記実施形態２と同様に、第１酸素濃度設定値（例えば１５％）に基づいてトレーニング室１００内の酸素濃度を制御する第１低酸素運転である。また第３運転状態は、第１酸素濃度設定値よりも小さい第３酸素濃度設定値（例えば１３％）に基づいてトレーニング室１００内の酸素濃度を制御する第３低酸素運転である。すなわち、本実施形態では、低酸素運転中に酸素濃度設定値を第１酸素濃度設定値から第３酸素濃度設定値へ下げる場合を説明する。

図６のフローチャートの通り、まず、制御部４０がトレーニング室１００内の酸素濃度設定値を第１酸素濃度設定値から第３酸素濃度設定値へ下げる（ステップＳ１２）。これにより、制御部４０によって流量調整弁１８Ａの開度が増加し（又は流量調整弁１３ＡＡの開度が減少し）、トレーニング室１００内の酸素濃度が時間と共に低下する。

次に、第３低酸素運転の警報設定値を算出する（ステップＳ２２）。具体的には、警報値変更部４３が、第３酸素濃度設定値（例えば１３％）よりも小さい値を警報設定値として算出する。その後、警報値変更部４３が、酸素濃度の警報設定値を、第１低酸素運転の警報設定値から上記ステップＳ２２で算出された第３低酸素運転の警報設定値へ直接切り替える（ステップＳ３２）。

このように、トレーニング室１００内の酸素濃度が低下するように低酸素環境形成装置１の運転状態が切り替わる場合には、酸素濃度の警報設定値を第１低酸素運転の警報設定値から第３低酸素運転の警報設定値へ直接切り替えても、不必要な警報の問題は生じない。このため、警報設定値を経時的に更新するための演算処理等も不要になる。

また本実施形態において、酸素濃度設定値の変更後にトレーニング室１００内の酸素濃度が一定時間低下しない場合や酸素濃度が上昇する場合には、警報発生部４４が低酸素機器異常の警報を発生する。この場合、警報発生と同時に低酸素機器（空気供給部１０）が停止され、トレーニング室１００内へ外気が導入される。

（実施形態４）
次に、本発明の実施形態４に係る低酸素環境用警報システムについて説明する。本実施形態に係る低酸素環境用警報システムは、基本的に上記実施形態１に係る低酸素環境用警報システム２と同様の構成を備えるものであるが、警報値変更部４３の動作が異なっている。以下、上記実施形態１と異なる点についてのみ説明する。

本実施形態における警報値変更部４３（図３）は、トレーニング室１００内の酸素濃度が上昇するように低酸素環境形成装置１の運転状態が第１運転状態（運転停止）から第２運転状態（低酸素運転）へ切り替わる時に、酸素濃度検知部３０により検知される酸素濃度が第２運転状態の警報設定値を超えることに基づいて、第２運転状態の警報設定値をトレーニング室１００内についての酸素濃度の警報設定値として有効にする。

一方、警告発生部４５及び警報発生部４４は、基本的に上記実施形態１と同様に機能する。すなわち、警告発生部４５は、トレーニング室１００内の酸素濃度が上昇するように低酸素環境形成装置１の運転状態が第１運転状態（運転停止）から第２運転状態（低酸素運転）へ切り替わる時に、酸素濃度検知部３０により検知される酸素濃度が第２運転状態の警報設定値に到達するまでの間に警告を発生する。また警報発生部４４は、酸素濃度検知部３０により検知される酸素濃度が第２運転状態の警報設定値に到達する前において、酸素濃度検知部３０により検知される酸素濃度が所定の時間内上昇しない時（変化しない時又は低下した時）に警報を発生する。

以下、本実施形態に係る低酸素環境用警報システムの動作を、図７のフローチャートに従って説明する。本実施形態では、低酸素環境形成装置１を運転停止（第１運転状態）から低酸素運転（第２運転状態）へ切り替える場合を説明する。より具体的には、運転停止中にトレーニング室１００内の酸素濃度が通常の酸素濃度まで戻っておらず（例えば１５％）、低酸素運転の酸素濃度設定値がその運転停止中のトレーニング室１００内の酸素濃度よりも高い値（例えば１８％）である場合を説明する。

まず、制御部４０が空気圧縮機１１を起動させる（ステップＳ１３）。そして、制御部４０により流量調整弁１８Ａ，１３ＡＡの開度が調整され、酸素濃度が調整された低酸素空気がトレーニング室１００内へ供給される。これにより、トレーニング室１００内の酸素濃度が、運転停止時の酸素濃度（例えば１５％）から低酸素運転の酸素濃度設定値（例えば１８％）に向かって上昇する。

次に、酸素濃度検知部３０がトレーニング室１００内の酸素濃度を検知し（ステップＳ２３）、データ判定部４２が、上記ステップＳ２３のタイミングで検知された酸素濃度が低酸素運転の警報設定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ３３）。そして、当該酸素濃度が低酸素運転の警報設定値以下である場合には（ステップＳ３３のＹＥＳ）、警告発生部４５による警告（注意喚起）を開始し、トレーニング室１００内の酸素濃度が上昇中であるが低酸素運転の警報設定値よりも低い低酸素状態であることを注意喚起する（ステップＳ４３）。

酸素濃度検知部３０は、トレーニング室１００内の酸素濃度の上昇中に一定の時間間隔で酸素濃度を検知し（ステップＳ５３）、その検知データがデータ蓄積部４１（図３）に蓄積される。そして、データ判定部４２は、データ蓄積部４１に蓄積された検知データを参照し、トレーニング室１００内の酸素濃度が上昇傾向にあるか否かを判定する（ステップＳ６３）。具体的には、データ判定部４２は、上記ステップＳ５３のタイミングで検知された酸素濃度と上記ステップＳ２３のタイミングで検知された酸素濃度とを比較し、これらの大小関係を判定する。そして、前者が後者よりも大きい時は、酸素濃度が上昇傾向にあると判定され（ステップＳ６３のＹＥＳ）、それ以外の時（酸素濃度が変化しない時又は酸素濃度が低下する時）は、酸素濃度が上昇傾向にないと判定される（ステップＳ６３のＮＯ）。

上記ステップＳ６３において酸素濃度が上昇傾向にないと判定された時は、警報発生部４４が警報を発生する（ステップＳ７３）。この時、異常時対応として、トレーニング室１００内への低酸素空気の供給を停止し、換気部２０によりトレーニング室１００内へ外気を導入してもよい。一方、上記ステップＳ６３において酸素濃度が上昇傾向にあると判定された時は、警報は発生せず、警告のみ継続して発生する。

上記ステップＳ５３，Ｓ６３，Ｓ８３により酸素濃度の時間変化を監視し、これを、酸素濃度検知部３０により検知される酸素濃度が低酸素運転の警報設定値を超えるまで継続する。ここで、低酸素運転の警報設定値は、低酸素運転の酸素濃度設定値（例えば１８％）よりも小さい値として設定される。そして、酸素濃度検知部３０により検知される酸素濃度が低酸素運転の警報設定値を超えた時に（ステップＳ８３のＹＥＳ）、低酸素運転の警報設定値を有効化し（ステップＳ９３）、その後警告発生部４５による警告を解除する（ステップＳ１０３）。以後、低酸素運転の警報設定値に基づく通常の酸素濃度監視体制に入る。

また上記ステップＳ２３のタイミングで検知された酸素濃度が低酸素運転の警報設定値を超えている場合には（ステップＳ３３のＮＯ）、当該低酸素運転の警報設定値を有効化し（ステップＳ１１３）、その後当該警報設定値に基づく通常の酸素濃度監視体制に入る。

以上の通り、本実施形態に係る低酸素環境用警報システムによれば、トレーニング室１００内の酸素濃度が上昇するように低酸素環境形成装置１が運転停止から低酸素運転へ切り替わる時に、酸素濃度検知部３０により検知される酸素濃度が低酸素運転の警報設定値を超えることに基づいて、当該低酸素運転の警報設定値をトレーニング室１００内の酸素濃度の警報設定値として有効にする。このため、低酸素環境形成装置１の運転状態の切替と同時に低酸素運転の警報設定値を直ちに有効化する場合と異なり、トレーニング室１００内の酸素濃度の上昇中に酸素濃度の検知値が警報設定値を下回るのを抑制することができる。したがって、低酸素環境形成装置１の運転状態の切替時における不必要な警報の発生を抑制することができる。しかも、酸素濃度検知部３０により検知される酸素濃度が低酸素運転の警報設定値に到達するまでの間に警告を発生することにより、トレーニング室１００内の酸素濃度が上昇中であって低酸素運転の警報設定値に満たない状態であることを確実に知らせることができる。

（実施形態５）
次に、本発明の実施形態５に係る低酸素環境用警報システムについて説明する。実施形態５に係る低酸素環境用警報システムは基本的に上記実施形態４と同様であるが、警報値変更部４３が、トレーニング室１００内の酸素濃度が低下するように低酸素環境形成装置１が第１運転状態から第３運転状態へ切り替わる時に、第３運転状態の酸素濃度設定値よりも小さい警報設定値を算出し、第１運転状態の警報設定値から第３運転状態の警報設定値へ直接切り替える点で異なっている。

ここで、第１運転状態は、上記実施形態４と同様に、運転停止中であってトレーニング室１００内の酸素濃度が通常の酸素濃度まで戻っていない状態である（例えば１５％）。また第３運転状態は、当該運転停止中のトレーニング室１００内の酸素濃度よりも小さい酸素濃度設定値（例えば１３％）に基づいてトレーニング室１００内の酸素濃度を制御する低酸素運転である。

図８のフローチャートの通り、まず、制御部４０が空気圧縮機１１を起動させる（ステップＳ１４）。そして、制御部４０により流量調整弁１８Ａ，１３ＡＡの開度が調整され、酸素濃度が調整された低酸素空気がトレーニング室１００内へ供給される。これにより、トレーニング室１００内の酸素濃度が、運転停止中の酸素濃度（例えば１５％）から低酸素運転の酸素濃度設定値（例えば１３％）に向かって低下する。

次に、警報値変更部４３が低酸素運転の警報設定値を算出する（ステップＳ２４）。具体的には、警報値変更部４３が、酸素濃度設定値（例えば１３％）よりも小さい値を警報設定値として算出する。その後、警報値変更部４３が、運転停止時の警報設定値（例えば１８％）から上記ステップＳ２４で算出された低酸素運転の警報設定値へ直接切り替える（ステップＳ３４）。以後、低酸素運転の警報設定値に基づいてトレーニング室１００内の酸素濃度を監視しつつ低酸素運転が行われる。

（その他実施形態）
ここで、本発明のその他実施形態を説明する。

上記実施形態１では、低酸素運転から一般運転へ切り替わる場合を説明したが、低酸素運転から運転停止へ切り替わる場合、運転停止から一般運転へ切り替わる場合、一般運転から運転停止へ切り替わる場合及び一般運転を継続する場合においても、同様に警報設定値の経時的な更新が行われてもよい。

上記実施形態４では、運転停止から低酸素運転へ切り替わる場合を説明したが、一般運転から低酸素運転へ切り替わる場合に同様の制御が行われてもよい。

上記実施形態１において、警告発生部４５が省略されてもよい。

上記実施形態１では、トレーニング室１００内へ低酸素空気を供給する場合を説明したが、例えば試験室等、トレーニング室１００以外の他の対象室内へ低酸素空気を供給する場合にも本発明を適用することができる。

上記実施形態１では、膜分離方式によって低酸素空気Ａ１を発生させる場合を説明したが、他の方式によって低酸素空気Ａ１を発生させてもよい。

今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１低酸素環境形成装置
２低酸素環境用警報システム
１０空気供給部
３０酸素濃度検知部
４３警報値変更部
４４警報発生部
４５警告発生部
１００トレーニング室

Claims

室内へ低酸素空気を供給する空気供給部と、前記室内の酸素濃度を検知する酸素濃度検知部とを備えた低酸素環境形成装置の前記空気供給部から前記低酸素空気が供給される前記室内について、酸素濃度の警報設定値を設定する低酸素環境用警報システムであって、
前記室内の酸素濃度が上昇するように前記低酸素環境形成装置の運転状態が第１運転状態から第２運転状態へ切り替わる時に、前記酸素濃度の警報設定値を、前記第１運転状態の警報設定値から前記第２運転状態の警報設定値へ変更する間に、前記酸素濃度検知部により検知される酸素濃度よりも小さい値として経時的に更新する警報値変更部を備えた、低酸素環境用警報システム。
前記警報値変更部は、前記酸素濃度検知部により検知される酸素濃度が前記第２運転状態の警報設定値を超えた時に、前記酸素濃度の警報設定値の経時的な更新を停止すると共に前記第２運転状態の警報設定値を有効にする、請求項１に記載の低酸素環境用警報システム。
前記酸素濃度検知部により検知される酸素濃度が前記第２運転状態の警報設定値に到達する前において、警告を発生する警告発生部をさらに備えた、請求項１又は２に記載の低酸素環境用警報システム。
室内へ低酸素空気を供給する空気供給部と、前記室内の酸素濃度を検知する酸素濃度検知部とを備えた低酸素環境形成装置の前記空気供給部から前記低酸素空気が供給される前記室内について、酸素濃度の警報設定値を設定する低酸素環境用警報システムであって、
前記室内の酸素濃度が上昇するように前記低酸素環境形成装置の運転状態が第１運転状態から第２運転状態へ切り替わる時に、前記酸素濃度検知部により検知される酸素濃度が前記第２運転状態の警報設定値に到達するまでの間に警告を発生する警告発生部と、
前記低酸素環境形成装置の運転状態が前記第１運転状態から前記第２運転状態へ切り替わる時に、前記酸素濃度検知部により検知される酸素濃度が前記第２運転状態の警報設定値を超えることに基づいて、前記第２運転状態の警報設定値を前記酸素濃度の警報設定値として有効にする警報値変更部と、を備えた、低酸素環境用警報システム。
前記警告発生部は、前記空気供給部から前記室内への前記低酸素空気の供給が停止する前記第２運転状態へ前記低酸素環境形成装置の運転状態が切り替わる時に、前記酸素濃度検知部により検知される酸素濃度が予め定められた前記第２運転状態の警報設定値に到達する前において警告を発生する、請求項３又は４に記載の低酸素環境用警報システム。
前記酸素濃度検知部により検知される酸素濃度が前記第２運転状態の警報設定値に到達する前において、前記酸素濃度検知部により検知される酸素濃度が所定の時間内上昇しない時に警報を発生する警報発生部をさらに備えた、請求項１〜５のいずれか１項に記載の低酸素環境用警報システム。
前記警報値変更部は、前記室内の酸素濃度が低下するように前記低酸素環境形成装置が前記第１運転状態から第３運転状態へ切り替わる時に、前記第３運転状態の酸素濃度設定値よりも小さい警報設定値を算出し、前記酸素濃度の警報設定値を前記第１運転状態の警報設定値から前記第３運転状態の警報設定値へ直接切り替える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の低酸素環境用警報システム。
室内へ低酸素空気を供給する空気供給部と、
前記室内の酸素濃度を検知する酸素濃度検知部と、
前記室内について酸素濃度の警報設定値を設定する請求項１〜７のいずれか１項に記載の低酸素環境用警報システムと、を備えた、低酸素環境形成装置。