JPH10104190A - 酸素センサを用いた酸素濃度検出方法，酸素センサの異常判定方法，酸素濃縮装置の異常判定方法および酸素濃縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度・湿度・気圧等の環境条件や，使用時間
（経時劣化）等による酸素濃度・出力電圧特性の変化に
影響されることなく，常に高精度に酸素濃度を検出でき
るようにすること。 【解決手段】 酸素センサを検出対象となる雰囲気中に
曝露する前に，酸素濃度２１％の大気中に曝露し，その
ときの出力電圧を用いて酸素センサの酸素濃度・出力電
圧特性を校正した後（Ｓ５０１，Ｓ５０２），酸素セン
サを検出対象となる雰囲気（酸素濃縮空気）中に曝露し
て出力電圧を検出し，前記校正した酸素濃度・出力電圧
特性に基づいて検出対象となる雰囲気中での出力電圧に
対応する酸素濃度を検出する（Ｓ５０４，Ｓ５０５）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，呼吸器疾患患者の
在宅酸素療法等で使用されている酸素濃縮装置に内蔵さ
れた酸素センサや，その酸素濃縮装置の酸素濃度検出精
度・利便性の向上を図った酸素センサを用いた酸素濃度
検出方法，酸素センサの異常判定方法，酸素濃縮装置の
異常判定方法および酸素濃縮装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年，酸素センサは高精度・高寿命化が
進み，医療関係・バイオ関連技術・食品関係・ホームセ
キュリティー関係等の様々な分野に利用されている。酸
素センサの一つに，金電極からなる酸素極を正極とし，
鉛等を負極とし，正極と負極との間に電解液を充たした
ガルバニ電池式の酸素センサがある。

【０００３】初期のガルバニ電池式の酸素センサは，電
解液に水酸化カリウム水溶液を用いていたため，寿命が
４〜６ヶ月と非常に短くかつ酸性ガスに対する耐性もな
く，非常に限られた用途に使用されていた。ところが，
近年のガルバニ電池式の酸素センサは，酸性電解液を用
いることにより，２．５年〜１０年の長寿命を有すると
共に炭酸ガス等の酸性ガスに全く影響されず，広い用途
に用いることができるようになっている。このようなガ
ルバニ電池式の酸素センサとしては，具体的には，日本
電池株式会社製，商品名：ＧＳガルバニ電池式酸素セン
サが提供されている。

【０００４】一方，酸素センサが使用されている装置の
一つに酸素濃縮装置がある。酸素濃縮装置は，例えば，
コンプレッサーで空気を圧縮し，圧縮した圧縮空気を熱
交換器等の圧縮空気冷却器で冷却し，吸着器で該圧縮空
気から窒素を選択的に吸着することにより，酸素濃度を
高めた酸素濃縮空気を生成するものである。

【０００５】ここで，従来の酸素センサを用いた酸素濃
度検出方法について説明する。酸素センサは，温度・湿
度・気圧等の環境条件や，使用時間（経時劣化）等に従
った酸素濃度・出力電圧特性を有する。したがって，あ
らかじめ基準となる一定の環境条件で，種々の酸素濃度
を用いて酸素センサの出力電圧を測定し，酸素センサの
酸素濃度・出力電圧特性を作成することにより，その
後，出力電圧から対応する酸素濃度を検出することがで
きる。すなわち，酸素センサが，雰囲気中の酸素濃度に
対応した電圧を出力するので，該酸素センサを，検出対
象となる雰囲気中に曝露してそのときの出力電圧を測定
し，酸素センサの酸素濃度・出力電圧特性に基づいて，
測定した出力電圧に対応する酸素濃度を検出する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記従
来の酸素センサを用いた酸素濃度検出方法によれば，酸
素センサの酸素濃度・出力電圧特性が，温度・湿度・気
圧等の環境条件や，使用時間（経時劣化）等によって変
化し，安定性が悪いため，高精度で酸素濃度を検出する
必要がある場合には，必ずしも十分でないという問題点
があった。特に，酸素濃縮装置のように生命の維持に係
わる医療分野での使用の場合には，酸素濃度の検出精度
が安全性に直接関係するため，さらに高精度に酸素濃度
を検出することが望まれていた。

【０００７】また，酸素センサの寿命（時間ｈ）は，
（酸素濃度％）×（時間ｈ）＝（一定値）の関係にあ
る。したがって，酸素濃縮装置で用いる場合のように，
検出対象となる雰囲気が酸素濃度を高めた酸素濃縮空気
の場合には，上記式の（酸素濃度％）が大きくなって，
酸素センサの寿命（時間ｈ）が短くなるため，経時劣化
による酸素濃度・出力電圧特性の変化が大きいという問
題点や，高酸素濃度という過酷な条件下で，必ずしも十
分な寿命を得られないという問題点があった。

【０００８】また，従来の酸素濃縮装置においては，酸
素センサを用いて酸素濃度を検出し，圧力センサを用い
て圧力異常を検出し，流量計を用いて酸素流量を検出す
る等の種々の機器監視対策が施されているものの，酸素
センサの異常そのものを直接検出することができないた
め，酸素センサの故障や，寿命等による異常を知ること
ができないという問題点があった。

【０００９】さらに，従来の酸素濃縮装置によれば，あ
らかじめ基準となる一定の環境条件で，種々の酸素濃度
を用いて酸素センサの出力電圧を測定し，酸素センサの
基準となる酸素濃度・出力電圧特性を作成しているもの
の，一旦，基準となる酸素濃度・出力電圧特性を作成し
た後は，無条件でその基準となる酸素濃度・出力電圧特
性を繰り返し使用しているため，温度・湿度・気圧等の
環境条件や，使用時間（経時劣化）等による酸素濃度・
出力電圧特性の変化に対応できないという問題点があっ
た。

【００１０】また，酸素濃度・出力電圧特性を校正する
ためには，校正のための基準となるデータが必要となる
が，従来の酸素濃縮装置では，基準となるデータを得る
ことはできなかった。

【００１１】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て，温度・湿度・気圧等の環境条件や，使用時間（経時
劣化）等による酸素濃度・出力電圧特性の変化に影響さ
れることなく，常に高精度に酸素濃度を検出できるよう
にすることを目的とする。

【００１２】また，本発明は上記に鑑みてなされたもの
であって，酸素センサの故障や，寿命等による異常を検
知できるようにすることを目的とする。

【００１３】また，本発明は上記に鑑みてなされたもの
であって，装置内で校正のための基準となるデータを得
ることができ，そのデータを用いて，温度・湿度・気圧
等の環境条件や，使用時間（経時劣化）等による酸素濃
度・出力電圧特性の変化に対応させて，酸素濃度・出力
電圧特性を校正することができる酸素濃縮装置を提供す
ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに，請求項１に係る酸素センサを用いた酸素濃度検出
方法は，雰囲気中の酸素濃度に対応して電圧を出力する
電池式の酸素センサを，検出対象となる雰囲気中に曝露
してそのときの出力電圧を測定し，前記酸素センサの酸
素濃度・出力電圧特性に基づいて前記出力電圧に対応す
る酸素濃度を検出する酸素センサを用いた酸素濃度検出
方法において，前記酸素センサを検出対象となる雰囲気
中に曝露する前に，酸素濃度２１％の大気中に曝露し，
そのときの出力電圧を用いて前記酸素センサの酸素濃度
・出力電圧特性を校正した後，前記酸素センサを検出対
象となる雰囲気中に曝露して出力電圧を検出し，前記校
正した酸素濃度・出力電圧特性に基づいて前記検出対象
となる雰囲気中での出力電圧に対応する酸素濃度を検出
するものである。

【００１５】また，請求項２に係る酸素センサを用いた
酸素濃度検出方法は，請求項１記載の酸素センサを用い
た酸素濃度検出方法において，前記検出対象となる雰囲
気中の酸素濃度を連続して検出する場合には，前記酸素
センサを所定の周期で酸素濃度２１％の大気中に曝露
し，そのときの出力電圧を用いて前記酸素センサの酸素
濃度・出力電圧特性を所定の周期で校正するものであ
る。

【００１６】また，請求項３に係る酸素センサの異常判
定方法は，コンプレッサーで空気を圧縮し，圧縮した圧
縮空気から窒素を選択的に吸着して，酸素濃縮空気を生
成する酸素濃縮装置に配設されている酸素センサの異常
を判定するための酸素センサの異常判定方法において，
前記コンプレッサーで圧縮した圧縮空気の圧力を圧力セ
ンサで検出し，前記酸素濃縮空気の酸素濃度を前記酸素
センサで検出し，前記圧力センサで検出した圧力が所定
の圧力以上かつ前記酸素センサで検出した酸素濃度が所
定の濃度以下の場合に，前記酸素センサが異常であると
判定するものである。

【００１７】また，請求項４に係る酸素濃縮装置の異常
判定方法は，コンプレッサーで空気を圧縮し，圧縮した
圧縮空気から窒素を選択的に吸着して，酸素濃縮空気を
生成する酸素濃縮装置の異常判定方法において，前記コ
ンプレッサーで圧縮した圧縮空気の圧力を圧力センサで
検出し，前記酸素濃縮空気の酸素濃度を前記酸素センサ
で検出し，前記圧力センサで検出した圧力が所定の圧力
以上かつ前記酸素センサで検出した酸素濃度が所定の濃
度以上の場合に，正常動作であると判定し，前記圧力セ
ンサで検出した圧力が所定の圧力以下の場合に，異常動
作であると判定し，前記圧力センサで検出した圧力が所
定の圧力以上かつ前記酸素センサで検出した酸素濃度が
所定の濃度以下の場合に，前記酸素センサに起因する異
常であると判定するものである。

【００１８】また，請求項５に係る酸素濃縮装置は，酸
素濃縮空気の流量調整および各種警告を表示するための
操作パネルと，空気取入口を介して室内から装置内部に
取り込んだ空気を圧縮して圧縮空気を送出するコンプレ
ッサーと，前記コンプレッサーで圧縮した圧縮空気を冷
却する圧縮空気冷却器と，前記圧縮空気冷却器で冷却し
た圧縮空気を取り込み，前記圧縮空気から窒素を選択的
に吸着して酸素濃縮空気を送出する吸着器と，を備えた
酸素濃縮装置において，雰囲気中の酸素濃度に対応した
電圧を出力する電池式の酸素センサと，大気と同じ酸素
濃度の空気を前記酸素センサに導入するための第１の空
気導入路と，前記吸着器から送出される酸素濃縮空気を
前記酸素センサに導入するための第２の空気導入路と，
前記酸素センサと前記第１の空気導入路および第２の空
気導入路との間に配設され，前記酸素センサと前記第１
の空気導入路および第２の空気導入路との間の接続を切
り換えて，前記第１の空気導入路の空気または前記第２
の空気導入路の酸素濃縮空気の何れか一方を前記酸素セ
ンサへ導入する切換手段と，前記酸素センサからの出力
電圧を入力して酸素濃度を検出すると共に，前記酸素セ
ンサの酸素濃度・出力電圧特性の校正および前記切換手
段の切換制御を行う制御手段と，を備え，前記制御手段
が，前記酸素濃縮空気の酸素濃度を検出する場合に，前
記切換手段を介して前記第２の空気導入路を前記酸素セ
ンサに接続し，前記吸着器から送出される酸素濃縮空気
を前記酸素センサに送り込み，前記酸素センサの酸素濃
度・出力電圧特性の校正を行う場合に，前記切換手段を
介して前記第１の空気導入路を前記酸素センサに接続
し，前記大気と同じ酸素濃度の空気を前記酸素センサに
送り込み，そのときの出力電圧を用いて前記酸素センサ
の酸素濃度・出力電圧特性を校正するものである。

【００１９】また，請求項６に係る酸素濃縮装置は，請
求項５記載の酸素濃縮装置において，前記制御手段は，
装置本体の電源が投入されると，前記酸素センサの酸素
濃度・出力電圧特性の校正を行うものである。

【００２０】また，請求項７に係る酸素濃縮装置は，請
求項５または６記載の酸素濃縮装置において，前記制御
手段は，前記酸素センサの酸素濃度・出力電圧特性の校
正を周期的に行うものである。

【００２１】また，請求項８に係る酸素濃縮装置は，請
求項５，６または７記載の酸素濃縮装置において，前記
制御手段は，前記酸素濃縮空気の酸素濃度の検出を周期
的に行い，かつ，前記酸素濃縮空気の酸素濃度の検出を
行う場合にのみ，前記切換手段を介して前記第２の空気
導入路を前記酸素センサに接続し，前記酸素濃縮空気の
酸素濃度の検出を行わない場合には，前記切換手段を介
して前記第１の空気導入路を前記酸素センサに接続する
ものである。

【００２２】また，請求項９に係る酸素濃縮装置は，請
求項５，６，７または８記載の酸素濃縮装置において，
前記切換手段が，３ＷＡＹバルブから成るものである。

【００２３】また，請求項１０に係る酸素濃縮装置は，
酸素濃縮空気の流量調整および各種警告を表示するため
の操作パネルと，空気取入口を介して室内から装置内部
に取り込んだ空気を圧縮して圧縮空気を送出するコンプ
レッサーと，前記コンプレッサーで圧縮した圧縮空気を
冷却する圧縮空気冷却器と，前記圧縮空気冷却器で冷却
した圧縮空気を取り込み，前記圧縮空気から窒素を選択
的に吸着して酸素濃縮空気を送出する吸着器と，を備え
た酸素濃縮装置において，前記コンプレッサーで圧縮し
た圧縮空気の圧力を検出する圧力センサと，前記吸着器
から送出される酸素濃縮空気の酸素濃度に対応した電圧
を出力する電池式の酸素センサと，前記酸素センサから
の出力電圧を入力して酸素濃度を検出する酸素濃度検出
手段と，前記圧力センサで検出した圧力および前記酸素
濃度検出手段で検出した酸素濃度に基づいて，装置本体
の動作の異常判定および前記酸素センサの異常判定を行
う判定手段と，を備え，前記判定手段が，前記圧力セン
サで検出した圧力が所定の圧力以上かつ前記酸素センサ
で検出した酸素濃度が所定の濃度以上の場合に，正常動
作であると判定し，前記圧力センサで検出した圧力が所
定の圧力以下の濃度以下の場合に，異常動作であると判
定し，前記圧力センサで検出した圧力が所定の圧力以上
かつ前記酸素センサで検出した酸素濃度が所定の濃度以
下の場合に，前記酸素センサに起因する異常であると判
定するものである。

【００２４】また，請求項１１に係る酸素濃縮装置は，
請求項１０記載の酸素濃縮装置において，前記操作パネ
ルが，前記判定手段の判定結果に基づいて，正常動作の
表示，異常動作でかつ前記酸素センサが正常の表示，異
常動作でかつ前記酸素センサが異常の表示の３種類の表
示を行うものである。

【００２５】また，請求項１２に係る酸素濃縮装置は，
請求項１０記載の酸素濃縮装置において，さらに，前記
酸素センサの正常・異常の状態を表示するための表示手
段を装置内部に有し，前記操作パネルが，前記判定手段
の判定結果に基づいて正常動作の表示および異常動作の
表示を行い，前記表示手段が，前記判定手段の判定結果
に基づいて前記酸素センサの正常および異常の表示を行
うものである。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下，本発明の酸素センサを用い
た酸素濃度検出方法，酸素センサの異常判定方法，酸素
濃縮装置の異常判定方法および酸素濃縮装置について，
〔実施の形態１〕，〔実施の形態２〕，〔実施の形態
３〕，〔実施の形態４〕，〔実施の形態５〕の順で，図
面を参照して詳細に説明する。

【００２７】〔実施の形態１〕図１（ａ），（ｂ）は，
実施の形態１の酸素濃縮装置の外観図を示す。図示の如
く，酸素濃縮装置１００は，取り外し可能な前部パネル
１０１と，取り外し可能な後部パネル１０２と，後述す
る装置各部を載置した本体底部ボックス１０３から成る
ボックス型の筐体で構成されている。

【００２８】前部パネル１０１には，酸素濃縮装置１０
０で生成した酸素濃縮空気を取り出すためのアウトレッ
ト１０４を有する窪み部１０５が設けられており，必要
に応じてこの窪み部１０５に湿潤器（図示せず）を配置
可能な構成である。また，１０６は酸素濃縮空気の流量
調整および各種警告を表示するための操作パネルを示
し，後述する本体底部ボックス１０３に固定された遮蔽
隔壁１１０（図２参照）に取り付けられている。

【００２９】また，後部パネル１０２には，装置内部に
空気を取り入れるための空気取入口１０７が設けられて
いる。この空気取入口１０７には，空気中の汚れを除去
するための防塵フィルター（図示せず）が配設されてい
る。

【００３０】図２（ａ），（ｂ）は，酸素濃縮装置１０
０の内部構造を示し，本体底部ボックス１０３上には，
空気取入口１０７を介して室内から装置内部に取り込ん
だ空気を圧縮して圧縮空気を送出するコンプレッサー１
０８と，コンプレッサー１０８で圧縮した圧縮空気を冷
却する圧縮空気冷却器としての熱交換器（図示せず）
と，熱交換器で冷却した圧縮空気を取り込み，該圧縮空
気から窒素を選択的に吸着する吸着器１０９と，空気取
入口１０７および吸着器１０９を配置した領域とコンプ
レッサー１０８を配置した領域とを隔てる遮蔽隔壁１１
０と，遮蔽隔壁１１０によって隔てられた空気取入口１
０７および吸着器１０９を配置した領域からコンプレッ
サー１０８を配置した領域へ空気を送るための空気通路
１１１と，空気通路１１１を介してコンプレッサー１０
８側へ効率的に空気を取り入れるためのシロッコファン
１１２と，コンプレッサー１０８を収納したコンプレッ
サーボックス１０８ａと，吸着器１０９を支持固定する
ために吸着器１０９の下部に配置された支持固定台１１
３と，から構成される。

【００３１】次に，図３（ａ），（ｂ）を参照して，操
作パネル１０６の構成およびその取り付け構造について
説明する。操作パネル１０６には，図示の如く，酸素濃
縮空気の流量調整を行うための流量調整スイッチや，設
定流量を表示するための表示部，各種警告を表示するた
めの表示ランプ，電源スイッチ等が配設されている。表
示ランプは，電源コードランプＬＥＤａ，正常（酸素濃
度）ランプＬＥＤｂ，異常（酸素濃度）ランプＬＥＤ
ｃ，Ｏ₂ センサ（酸素センサ）ランプＬＥＤｄとから構
成される。

【００３２】なお，電源コードランプＬＥＤａは，グリ
ーンのＬＥＤからなり，電源スイッチのＯＮ／ＯＦＦと
連動して点灯・消灯する。

【００３３】正常（酸素濃度）ランプＬＥＤｂは，グリ
ーンのＬＥＤからなり，後述する制御回路２０７からの
正常・異常判定信号にしたがって，点灯・消灯する。こ
の正常（酸素濃度）ランプＬＥＤｂが点灯中は，酸素濃
度および圧力が正常であり，装置が正常動作しているこ
とを示している。

【００３４】また，異常（酸素濃度）ランプＬＥＤｃ
は，レッドのＬＥＤからなり，後述する制御回路２０７
からの正常・異常判定信号にしたがって，点灯・消灯す
る。この異常（酸素濃度）ランプＬＥＤｃが点灯中は，
圧力が異常であり，装置が異常動作しているので，直ぐ
にサービスマン等を呼んで，装置の修理を行う必要があ
ることを示している。

【００３５】また，Ｏ₂ センサランプＬＥＤｄは，イエ
ローのＬＥＤからなり，後述する制御回路２０７からの
酸素センサ警報信号にしたがって，点灯・消灯する。こ
のＯ ₂ センサランプＬＥＤｄが点灯中は，圧力は正常で
あるが，酸素センサが異常であることを示している。た
だし，一般的には，圧力が正常である場合には，酸素濃
縮装置の構造上，酸素濃度は正常（一定濃度以上，通常
は８５％以上）に出力されていることが多く，経験的に
継続して使用可能であることが判っているので，出来る
だけ早くサービスマン等を呼んで，装置の点検を行うよ
うに警告するものである。

【００３６】また，操作パネル１０６の内部には，図示
を省略するが，操作表示制御および流量調整制御を行う
ためのＭＰＵ（マイクロ・プロセッシング・ユニット）
が搭載されている。

【００３７】また，同図（ａ）の１０６ａは，制御信号
および電源電圧線の接続を行うためのコネクターを示
し，操作パネル１０６と装置本体側とは，該コネクター
１０６ａを装置本体側に設けられたコネクターに嵌合す
るだけで容易に接続できる構成である。

【００３８】また，操作パネル１０６は，同図（ｂ）に
示すように，つまみネジ１０６ｂおよびボルト１０６ｃ
を用いて，本体底部ボックス１０３に固定された遮蔽隔
壁１１０に２箇所でネジ留めして，固定する構成であ
る。換言すれば，操作パネル１０６の取り付けは，遮蔽
隔壁１１０に操作パネル１０６をネジ留め固定し，コネ
クター１０６ａを装置本体側のコネクターに嵌合させる
だけで容易に行うことができるものである。

【００３９】図４は，実施の形態１の酸素濃縮装置１０
０の管理制御ユニット２００のブロック構成図を示し，
コンプレッサー１０８で圧縮した圧縮空気の圧力を検出
する圧力センサ２０１と，雰囲気中の酸素濃度に対応し
た電圧を出力する電池式の酸素センサ２０２と，大気と
同じ酸素濃度の空気を酸素センサ２０２に導入するため
の第１の空気導入路２０３と，吸着器１０９から送出さ
れる酸素濃縮空気を酸素センサ２０２に導入するための
第２の空気導入路２０４と，酸素センサ２０２と第１の
空気導入路２０３および第２の空気導入路２０４の間に
配設され，酸素センサ２０２と第１の空気導入路２０３
および第２の空気導入路２０４との間の接続を切り換え
て，第１の空気導入路２０３の空気または第２の空気導
入路２０４の酸素濃縮空気の何れか一方を酸素センサ２
０２へ導入する切換手段としての切換弁２０５，２０６
と，圧力センサ２０１および酸素センサ２０２から信号
を入力して，切換弁２０５，２０６の切換制御，酸素濃
度の検出，酸素センサ２０２の酸素濃度・出力電圧特性
（以下，出力特性と記載する）の校正，装置本体の動作
の異常判定および酸素センサ２０２の異常判定等を行う
制御回路（本発明の制御手段および判定手段）２０７
と，から構成される。なお，図において，２０３ａはコ
ンプレッサー１０８からの圧縮空気を減圧するための減
圧弁（オリフィス）を示す。

【００４０】また，詳細な説明は後述するが，制御回路
２０７は，酸素濃縮空気の酸素濃度を検出する場合に，
切換弁２０５，２０６を介して第２の空気導入路２０４
を酸素センサ２０２に接続し，吸着器１０９から送出さ
れる酸素濃縮空気を酸素センサ２０２に送り込み，酸素
センサ２０２の出力特性の校正を行う場合に，切換弁２
０５，２０６を介して第１の空気導入路２０３を酸素セ
ンサ２０２に接続し，大気と同じ酸素濃度の空気を酸素
センサ２０２に送り込み，そのときの出力電圧を用いて
酸素センサ２０２の出力特性を校正する。

【００４１】また，圧力センサ２０１で検出した圧力が
所定の圧力以上かつ酸素センサ２０２で検出した酸素濃
度が所定の濃度以上の場合に，正常動作であると判定
し，圧力センサ２０１で検出した圧力が所定の圧力以下
の場合に，異常動作であると判定し，さらに圧力センサ
２０１で検出した圧力が所定の圧力以上かつ酸素センサ
２０２で検出した酸素濃度が所定の濃度以下の場合に，
酸素センサ２０２に起因する異常であると判定する。

【００４２】以上の構成において，酸素濃度管理処
理，異常判定処理の順で，管理制御ユニット２００の
制御動作を説明する。

【００４３】酸素濃度管理処理 図５および図４を参照して，管理制御ユニット２００の
酸素濃度管理処理について説明する。図５は酸素濃度管
理処理のフローチャートを示す。装置本体の電源が投入
されると，制御回路２０７は，バルブ切換処理（ここで
は切換弁２０５を開放し，切換弁２０６を閉じる）を行
って第１の空気導入路２０３を酸素センサ２０２に接続
する（Ｓ５０１）。

【００４４】これによって，コンプレッサー１０８から
出力された空気（大気と同じ酸素濃度２１％の空気）
が，減圧弁２０３ａを介して減圧された後，酸素センサ
２０２へ供給される。すなわち，酸素センサ２０２が大
気と同じ酸素濃度２１％の空気中に曝露される。酸素セ
ンサ２０２は，酸素濃度２１％に対応した出力電圧を生
成し，制御回路２０７へ出力する。なお，このときの出
力電圧は，温度・湿度・気圧等の環境条件や，使用時間
（経時劣化）等による出力特性の変化によって，出力値
が変動する（換言すれば，常に一定とは限らない）が，
検出対象となる大気の酸素濃度が常に２１％と一定であ
るため，このときの出力電圧を酸素濃度２１％の電圧値
として確定することができる。すなわち，基準データと
して使用することができる。

【００４５】制御回路２０７は，酸素センサ２０２から
酸素濃度２１％のときの出力電圧を入力すると，この値
を基準データとして酸素センサ２０２の出力特性を補正
（校正）し，現時点での酸素センサ２０２の出力特性を
作成する（Ｓ５０２：出力特性校正処理）。

【００４６】次に，制御回路２０７は，出力特性校正処
理を行ってからの経過時間をカウントする内部カウンタ
ｔ₁ に０を設定し（Ｓ５０３），バルブ切換処理（ここ
では切換弁２０５を閉じて，切換弁２０６を開放）を行
って第２の空気導入路２０４を酸素センサ２０２に接続
する（Ｓ５０４）。

【００４７】これによって，吸着器１０９から出力され
た酸素圧縮空気が酸素センサ２０２へ供給される。すな
わち，酸素センサ２０２が酸素圧縮空気中に曝露され
る。酸素センサ２０２は，酸素圧縮空気に対応した出力
電圧を生成し，制御回路２０７へ出力する。

【００４８】制御回路２０７は，酸素センサ２０２から
酸素圧縮空気に対応した出力電圧をを入力すると，ステ
ップＳ５０２で校正した出力特性を用いて，検出対象と
なる酸素圧縮空気（雰囲気）の出力電圧に対応する酸素
濃度を検出する（Ｓ５０５：酸素濃度検出処理）。

【００４９】その後，内部カウンタｔ₁ が所定値αを越
えたか否かを判定し（Ｓ５０６），ｔ₁ ＞αであれば，
ステップＳ５０１へ戻って再度バルブを切り換えた後，
ステップＳ５０２の出力特性校正処理を実行する。一
方，ｔ₁ ＞αでなければ，ステップＳ５０５の酸素濃度
検出処理を繰り返し実行する。

【００５０】ここで，例えば，所定値αを６０秒に設定
した場合，６０秒毎に酸素センサ２０２の出力特性校正
処理が実行されることになる。この所定値αは任意に設
定可能であり，例えば，所定値αを３０分に設定し，電
源投入後，３０分毎に出力特性校正処理を実行するよう
にしても良い。

【００５１】このように酸素センサ２０２の出力特性を
校正するので，温度・湿度・気圧等の環境条件や，使用
時間（経時劣化）等による酸素濃度・出力電圧特性の変
化に影響されることなく，常に高精度に酸素濃度を検出
することができる。

【００５２】異常判定処理 次に，図６の異常判定処理のフローチャートを参照し
て，管理制御ユニット２００の異常判定処理について説
明する。制御回路２０７は，酸素濃度管理処理で検出し
た酸素濃度と，圧力センサ２０１から入力した圧力とを
用いて装置の異常判定処理を実行する。

【００５３】先ず，酸素濃度が７９％より小さいか否か
を判定し（Ｓ６０１），酸素濃度＜７９％であれば，ス
テップＳ６０２へ進み，酸素濃度≧７９％であれば，ス
テップＳ６０５へ進む。

【００５４】ステップＳ６０２では，圧力が７ｐｓｉよ
り小さいか否かを判定し，圧力＜７ｐｓｉであれば，ス
テップＳ６０３へ進み，圧力≧７ｐｓｉであれば，ステ
ップＳ６０４へ進む。

【００５５】ステップＳ６０３では，酸素濃度が７９％
より小さく，圧力が７ｐｓｉより小さい場合であるの
で，圧力異常と判定し，操作パネル１０６へ正常・異常
判定信号を出力して，正常（酸素濃度）ランプＬＥＤｂ
を消灯し，異常（酸素濃度）ランプＬＥＤｃを点灯させ
る。なお，現実的には，圧力異常と酸素センサ異常の両
方が考えられるが，酸素センサの異常（酸素濃度低下）
は圧力異常（圧力低下）に伴って発生する場合が多く，
混乱を避けるためにここでは圧力異常として判定するも
のとする。

【００５６】ステップＳ６０４では，酸素濃度が７９％
より小さく，圧力が７ｐｓｉ以上の場合であり，圧力は
正常であるので，酸素センサ２０２の異常と判定し，操
作パネル１０６へ正常・異常判定信号を出力して，正常
（酸素濃度）ランプＬＥＤｂおよび異常（酸素濃度）ラ
ンプＬＥＤｃを消灯し，酸素センサ警報信号を出力し
て，Ｏ₂ センサランプＬＥＤｄを点灯させる。

【００５７】ステップＳ６０５では，圧力が７ｐｓｉ以
上であるか否かを判定し，圧力＜７ｐｓｉであれば，ス
テップＳ６０６へ進み，圧力≧７ｐｓｉであれば，ステ
ップＳ６０７へ進む。

【００５８】ステップＳ６０６では，酸素濃度が７９％
以上で，圧力が７ｐｓｉより小さい場合であるので，圧
力異常と判定し，操作パネル１０６へ正常・異常判定信
号を出力して，正常（酸素濃度）ランプＬＥＤｂを消灯
し，異常（酸素濃度）ランプＬＥＤｃを点灯させる。

【００５９】ステップＳ６０７では，酸素濃度が７９％
以上でかつ圧力が７ｐｓｉ以上の場合であり，圧力も酸
素濃度も共に正常であるので，正常動作であると判定
し，操作パネル１０６へ正常・異常判定信号を出力し
て，正常（酸素濃度）ランプＬＥＤｂを点灯し，異常
（酸素濃度）ランプＬＥＤｃおよびＯ₂ センサランプＬ
ＥＤｄを消灯させる。

【００６０】このように実施の形態１では，圧力と酸素
濃度を用いて，装置の異常判定および酸素センサの異常
判定を行うので，酸素センサの故障や，寿命等による異
常を検知することができる。

【００６１】また，圧力が低下した場合にのみ，異常
（酸素濃度）ランプＬＥＤｃを点灯させて，直ぐにサー
ビスマン等を呼んで，装置の修理を行う必要があること
を通知し，圧力が正常かつ酸素濃度が低い場合には，Ｏ
₂ センサランプＬＥＤｄを点灯させて，継続して使用可
能であることの通知と共に，出来るだけ早くサービスマ
ン等を呼んで，装置の点検を行うように警告するため，
装置の異常のレベルの応じた適切な対応をとることがで
きる。換言すれば，使用者の使い勝手の向上および装置
の使用効率の向上，さらにはサービスマン等の作業効率
の向上を図ることができる。

【００６２】〔実施の形態２〕実施の形態２の酸素濃縮
装置は，実施の形態１と同様の構成において，管理制御
ユニット２００で，酸素濃縮空気の酸素濃度の検出を周
期的に行い，かつ，酸素濃縮空気の酸素濃度の検出を行
う場合にのみ，切換弁２０５，２０６を介して第２の空
気導入路２０４を酸素センサ２０２に接続して，酸素濃
縮空気を酸素センサ２０２に供給し，酸素濃縮空気の酸
素濃度の検出を行わない場合には，切換弁２０５，２０
６を介して第１の空気導入路２０３酸素センサ２０２に
接続して，大気を供給するようにしたものである。な
お，基本的な動作は，実施の形態１と同様につき，ここ
では異なる部分のみを説明する。

【００６３】図７は，実施の形態２の酸素濃度管理処理
のフローチャートを示す。装置本体の電源が投入される
と，制御回路２０７は，バルブ切換処理（ここでは切換
弁２０５を開放し，切換弁２０６を閉じる）を行って第
１の空気導入路２０３を酸素センサ２０２に接続する
（Ｓ５０１）。

【００６４】これによって，コンプレッサー１０８から
出力された空気（大気と同じ酸素濃度２１％の空気）
が，減圧弁２０３ａを介してされた後，酸素センサ２０
２へ供給される。酸素センサ２０２は，大気と同じ酸素
濃度２１％の空気に対応した出力電圧を生成し，制御回
路２０７へ出力する。

【００６５】制御回路２０７は，酸素センサ２０２から
酸素濃度２１％のときの出力電圧を入力すると，この値
を基準データとして酸素センサ２０２の出力特性を補正
（校正）し，現時点での酸素センサ２０２の出力特性を
作成する（Ｓ５０２：出力特性校正処理）。

【００６６】次に，制御回路２０７は，出力特性校正処
理を行ってからの経過時間をカウントする内部カウンタ
ｔ₁ に０を設定し（Ｓ５０３），バルブ切換処理（ここ
では切換弁２０５を閉じて，切換弁２０６を開放）を行
って第２の空気導入路２０４を酸素センサ２０２に接続
する（Ｓ５０４）。

【００６７】これによって，吸着器１０９から出力され
た酸素圧縮空気が酸素センサ２０２へ供給される。酸素
センサ２０２は，酸素圧縮空気に対応した出力電圧を生
成し，制御回路２０７へ出力する。

【００６８】制御回路２０７は，酸素センサ２０２から
酸素圧縮空気に対応した出力電圧をを入力すると，ステ
ップＳ５０２で校正した出力特性を用いて，検出対象と
なる酸素圧縮空気（雰囲気）の出力電圧に対応する酸素
濃度を検出する（Ｓ５０５：酸素濃度検出処理）。

【００６９】次に，制御回路２０７は，酸素濃度検出処
理の周期（タイミング）をカウントする内部カウンタｔ
₂ に０を設定し（Ｓ７０１），バルブ切換処理（ここで
は切換弁２０５を開放し，切換弁２０６を閉じる）を行
って第１の空気導入路２０３を酸素センサ２０２に接続
する（Ｓ７０２）。これによって，酸素センサ２０２は
大気（酸素濃度２１％の空気）が供給された状態とな
る。

【００７０】その後，内部カウンタｔ₁ が所定値αを越
えたか否かを判定し（Ｓ５０６），ｔ₁ ＞αであれば，
ステップＳ５０１へ戻って再度バルブを切り換えた後，
ステップＳ５０２の出力特性校正処理を実行する。

【００７１】一方，ｔ₁ ＞αでなければ，ステップＳ７
０３へ進み，内部カウンタｔ₂ が所定値βを越えたか否
かを判定し（Ｓ７０３），ｔ₂ ＞βになるのを待って，
ステップＳ５０４へ戻って，バルブ切換処理を行って酸
素濃縮空気を酸素センサ２０２へ供給し，ステップＳ５
０５の酸素濃度検出処理を実行する。

【００７２】このように，所定値βを経過した時に，酸
素センサ２０２へ酸素濃縮空気を供給して，酸素濃度検
出処理を実行し，それ以外は酸素センサ２０２へ大気を
供給するので，常に酸素センサ２０２へ高酸素濃度の酸
素濃縮空気を供給する場合と比較して，酸素センサ２０
２の寿命を数倍〜数十倍長くすることができる。

【００７３】〔実施の形態３〕実施の形態３の酸素濃縮
装置は，実施の形態２と同様の構成および動作におい
て，図７に示した実施の形態２の酸素濃度管理処理のフ
ローチャートにさらにステップを追加したものである。

【００７４】図８は，実施の形態３の酸素濃度管理処理
のフローチャートを示し，図７のフローチャートのステ
ップＳ７０２の後にステップＳ８０１を追加したもので
ある。すなわち，ステップＳ７０２で大気を供給して，
酸素センサ２０２の雰囲気を酸素濃縮空気から大気（酸
素濃度２１％）へ低下させた後，ステップＳ８０１でバ
ルブ閉処理を行って切換弁２０５，２０６の両方を閉
じ，酸素センサ２０２に不要な酸素が供給されないよう
にしたものである。

【００７５】これによって，さらに酸素センサ２０２の
寿命を長くすることができる。

【００７６】〔実施の形態４〕実施の形態４の酸素濃縮
装置は，Ｏ₂ センサランプＬＥＤｄを装置内部に配置し
たものである。なお，基本的な構成および動作は実施の
形態１と同様につき，ここでは異なる部分のみについて
説明する。

【００７７】図９は，実施の形態４の操作パネル１０６
の構成およびＯ₂ センサランプＬＥＤｄの配置を示した
説明図である。実施の形態４では，図示の如く，Ｏ₂ セ
ンサランプＬＥＤｄを操作パネル１０６上から装置内部
へ移動したものであり，これによって，Ｏ₂ センサラン
プＬＥＤｄを装置外部から容易に見えない構成とする。

【００７８】以上の構成において，図１０の異常判定処
理のフローチャートを参照して，管理制御ユニット２０
０の異常判定処理について説明する。なお，図１０のフ
ローチャートは基本的に図６と同様であるため，共通の
ステップを同一符号で示し，説明を省略する。

【００７９】実施の形態４では，ステップＳ１００１に
おいて，操作パネル１０６へ正常・異常判定信号を出力
して，正常（酸素濃度）ランプＬＥＤｂを消灯し，異常
（酸素濃度）ランプＬＥＤｃを点灯すると共に，酸素セ
ンサ警報信号を出力して，Ｏ ₂ センサランプＬＥＤｄを
点灯させる。ここでは，酸素濃度が７９％より小さく，
圧力が７ｐｓｉ以上の場合であり，圧力は正常であるの
で，酸素センサ２０２の異常と判定するが，図９で示し
たように，Ｏ₂ センサランプＬＥＤｄが装置内部に配設
されているため，Ｏ₂ センサランプＬＥＤｄのみの点灯
では，装置外部から点灯を確認することができない。し
たがって，Ｏ₂ センサランプＬＥＤｄと同時に異常（酸
素濃度）ランプＬＥＤｃを点灯させて，利用者に異常動
作として通知する。

【００８０】この場合，利用者は，異常（酸素濃度）ラ
ンプＬＥＤｃの点灯にしたがって，装置が異常動作して
いるものと判断し，直ぐにサービスマンに連絡すること
になるが，このときサービスマンの指示で，装置内部の
Ｏ₂ センサランプＬＥＤｄを確認することができるた
め，Ｏ₂ センサランプＬＥＤｄの点灯にしたがって，装
置を継続して利用することができる。

【００８１】一方，サービスマンは，Ｏ₂ センサランプ
ＬＥＤｄの点灯を報告されると，酸素センサ２０２の点
検または交換を行う必要があると判断し，出来るだけ早
く装置の点検を行うようにできる。

【００８２】このように実施の形態４では，Ｏ₂ センサ
ランプＬＥＤｄを装置内部に配設し，Ｏ₂ センサランプ
ＬＥＤｄの点灯と共に異常（酸素濃度）ランプＬＥＤｃ
の点灯も行うので，異常（酸素濃度）ランプＬＥＤｃの
点灯によって，利用者は異常発生と同時に速やかに，確
実にサービスマンに連絡をとる。したがって，実施の形
態１と比較して，継続利用が可能な酸素センサ２０２の
異常の場合でも，結果的に短時間で装置の修理を行うこ
とができるようになる。

【００８３】また，連絡を受けたサービスマンは，異常
発生を認識すると共に，その時点で利用者にＯ₂ センサ
ランプＬＥＤｄの点灯をチェックして貰うことにより，
緊急を要する異常であるか否かを判断することができ，
装置の異常のレベルの応じた適切な対応をとることがで
きる。換言すれば，使用者の使い勝手の向上および装置
の使用効率の向上，さらにはサービスマン等の作業効率
の向上を図ることができる。

【００８４】〔実施の形態５〕図１１は，実施の形態５
の酸素濃縮装置の管理制御ユニット２００のブロック構
成図を示し，切換弁２０５，２０６に代えて，３ＷＡＹ
バルブ１１０１を配置したものである。なお，基本的な
構成および動作は実施の形態１と同様につき，ここでは
異なる部分のみについて説明する。

【００８５】図示の如く，３ＷＡＹバルブ１１０１を用
いることにより，簡単かつ安価な構成で，第１の空気導
入路２０３の空気または第２の空気導入路２０４の酸素
濃縮空気の切り換えを行うことができる。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように，本発明の酸素セン
サを用いた酸素濃度検出方法（請求項１）は，雰囲気中
の酸素濃度に対応して電圧を出力する電池式の酸素セン
サを，検出対象となる雰囲気中に曝露してそのときの出
力電圧を測定し，酸素センサの酸素濃度・出力電圧特性
に基づいて出力電圧に対応する酸素濃度を検出する酸素
センサを用いた酸素濃度検出方法において，酸素センサ
を検出対象となる雰囲気中に曝露する前に，酸素濃度２
１％の大気中に曝露し，そのときの出力電圧を用いて酸
素センサの酸素濃度・出力電圧特性を校正した後，酸素
センサを検出対象となる雰囲気中に曝露して出力電圧を
検出し，校正した酸素濃度・出力電圧特性に基づいて検
出対象となる雰囲気中での出力電圧に対応する酸素濃度
を検出するため，温度・湿度・気圧等の環境条件や，使
用時間（経時劣化）等による酸素濃度・出力電圧特性の
変化に影響されることなく，常に高精度に酸素濃度を検
出できる。

【００８７】また，本発明の酸素センサを用いた酸素濃
度検出方法（請求項２）は，請求項１記載の酸素センサ
を用いた酸素濃度検出方法において，検出対象となる雰
囲気中の酸素濃度を連続して検出する場合には，酸素セ
ンサを所定の周期で酸素濃度２１％の大気中に曝露し，
そのときの出力電圧を用いて酸素センサの酸素濃度・出
力電圧特性を所定の周期で校正するため，温度・湿度・
気圧等の環境条件や，使用時間（経時劣化）等による酸
素濃度・出力電圧特性の変化に影響されることなく，常
に高精度に酸素濃度を検出できる。また，自動的に酸素
濃度・出力電圧特性の校正を行うため，利便性が向上す
る。

【００８８】また，本発明の酸素センサの異常判定方法
（請求項３）は，コンプレッサーで空気を圧縮し，圧縮
した圧縮空気から窒素を選択的に吸着して，酸素濃縮空
気を生成する酸素濃縮装置に配設されている酸素センサ
の異常を判定するための酸素センサの異常判定方法にお
いて，コンプレッサーで圧縮した圧縮空気の圧力を圧力
センサで検出し，酸素濃縮空気の酸素濃度を酸素センサ
で検出し，圧力センサで検出した圧力が所定の圧力以上
かつ酸素センサで検出した酸素濃度が所定の濃度以下の
場合に，酸素センサが異常であると判定するため，酸素
センサの故障や，寿命等による異常を検知することがで
きる。換言すれば，酸素センサで検出した酸素濃度の信
頼性が向上する。

【００８９】また，本発明の酸素濃縮装置の異常判定方
法（請求項４）は，コンプレッサーで空気を圧縮し，圧
縮した圧縮空気から窒素を選択的に吸着して，酸素濃縮
空気を生成する酸素濃縮装置の異常判定方法において，
コンプレッサーで圧縮した圧縮空気の圧力を圧力センサ
で検出し，酸素濃縮空気の酸素濃度を酸素センサで検出
し，圧力センサで検出した圧力が所定の圧力以上かつ酸
素センサで検出した酸素濃度が所定の濃度以上の場合
に，正常動作であると判定し，圧力センサで検出した圧
力が所定の圧力以下の場合に，異常動作であると判定
し，圧力センサで検出した圧力が所定の圧力以上かつ酸
素センサで検出した酸素濃度が所定の濃度以下の場合
に，酸素センサに起因する異常であると判定するため，
酸素センサの故障や，寿命等による異常を検知すること
ができる。換言すれば，酸素センサで検出した酸素濃度
の信頼性が向上する。

【００９０】また，本発明の酸素濃縮装置（請求項５）
は，酸素濃縮空気の流量調整および各種警告を表示する
ための操作パネルと，空気取入口を介して室内から装置
内部に取り込んだ空気を圧縮して圧縮空気を送出するコ
ンプレッサーと，コンプレッサーで圧縮した圧縮空気を
冷却する圧縮空気冷却器と，圧縮空気冷却器で冷却した
圧縮空気を取り込み，圧縮空気から窒素を選択的に吸着
して酸素濃縮空気を送出する吸着器と，を備えた酸素濃
縮装置において，雰囲気中の酸素濃度に対応した電圧を
出力する電池式の酸素センサと，大気と同じ酸素濃度の
空気を酸素センサに導入するための第１の空気導入路
と，吸着器から送出される酸素濃縮空気を酸素センサに
導入するための第２の空気導入路と，酸素センサと第１
の空気導入路および第２の空気導入路との間に配設さ
れ，酸素センサと第１の空気導入路および第２の空気導
入路との間の接続を切り換えて，第１の空気導入路の空
気または第２の空気導入路の酸素濃縮空気の何れか一方
を酸素センサへ導入する切換手段と，酸素センサからの
出力電圧を入力して酸素濃度を検出すると共に，酸素セ
ンサの酸素濃度・出力電圧特性の校正および切換手段の
切換制御を行う制御手段と，を備え，制御手段が，酸素
濃縮空気の酸素濃度を検出する場合に，切換手段を介し
て第２の空気導入路を酸素センサに接続し，吸着器から
送出される酸素濃縮空気を酸素センサに送り込み，酸素
センサの酸素濃度・出力電圧特性の校正を行う場合に，
切換手段を介して第１の空気導入路を酸素センサに接続
し，大気と同じ酸素濃度の空気を酸素センサに送り込
み，そのときの出力電圧を用いて酸素センサの酸素濃度
・出力電圧特性を校正するため，装置内で校正のための
基準となるデータを得ることができ，そのデータを用い
て，温度・湿度・気圧等の環境条件や，使用時間（経時
劣化）等による酸素濃度・出力電圧特性の変化に対応さ
せて，酸素濃度・出力電圧特性を校正することができ
る。換言すれば，温度・湿度・気圧等の環境条件や，使
用時間（経時劣化）等による酸素濃度・出力電圧特性の
変化に影響されることなく，常に高精度に酸素濃度を検
出できる。

【００９１】また，本発明の酸素濃縮装置（請求項６）
は，請求項５記載の酸素濃縮装置において，制御手段
は，装置本体の電源が投入されると，酸素センサの酸素
濃度・出力電圧特性の校正を行うため，自動的に酸素濃
度・出力電圧特性の校正を行うことができ，利便性が向
上する。

【００９２】また，本発明の酸素濃縮装置（請求項７）
は，請求項５または６記載の酸素濃縮装置において，制
御手段は，酸素センサの酸素濃度・出力電圧特性の校正
を周期的に行うため，自動的に酸素濃度・出力電圧特性
の校正を行うことができ，利便性が向上する。

【００９３】また，本発明の酸素濃縮装置（請求項８）
は，請求項５，６または７記載の酸素濃縮装置におい
て，制御手段は，酸素濃縮空気の酸素濃度の検出を周期
的に行い，かつ，酸素濃縮空気の酸素濃度の検出を行う
場合にのみ，切換手段を介して第２の空気導入路を酸素
センサに接続し，酸素濃縮空気の酸素濃度の検出を行わ
ない場合には，切換手段を介して第１の空気導入路を酸
素センサに接続するため，酸素センサの寿命を長くする
ことができる。

【００９４】また，本発明の酸素濃縮装置（請求項９）
は，請求項５，６，７または８記載の酸素濃縮装置にお
いて，切換手段が，３ＷＡＹバルブから成るため，簡単
かつ安価な構成で，第１の空気導入路の空気または第２
の空気導入路の酸素濃縮空気の切り換えを行うことがで
きる。

【００９５】また，本発明の酸素濃縮装置（請求項１
０）は，酸素濃縮空気の流量調整および各種警告を表示
するための操作パネルと，空気取入口を介して室内から
装置内部に取り込んだ空気を圧縮して圧縮空気を送出す
るコンプレッサーと，コンプレッサーで圧縮した圧縮空
気を冷却する圧縮空気冷却器と，圧縮空気冷却器で冷却
した圧縮空気を取り込み，圧縮空気から窒素を選択的に
吸着して酸素濃縮空気を送出する吸着器と，を備えた酸
素濃縮装置において，コンプレッサーで圧縮した圧縮空
気の圧力を検出する圧力センサと，吸着器から送出され
る酸素濃縮空気の酸素濃度に対応した電圧を出力する電
池式の酸素センサと，酸素センサからの出力電圧を入力
して酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と，圧力セン
サで検出した圧力および酸素濃度検出手段で検出した酸
素濃度に基づいて，装置本体の動作の異常判定および酸
素センサの異常判定を行う判定手段と，を備え，判定手
段が，圧力センサで検出した圧力が所定の圧力以上かつ
酸素センサで検出した酸素濃度が所定の濃度以上の場合
に，正常動作であると判定し，圧力センサで検出した圧
力が所定の圧力以下の場合に，異常動作であると判定
し，圧力センサで検出した圧力が所定の圧力以上かつ酸
素センサで検出した酸素濃度が所定の濃度以下の場合
に，酸素センサに起因する異常であると判定するため，
装置の異常を判定できると共に，さらに異常の原因とし
て酸素センサの故障や，寿命等による異常を検知するこ
とができる。

【００９６】また，本発明の酸素濃縮装置（請求項１
１）は，請求項１０記載の酸素濃縮装置において，操作
パネルが，判定手段の判定結果に基づいて，正常動作の
表示，異常動作でかつ酸素センサが正常の表示，異常動
作でかつ酸素センサが異常の表示の３種類の表示を行う
ため，異常動作の場合に，酸素センサの異常であるか否
かを容易に判断することができる。

【００９７】また，本発明の酸素濃縮装置（請求項１
２）は，請求項１０記載の酸素濃縮装置において，さら
に，酸素センサの正常・異常の状態を表示するための表
示手段を装置内部に有し，操作パネルが，判定手段の判
定結果に基づいて正常動作の表示および異常動作の表示
を行い，表示手段が，判定手段の判定結果に基づいて酸
素センサの正常および異常の表示を行うため，一般の利
用者は装置の正常動作・異常動作のみに注意を払えば良
く，不要な混乱を招来することがなくなる。

【００９８】また，利用者は異常動作の表示と同時に速
やかに，確実にサービスマンに連絡をとるため，継続利
用が可能な酸素センサの異常の場合でも，結果的に短時
間で装置の修理を行うことができるようになる。一方，
メンテナンスを行うサービスマン等は装置内部の表示を
みて，酸素センサの異常または正常を判断することがで
き，利便性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の酸素濃縮装置の外観図である。

【図２】実施の形態１の酸素濃縮装置の内部構造を示す
説明図である。

【図３】実施の形態１の操作パネルの構成およびその取
り付け構造を示す説明図である。

【図４】実施の形態１の酸素濃縮装置の管理制御ユニッ
トのブロック構成図である。

【図５】実施の形態１の酸素濃度管理処理のフローチャ
ートである。

【図６】実施の形態１の異常判定処理のフローチャート
である。

【図７】実施の形態２の酸素濃度管理処理のフローチャ
ートである。

【図８】実施の形態３の酸素濃度管理処理のフローチャ
ートである。

【図９】実施の形態４の操作パネルの構成およびＯ₂ セ
ンサランプの配置を示す説明図である。

【図１０】実施の形態４の異常判定処理のフローチャー
トである。

【図１１】実施の形態５の酸素濃縮装置の管理制御ユニ
ットのブロック構成図である。

【符号の説明】

１００ 酸素濃縮装置 １０１ 前部パネル １０２ 後部パネル １０３ 本体底部ボックス １０４ アウトレット １０５ 窪み部 １０６ 操作パネル １０７ 空気取入口 １０８ コンプレッサー １０８ａ コンプレッサーボックス １０９ 吸着器 １１０ 遮蔽隔壁 １１１ 空気通路 １１２ シロッコファン １１３ 支持固定台 ２００ 管理制御ユニット ２０１ 圧力センサ ２０２ 酸素センサ ２０３ 第１の空気導入路 ２０３ａ 減圧弁（オリフィス） ２０４ 第２の空気導入路 ２０５，２０６ 切換弁 ２０７ 制御回路 １１０１ ３ＷＡＹバルブ ＬＥＤａ 電源コードランプ ＬＥＤｂ 正常（酸素濃度）ランプ ＬＥＤｃ 異常（酸素濃度）ランプ ＬＥＤｄ Ｏ₂ センサ（酸素センサ）ランプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ０１Ｄ 53/02 Ｂ０１Ｄ 53/02 Ｚ Ｃ０１Ｂ 13/02 Ｃ０１Ｂ 13/02 Ａ Ｇ０１Ｎ 27/416 Ｇ０１Ｎ 27/46 ３８１

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 雰囲気中の酸素濃度に対応して電圧を出
   力する電池式の酸素センサを，検出対象となる雰囲気中
   に曝露してそのときの出力電圧を測定し，前記酸素セン
   サの酸素濃度・出力電圧特性に基づいて前記出力電圧に
   対応する酸素濃度を検出する酸素センサを用いた酸素濃
   度検出方法において，前記酸素センサを検出対象となる
   雰囲気中に曝露する前に，酸素濃度２１％の大気中に曝
   露し，そのときの出力電圧を用いて前記酸素センサの酸
   素濃度・出力電圧特性を校正した後，前記酸素センサを
   検出対象となる雰囲気中に曝露して出力電圧を検出し，
   前記校正した酸素濃度・出力電圧特性に基づいて前記検
   出対象となる雰囲気中での出力電圧に対応する酸素濃度
   を検出することを特徴とする酸素センサを用いた酸素濃
   度検出方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の酸素センサを用いた酸素
   濃度検出方法において，前記検出対象となる雰囲気中の
   酸素濃度を連続して検出する場合には，前記酸素センサ
   を所定の周期で酸素濃度２１％の大気中に曝露し，その
   ときの出力電圧を用いて前記酸素センサの酸素濃度・出
   力電圧特性を所定の周期で校正することを特徴とする酸
   素センサを用いた酸素濃度検出方法。
3. 【請求項３】 コンプレッサーで空気を圧縮し，圧縮し
   た圧縮空気から窒素を選択的に吸着して，酸素濃縮空気
   を生成する酸素濃縮装置に配設されている酸素センサの
   異常を判定するための酸素センサの異常判定方法におい
   て，前記コンプレッサーで圧縮した圧縮空気の圧力を圧
   力センサで検出し，前記酸素濃縮空気の酸素濃度を前記
   酸素センサで検出し，前記圧力センサで検出した圧力が
   所定の圧力以上かつ前記酸素センサで検出した酸素濃度
   が所定の濃度以下の場合に，前記酸素センサが異常であ
   ると判定することを特徴とする酸素センサの異常判定方
   法。
4. 【請求項４】 コンプレッサーで空気を圧縮し，圧縮し
   た圧縮空気から窒素を選択的に吸着して，酸素濃縮空気
   を生成する酸素濃縮装置の異常判定方法において，前記
   コンプレッサーで圧縮した圧縮空気の圧力を圧力センサ
   で検出し，前記酸素濃縮空気の酸素濃度を前記酸素セン
   サで検出し，前記圧力センサで検出した圧力が所定の圧
   力以上かつ前記酸素センサで検出した酸素濃度が所定の
   濃度以上の場合に，正常動作であると判定し，前記圧力
   センサで検出した圧力が所定の圧力以下の場合に，異常
   動作であると判定し，前記圧力センサで検出した圧力が
   所定の圧力以上かつ前記酸素センサで検出した酸素濃度
   が所定の濃度以下の場合に，前記酸素センサに起因する
   異常であると判定することを特徴とする酸素濃縮装置の
   異常判定方法。
5. 【請求項５】 酸素濃縮空気の流量調整および各種警告
   を表示するための操作パネルと，空気取入口を介して室
   内から装置内部に取り込んだ空気を圧縮して圧縮空気を
   送出するコンプレッサーと，前記コンプレッサーで圧縮
   した圧縮空気を冷却する圧縮空気冷却器と，前記圧縮空
   気冷却器で冷却した圧縮空気を取り込み，前記圧縮空気
   から窒素を選択的に吸着して酸素濃縮空気を送出する吸
   着器と，を備えた酸素濃縮装置において，雰囲気中の酸
   素濃度に対応した電圧を出力する電池式の酸素センサ
   と，大気と同じ酸素濃度の空気を前記酸素センサに導入
   するための第１の空気導入路と，前記吸着器から送出さ
   れる酸素濃縮空気を前記酸素センサに導入するための第
   ２の空気導入路と，前記酸素センサと前記第１の空気導
   入路および第２の空気導入路との間に配設され，前記酸
   素センサと前記第１の空気導入路および第２の空気導入
   路との間の接続を切り換えて，前記第１の空気導入路の
   空気または前記第２の空気導入路の酸素濃縮空気の何れ
   か一方を前記酸素センサへ導入する切換手段と，前記酸
   素センサからの出力電圧を入力して酸素濃度を検出する
   と共に，前記酸素センサの酸素濃度・出力電圧特性の校
   正および前記切換手段の切換制御を行う制御手段と，を
   備え，前記制御手段が，前記酸素濃縮空気の酸素濃度を
   検出する場合に，前記切換手段を介して前記第２の空気
   導入路を前記酸素センサに接続し，前記吸着器から送出
   される酸素濃縮空気を前記酸素センサに送り込み，前記
   酸素センサの酸素濃度・出力電圧特性の校正を行う場合
   に，前記切換手段を介して前記第１の空気導入路を前記
   酸素センサに接続し，前記大気と同じ酸素濃度の空気を
   前記酸素センサに送り込み，そのときの出力電圧を用い
   て前記酸素センサの酸素濃度・出力電圧特性を校正する
   ことを特徴とする酸素濃縮装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の酸素濃縮装置において，
   前記制御手段は，装置本体の電源が投入されると，前記
   酸素センサの酸素濃度・出力電圧特性の校正を行うこと
   を特徴とする酸素濃縮装置。
7. 【請求項７】 請求項５または６記載の酸素濃縮装置に
   おいて，前記制御手段は，前記酸素センサの酸素濃度・
   出力電圧特性の校正を周期的に行うことを特徴とする酸
   素濃縮装置。
8. 【請求項８】 請求項５，６または７記載の酸素濃縮装
   置において，前記制御手段は，前記酸素濃縮空気の酸素
   濃度の検出を周期的に行い，かつ，前記酸素濃縮空気の
   酸素濃度の検出を行う場合にのみ，前記切換手段を介し
   て前記第２の空気導入路を前記酸素センサに接続し，前
   記酸素濃縮空気の酸素濃度の検出を行わない場合には，
   前記切換手段を介して前記第１の空気導入路を前記酸素
   センサに接続することを特徴とする酸素濃縮装置。
9. 【請求項９】 請求項５，６，７または８記載の酸素濃
   縮装置において，前記切換手段が，３ＷＡＹバルブから
   成ることを特徴とする酸素濃縮装置。
10. 【請求項１０】 酸素濃縮空気の流量調整および各種警
    告を表示するための操作パネルと，空気取入口を介して
    室内から装置内部に取り込んだ空気を圧縮して圧縮空気
    を送出するコンプレッサーと，前記コンプレッサーで圧
    縮した圧縮空気を冷却する圧縮空気冷却器と，前記圧縮
    空気冷却器で冷却した圧縮空気を取り込み，前記圧縮空
    気から窒素を選択的に吸着して酸素濃縮空気を送出する
    吸着器と，を備えた酸素濃縮装置において，前記コンプ
    レッサーで圧縮した圧縮空気の圧力を検出する圧力セン
    サと，前記吸着器から送出される酸素濃縮空気の酸素濃
    度に対応した電圧を出力する電池式の酸素センサと，前
    記酸素センサからの出力電圧を入力して酸素濃度を検出
    する酸素濃度検出手段と，前記圧力センサで検出した圧
    力および前記酸素濃度検出手段で検出した酸素濃度に基
    づいて，装置本体の動作の異常判定および前記酸素セン
    サの異常判定を行う判定手段と，を備え，前記判定手段
    が，前記圧力センサで検出した圧力が所定の圧力以上か
    つ前記酸素センサで検出した酸素濃度が所定の濃度以上
    の場合に，正常動作であると判定し，前記圧力センサで
    検出した圧力が所定の圧力以下の場合に，異常動作であ
    ると判定し，前記圧力センサで検出した圧力が所定の圧
    力以上かつ前記酸素センサで検出した酸素濃度が所定の
    濃度以下の場合に，前記酸素センサに起因する異常であ
    ると判定することを特徴とする酸素濃縮装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の酸素濃縮装置におい
    て，前記操作パネルが，前記判定手段の判定結果に基づ
    いて，正常動作の表示，異常動作でかつ前記酸素センサ
    が正常の表示，異常動作でかつ前記酸素センサが異常の
    表示の３種類の表示を行うことを特徴とする酸素濃縮装
    置。
12. 【請求項１２】 請求項１０記載の酸素濃縮装置におい
    て，さらに，前記酸素センサの正常・異常の状態を表示
    するための表示手段を装置内部に有し，前記操作パネル
    が，前記判定手段の判定結果に基づいて正常動作の表示
    および異常動作の表示を行い，前記表示手段が，前記判
    定手段の判定結果に基づいて前記酸素センサの正常およ
    び異常の表示を行うことを特徴とする酸素濃縮装置。