WO2011086943A1 - 酸素濃縮装置 - Google Patents

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WO2011086943A1
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temperature
temperature sensor
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公夫 菅原
尚 榎本
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テルモ株式会社
株式会社医器研
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    • B01D53/047—Pressure swing adsorption

Definitions

  • the present invention relates to an oxygen concentrator, and more particularly to an oxygen concentrator that prevents fire spread to the oxygen concentrator or fire of the device itself when exposed to an abnormally high temperature environment such as a fire.
  • An oxygen concentrator utilizing the pressure swing adsorption method is configured to obtain concentrated oxygen by using, as an adsorbent, zeolite that permeates oxygen in the raw material air and selectively adsorbs nitrogen.
  • the raw material air taken in is compressed by a compressor to generate compressed air, and this compressed air is supplied to an adsorbing cylinder with a built-in adsorbent, thereby supplying nitrogen to the adsorbent. Is adsorbed to generate oxygen.
  • the produced concentrated oxygen is stored in a tank, and a predetermined flow rate of oxygen can be supplied from the tank via a pressure reducing valve or a flow rate setting device, so that the patient can use a device such as a nasal cannula to Inhalation is possible.
  • this oxygen concentrator is installed in a place where an AC power supply (commercial AC power supply) can be used, for example, a home oxygen therapy patient with reduced lung function will be able to safely take oxygen even while sleeping. it can.
  • AC power supply commercial AC power supply
  • oxygen concentrators used for long-term oxygen inhalation therapy which is effective as a treatment for patients with respiratory diseases such as chronic bronchitis, are generally not portable, so that patients can take them outside. Not configured. On the other hand, it is configured to be small and portable so that patients can move when they are out, convenient to move between rooms in a house or medical facility, or suitable for limited space in home placement.
  • Such an oxygen concentrator is also known (see Patent Document 1).
  • Patent Document 1 There has also been proposed an oxygen concentrator in which a temperature sensor is provided in a nasal cannula and stops generation of concentrated oxygen when the temperature reaches 50 ° C.
  • the user connects the nasal cannula to the oxygen outlet portion of the oxygen concentrator through a tube and a coupler, and inhales the concentrated oxygen coming from the oxygen outlet portion.
  • oxygen is a combustion-supporting gas
  • the act of smoking near the oxygen concentrator and the use of fire are strictly prohibited.
  • a user smokes, there is a risk that an accident may occur by directly igniting a tube such as a nasal cannula.
  • the oxygen concentrator itself ignites and the fire spreads. There are concerns.
  • the device of Patent Document 2 has a configuration in which a temperature sensor is disposed in the middle of the nasal cannula and the supply of oxygen is stopped by the detection signal.
  • the oxygen supply is performed at around 50 degrees Celsius described in the document.
  • a very simple mechanism of stopping for example, there is a heater in the room where the device is used, and the oxygen supply is shut off just by being struck by the radiant heat, or the device is placed in a closed room in summer, etc. If the environmental temperature rises, the device may not operate by itself, which is not easy to use and has low feasibility. Therefore, the present invention can reliably detect a high temperature environment and ensure safety when the user is inhaling oxygen using a cannula and is exposed to a fire or an abnormal high temperature environment.
  • An object of the present invention is to provide an oxygen concentrator that can be used.
  • the oxygen concentrator of the present invention is attached to a concentrated oxygen generating means for generating concentrated oxygen from raw air, an oxygen outlet for supplying the concentrated oxygen generated by the concentrated oxygen generating means, and a cannula tube.
  • the tube is detachably connected to the oxygen outlet portion, and when the temperature detected by the coupler having a temperature sensor and the temperature sensor reaches a predetermined temperature or more, the concentrated oxygen generating means And a control unit that stops operation and shuts off the supply of oxygen.
  • the control unit is configured such that the temperature detected by the temperature sensor reaches or exceeds the predetermined temperature, and a temperature increase rate that is a temperature increase value per unit time is a predetermined value.
  • a temperature increase rate that is a temperature increase value per unit time is a predetermined value.
  • the control unit is configured so that the temperature detected by the temperature sensor reaches or exceeds the predetermined temperature, and the temperature increase rate is less than the predetermined value.
  • the temperature detected by the sensor further reaches another set temperature exceeding the predetermined temperature, the operation of the compressor is stopped and the supply of oxygen is shut off.
  • it can detect that the temperature of an oxygen exit part is rising, can interrupt
  • the temperature sensor is a thermistor, and the temperature sensor is built in the oxygen outlet portion.
  • an inexpensive thermistor can be used as the temperature sensor, and the temperature sensor is built in the oxygen outlet, so that the temperature sensor is attached to the temperature sensor and the temperature is accurately measured. It is possible to prevent detection from becoming impossible, and even from using a humidifier, it is possible to prevent moisture from adhering to the temperature sensor and preventing accurate temperature detection.
  • the coupler is made of a flame retardant resin material. According to the above configuration, the coupler disappears when the supply of oxygen from the oxygen outlet is stopped.
  • the oxygen outlet portion is made of a metal having thermal conductivity. According to the above configuration, the heat burned by the coupler can be quickly transmitted to the temperature sensor through the oxygen outlet, and the temperature detection time is shortened.
  • alarm means for notifying that the oxygen from the oxygen outlet portion has been shut off by an instruction from the control portion And a speaker for notifying by voice that the oxygen from the oxygen outlet has been shut off by a command from the controller. According to the above configuration, it is possible to reliably notify the user that the oxygen supply has been stopped.
  • the present invention provides an oxygen concentrator capable of shutting off oxygen and ensuring safety when a user is inhaling oxygen using a cannula and is exposed to a fire or an abnormally high temperature environment. Can be provided.
  • FIG. 1 and FIG. 1 show the perspective view seen from the front side which shows the external appearance of embodiment of the oxygen concentrator of this invention. It is a rear view of the external appearance of the oxygen concentrator of FIG. It is the perspective view seen from the diagonally back side which shows the example of an internal structure of the oxygen concentrator shown in FIG. 1 and FIG. It is a figure which shows the 1st connection piping connected to the compressor, the 2nd connection piping, and the suction filter and muffler buffer. It is a perspective view which shows the state in which the nasal cannula was connected to the oxygen exit part of the oxygen concentrator. It is a disassembled perspective view which shows the structural example of a nose cannula.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows the coupler socket and oxygen outlet part of a nasal cannula. It is a disassembled perspective view which shows the connection part of the tube of a nasal cannula, a coupler socket, and an oxygen outlet part. It is sectional drawing which shows the oxygen outlet part and the vicinity of a coupler socket. It is a figure which shows the system structural example of an oxygen concentrator. It is a figure which shows the example of the temperature change in an oxygen exit part from the time when a nasal cannula is ignited until concentration oxygen stops and it is extinguished. It is a flowchart which shows the example of the temperature detection in the oxygen concentration apparatus of this invention.
  • FIG. 1 is a perspective view seen from the front side showing the appearance of an embodiment of an oxygen concentrator equipped with a compressor of the present invention.
  • FIG. 2 is a rear view of the appearance of the oxygen concentrator in FIG.
  • the oxygen concentrator 1 shown in FIGS. 1 and 2 is preferably a portable (also referred to as portable or mobile) oxygen concentrator.
  • the oxygen concentrator 1 shown in FIG. 1 uses, for example, a compressed air force fluctuation adsorption method (PSA) with compressed air as an oxygen generation principle.
  • PSA compressed air force fluctuation adsorption method
  • VPSA positive and negative pressure fluctuation adsorption method
  • the oxygen concentrator 50 shown in FIGS. 1 and 2 is, for example, an oxygen concentrator (height 62.5 cm, width 35 cm, depth) in which the flow rate of oxygen concentrated to 90% or more is 5 L class (5 L / min) at maximum. 29.5 cm, weight 23 kg), and the oxygen flow rate setting unit can be set, for example, from 0.25 L to 5.00 L (from 0.25 L to 2.00 L, every 0.25 L, from 2.00 L to 5. Up to 00L, every 0.50L).
  • the oxygen concentrator 1 includes a substantially rectangular parallelepiped main housing 2, a display unit 128 capable of setting a flow rate, a humidifier G, a cannula hook 2K, and casters 2T at four corners.
  • the main housing 2 has a front panel 2F, left and right side panels 2S, a rear panel 2R, an upper surface portion 2D, and a bottom portion 2B.
  • the display unit 128 is provided on the upper surface 2D so as to be inclined obliquely upward by about 5 to 10 degrees toward the front, and the upper surface 2D is provided in the recess 2H behind the display unit 128.
  • the oxygen outlet 100, the power switch 101, and the oxygen flow rate setting button 102 are disposed.
  • an arrangement portion 2G of the humidifier G is provided so as to open substantially at the center in the width direction.
  • the casters 2T are arranged at the four corners of the bottom 2B, and the oxygen concentrator 1 is movable using these casters 2.
  • an air intake 5 for taking outside air into the main housing 2 is formed at the center of the upper portion, and warm air in the main housing 2 is exposed to the outside on the right side of the lower portion.
  • An exhaust port 6 for discharging is formed.
  • An air intake filter 7 is detachably mounted on the inner surface side of the air intake 5.
  • the left and right side panels 2 ⁇ / b> S have a handle 8, and the bottom 2 ⁇ / b> B has a windable power cord 9.
  • FIG. 3 is a perspective view showing an example of the internal structure of the oxygen concentrator 1 shown in FIGS. 1 and 2 as seen from an oblique rear side.
  • FIG. 4 is a diagram showing the compressor 10 constituting the concentrated oxygen generating means for generating concentrated oxygen from the raw air, the first connection pipe 40, the second connection pipe 41, and the intake filter / silence buffer 38 connected to the compressor 10. It is. As shown in FIG. 3, a compressor 10 is set on the bottom 2B, and the compressor 10 is disposed in a soundproof compressor case 4 having a rectangular parallelepiped shape.
  • a first adsorption cylinder 31 and a second adsorption cylinder 32 constituting the concentrated oxygen generation means are spaced apart from each other along the X direction (horizontal direction) and in the Z direction (vertical direction) on the back surface of the compressor case 4. ) And are fixed in parallel along.
  • the sleeve 12 of the compressor 10 is connected to a pipe 15, and a cooling radiator 13 and three-way switching valves 14 ⁇ / b> B and 14 ⁇ / b> C are connected in the middle of the pipe 15.
  • a first fan 34 is attached to the inside of the first adsorption cylinder 31, and a second fan 36 is attached to the inside of the second adsorption cylinder 32.
  • the first fan 34 and the second fan 36 having the same shape are, for example, sirocco fans and are located facing each other.
  • the mounting direction of the first fan 34 and the second fan 36 is different. These are fixed so as to be upside down with respect to each other and so as to face each other.
  • the cooling radiator 13 is disposed between the first adsorption cylinder 31 and the second adsorption cylinder 32 and below the first fan 34 and the second fan 36.
  • a power control circuit 39 is disposed on the bottom 2B.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a structure example of the compressor 10, and the compressor 10 includes a first pump unit 51 and a second pump unit 52.
  • the first pump portion 51 includes a cylindrical sleeve 11, a piston 11P, a head cover 11H, a connecting rod 11C, and a case portion 11F disposed in the sleeve 11.
  • the second pump portion 52 includes a cylindrical sleeve 12, a piston 12P, a head cover 12H, a connecting rod 12C, and a case portion 12F disposed in the sleeve 12.
  • the sleeves 11 and 12 are also called piston cylinders.
  • the drive motor 53 is a synchronous motor, for example, and has an output shaft 54. Connecting rods 11 ⁇ / b> C and 12 ⁇ / b> C are rotatably supported at both ends of the output shaft 54.
  • an intake filter / silence buffer (silencer, silencer) 38 is disposed between the pipe 37, the first connection pipe 40, and the second connection pipe 41.
  • the end 37B of the pipe 37 is connected to the suction side end 38A of the intake filter / silence buffer 38, and the first end 40A of the first connection pipe 40 and the first end 41A of the second connection pipe 41 are connected to the intake side.
  • the filter / silence buffer 38 is connected to the discharge side end 38B.
  • the second end 40B of the first connection pipe 40 is connected to the suction port (suction port) 11P of the case portion 11F, and the second end 41B of the second connection pipe 41 is connected to the suction port ( (Intake port) 12P.
  • the introduction path of the raw material air between the intake filter / silence buffer 38 and the compressor 10 is divided into a plurality of parts, and the first connection pipe 40 and the second connection pipe 41 are arranged in parallel between the intake filter / silence buffer 38 and the compressor 10. It is connected.
  • the first connection pipe 40 and the second connection pipe 41 directly connect the intake filter / silence buffer 38 and the intake ports 11P and 12P of the compressor 10.
  • the raw air introduced from the pipe 37 to the intake filter / silence buffer 38 passes through the intake filter / silence buffer 38, and dust and the like are removed by the intake filter and noise is reduced.
  • It is divided into a connection pipe 40 and a second connection pipe 41 and can be introduced into the case part 11F through the suction port 11P of the case part 11F and can be introduced into the case part 12F through the suction port 12P of the case part 12F.
  • the head covers 11 ⁇ / b> H and 12 ⁇ / b> H are commonly connected to the pipe 15, and the generated compressed air is sent through the pipe 15.
  • a radiator 13 for heat dissipation is disposed in the middle of the pipe 15.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a state in which the nasal cannula 70 is connected to the oxygen outlet 100 of the oxygen concentrator 1 using a coupler socket 71 which is an example of a coupler.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing a configuration example of the nasal cannula 70.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the coupler socket 71 and the oxygen outlet portion 100 of the nasal cannula 70.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view showing the tube connection portion, coupler socket 71 and oxygen outlet portion 100 of the nasal cannula 70.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the vicinity of the oxygen outlet portion 100 and the coupler socket 71. As shown in FIGS.
  • the nasal cannula 70 is an example of a cannula that the user M wears using the ear and nose, and includes a fitting part 77, a tube 72, and a coupler socket that is an example of a coupler. 71.
  • a mounting portion 77 is connected to one end of the tube 72 via a connecting portion 77P, and a coupler socket 71 is connected to the other end of the tube 72 via a connecting portion 77S.
  • the coupler socket 71 has a push button 71N. As shown in FIG.
  • a tube 72 shown in FIG. 9 indicates a normal connection tube or an extension tube for extending the connection tube.
  • the coupler socket 71 is made of a flame retardant resin that can be bent, for example, a V-0 rank product of US UL-94 standard, or a flame retardant resin having an oxygen index of 26 or more.
  • the coupler socket 71 is made of a self-extinguishing flame retardant resin.
  • the self-extinguishing fire retardant resin is a resin having flame resistance and is ignited when coming into contact with flame. , It refers to the property of self-extinguishing within a certain time after removing the flame without propagating.
  • the oxygen outlet portion 100 includes a ring-shaped flange portion 100F and cylindrical portions 100G and 100H.
  • the flange portion 100f is formed between the cylindrical portion 100G and the cylindrical portion 100H.
  • the oxygen outlet portion 100 is made of a metal material having high thermal conductivity and not easily rusted, such as a copper alloy or an aluminum alloy. By making the oxygen outlet portion 100 of a metal material in this way, the oxygen outlet portion 100 can quickly conduct the heat from the coupler socket 71 to the temperature sensor 400, so that the temperature detection speed by the temperature sensor 400 can be increased. .
  • the oxygen outlet portion 100 is built in, for example, the hole portion 100L of the flange portion 100F so that the temperature sensor 400 is not exposed to the outside.
  • a thermistor that is preferably inexpensive and relatively sensitive can be employed, but a thermocouple may be employed.
  • the reason why the temperature sensor 400 is preferably built in the flange portion 100F and not exposed to the outside prevents the temperature sensor 400 from adhering to the temperature sensor 400 and preventing accurate temperature detection.
  • the humidifier G shown in FIG. 1 it is possible to prevent moisture from adhering to the temperature sensor 400 to prevent accurate temperature detection.
  • the temperature sensor 400 can be fixed in the hole 100L of the flange portion 100F using an adhesive, but may be fixed by screwing.
  • a joint 79 is connected to the cylindrical portion 100H of the oxygen outlet portion 100 provided in the concave portion 2H behind the display portion 128 in the upper surface portion 2D of the oxygen concentrator 1.
  • the joint 79 is connected to supply concentrated oxygen to the tube 72 side through the oxygen outlet portion 100.
  • the temperature sensor 400 is electrically connected to the central control unit 200, and the temperature sensor 400 supplies the temperature information TS of the oxygen outlet unit 100 detected by the temperature sensor 400 to the central control unit 200.
  • the central control unit 200 controls various operations for generating concentrated oxygen. Since the temperature sensor 400 is in the recess 2H at the rear of the oxygen concentrator 1, it is possible to prevent erroneous detection due to a temperature rise due to direct heat radiation by a heating appliance in winter or cold districts.
  • a coupler socket 71 of a nasal cannula 70 is detachably connected to the oxygen outlet portion 100.
  • the coupler socket 71 is connected to the nasal cannula 70 via the tube 72.
  • the user can inhale oxygen concentrated to about 90% or more through the nasal cannula 70, the tube 72, and the oxygen outlet portion 100, for example, at a maximum flow rate of 5 L / min.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a system configuration example of the oxygen concentrator 1.
  • a double line shown in FIG. 10 indicates a pipe that becomes a flow path of the raw air, oxygen, and nitrogen gas.
  • a thin solid line indicates power supply or electric signal wiring.
  • the main casing 2 of the oxygen concentrator 1 shown in FIG. 10 is indicated by a broken line, and the main casing 2 is a sealed container that seals elements disposed inside.
  • the main housing 2 has an air intake port 5 for introducing raw material air that is outside air, an air intake filter 7 and an exhaust port 6 for exhausting air.
  • An air intake filter 7 for removing impurities such as dust in the air is replaceably disposed in the air intake 5.
  • the compressor 10 When the compressor 10 is actuated, the raw air passes through the air intake filter 7, the internal pipe 37, the intake filter / silence buffer 38, and the first connection that is connected in parallel to the intake filter / silence buffer 38. It is introduced into the compressor 10 through the pipe 40 and the second connection pipe 41.
  • the raw air is introduced into the compressor 10 to become compressed air, but heat is generated when the raw air is compressed.
  • the compressor 10, particularly the sleeves 11 and 12 is cooled by the air blown from the first fan 34 and the second fan 36 for cooling.
  • the compressed air sent from the compressor 10 through the pipe 15 is cooled by the radiator 13.
  • the radiator 13 By cooling the compressed air in this way, it is possible to suppress the temperature rise of the zeolite, which is an adsorbent that deteriorates in function at high temperatures. Thereby, it becomes possible to sufficiently function as an adsorbent for generating oxygen by adsorption of nitrogen, and oxygen can be concentrated to about 90% or more.
  • the 1st adsorption cylinder 31 and the 2nd adsorption cylinder 32 are examples of the adsorption member arranged side by side, and are arranged in parallel in the lengthwise direction.
  • Three-way switching valves 14B and 14C are connected to the first adsorption cylinder 31 and the second adsorption cylinder 32, respectively.
  • One end of one three-way switching valve 14B is connected to the pipe 15.
  • One three-way switching valve 14B and the other three-way switching valve 14C are connected to each other, and one end of the other three-way switching valve 14C is connected to the pipe 15R.
  • the end of the pipe 15R reaches the exhaust port 6.
  • the three-way switching valves 14B, 14C are connected to the first adsorption cylinder 31 and the second adsorption cylinder 32, respectively. Compressed air generated from the compressor 10 is alternately supplied to the first adsorption cylinder 31 and the second adsorption cylinder 32 via the pipe 15 and the three-way switching valves 14B and 14C.
  • Zeolite as the catalyst adsorbent is stored in the first adsorption cylinder 31 and the second adsorption cylinder 32, respectively.
  • This zeolite is, for example, an X-type zeolite having a Si 2 O 3 / Al 2 O 3 ratio of 2.0 to 3.0, and at least 88% or more of the Al 2 O 3 tetrahedral units are combined with lithium cations.
  • the adsorption amount of nitrogen per unit weight can be increased.
  • This zeolite preferably has a granule measurement value of less than 1 mm, and at least 88% of tetrahedral units are fused with lithium cations.
  • zeolite By using zeolite, it becomes possible to reduce the amount of raw material air used for generating oxygen compared to the case of using other adsorbents. As a result, the size of the compressor 10 for generating compressed air can be further reduced, and the noise of the compressor 10 can be reduced.
  • a uniform pressure valve 107 including a check valve, a throttle valve, and an on-off valve is connected to the outlet side of the first adsorption cylinder 31 and the second adsorption cylinder 32.
  • a joining pipe 60 is connected to the downstream side of the equal pressure valve 107, and a buffer 61 is connected to the pipe 60.
  • the buffer 61 is an oxygen storage container for storing oxygen having a concentration of about 90% or more generated by separation in the first adsorption cylinder 31 and the second adsorption cylinder 32.
  • a pressure regulator 62 is connected to the downstream side of the buffer 61, and the pressure regulator 62 is a regulator that automatically adjusts the oxygen pressure on the outlet side of the buffer 61 to a constant level.
  • a zirconia-type or ultrasonic-type oxygen concentration sensor 64 is connected to the downstream side of the pressure regulator 62 via a filter 63. The oxygen concentration sensor 64 detects oxygen concentration intermittently (10 to 30). Every minute) or continuously.
  • a proportional opening valve 65 is connected to the buffer 61.
  • the proportional opening valve 65 opens and closes in conjunction with the setting button operation of the oxygen flow rate setting button 102 in accordance with a signal from the flow rate control unit 202 according to a command from the central control unit 200.
  • An oxygen flow rate sensor 66 is connected to the proportional opening valve 65.
  • a humidifier G and an oxygen flow sensor 67 are connected to the oxygen flow sensor 66.
  • An oxygen outlet 100 is connected to the subsequent stage of the oxygen flow sensor 67.
  • a coupler socket 71 of the nasal cannula 70 is detachably connected to the oxygen outlet portion 100 shown in FIG. The coupler socket 71 is connected to the nasal cannula 70 via the tube 72.
  • the patient can inhale oxygen concentrated to about 90% or more through the nasal cannula 70, for example, at a maximum flow rate of 5 L / min.
  • the temperature sensor 400 built in the oxygen outlet 100 is electrically connected to the central controller 200, and the temperature information TS of the oxygen outlet 100 detected by the temperature sensor 400 is given to the central controller 200.
  • the AC (commercial AC) power connector 203 shown in FIG. 10 is electrically connected to the power control circuit 39, and the power control circuit 39 rectifies the AC voltage of the commercial AC power to a predetermined DC voltage.
  • the built-in battery 204 is built in the main housing 2.
  • the built-in battery 204 is a rechargeable secondary battery, and the built-in battery 204 can be charged by receiving power supply from the power control circuit 39.
  • the central control unit 200 in FIG. 1 controls the power supply control circuit 39, so that the power supply control circuit 39 receives the power supply from the AC adapter 203, for example, and the built-in battery 204 Can be used by automatically switching to one of the second power supply states that operate by receiving power supply from the power supply.
  • the built-in battery 204 is preferably a lithium ion or lithium hydrogen ion secondary battery that has little memory effect during charging and can be fully charged even during recharging, but may be a conventional nickel cadmium battery or nickel metal hydride battery.
  • the central control unit 200 stores a program for switching to an optimal operation mode according to the amount of oxygen to be generated.
  • the motor driver 210 and the fan motor driver 211 automatically drive the compressor 10, the first fan 34, and the second fan 36 at a high speed when a large amount of oxygen is generated according to a command from the central control unit 200. In this case, the compressor 10, the first fan 34, and the second fan 36 are controlled to rotate at a low speed.
  • the central control unit 200 incorporates a ROM (read-only memo) that stores a predetermined operation program, and the central control unit 200 includes a circuit including an external storage device, a volatile memory, a temporary storage device, and a real-time clock. Electrically connected.
  • the central control unit 200 can be accessed by connecting to an external communication line or the like via the communication connector 205.
  • a control circuit that controls to desorb unnecessary gas in the first adsorption cylinder 31 and the second adsorption cylinder 32 by controlling the three-way switching valves 14B and 14C and the equal pressure valve 107 shown in FIG. (Not shown), a pressure regulator 62, a flow rate control unit 202, and an oxygen concentration sensor 64 are electrically connected to the central control unit 200.
  • the flow rate control unit 202 controls the proportional opening valve 65, and the oxygen flow rate values of the oxygen flow rate sensor 66 and the oxygen flow rate sensor 67 are sent to the central control unit 200.
  • the oxygen flow rate setting button 102, the display unit 128, the power switch 101, and the display switch 128S are electrically connected to the central control unit 200 shown in FIG.
  • the central control unit 200 is electrically connected to alarm means SP such as a buzzer or a lamp.
  • the alarm means SP can issue a warning by sound or light to the user that the supply of oxygen is interrupted when the supply of oxygen is interrupted.
  • a speaker 290 is electrically connected to the central control unit 200. When the oxygen supply is interrupted, the speaker 290 guides the user that the oxygen supply is interrupted by voice. Further, when the supply of oxygen is cut off, the display unit 128 displays a letter or picture indicating that the supply of oxygen has been cut off to the user.
  • the oxygen flow rate setting button 102 can set the oxygen flow rate every time the oxygen concentrated to, for example, about 90% or more is operated in a 0.25 L step from 0.25 L (liter) per minute to a maximum of 5 L.
  • a display device such as a 7-segment display liquid crystal display is used.
  • the display unit 128 includes display items such as oxygen flow rate, oxygen lamp, alarm icons (tube breakage, humidifier disconnection, oxygen concentration reduction, power supply stop, remaining battery level, battery operation, charging lamp), accumulated time, and the like. Can be displayed.
  • the compressor 10 shown in FIG. 10 sends compressed air into the first adsorption cylinder 31 and the second adsorption cylinder 32 by the positive pressure fluctuation adsorption method (PSA) by generating only compressed air as already described.
  • the nitrogen in the compressed air is adsorbed by the adsorbent in the first adsorption cylinder 31 and the second adsorption cylinder 32.
  • the driving motor 53 of the compressor 10 may be a synchronous motor, or may be a single-phase AC induction motor or a single-phase four-pole AC synchronous motor, and the type is not particularly limited. .
  • step S1 of FIG. 12 when the user M turns on the power switch 101 shown in FIG. 10 and starts inhaling concentrated oxygen, in step S2, temperature information TS (output signal) is received from the temperature sensor 400.
  • the monitoring of the temperature at the oxygen outlet 100 is started. 10 instructs the motor driver 210, the motor driver 210 starts the driving motor 53 of the compressor 10, and the output shaft 54 of the driving motor 53 shown in FIG. 4 continuously rotates. .
  • the piston 11P of the first head portion 51 and the piston 12P of the second head portion 52 shown in FIG. 4 reciprocate.
  • the raw material air is taken in from the air intake 5 shown in FIG. 10 to remove impurities such as dust by the filter 7, and the internal pipe 37 and the intake filter / silence buffer 38 are connected in parallel.
  • 4 is introduced into the sleeves 11 and 12 through the suction ports 11P and 12P of the compressor 10 in FIG.
  • the raw air introduced from the pipe 37 shown in FIG. 4 to the intake filter / silence buffer 38 passes through the intake filter / silence buffer 38 to remove dust and the like, and then is reduced in parallel.
  • the first connection pipe 40 and the second connection pipe 41 connected to each other can be introduced into the case part 11F through the suction port 11P of the case part 11F, and can be introduced into the case part 12F through the suction port 12P of the case part 12F.
  • the first connection pipe 40 and the second connection pipe 41 are divided into a plurality of systems so that the introduction path of the raw material air between the intake filter / silence buffer 38 and the compressor 10 is parallel, and the intake filter / silence buffer 38 and the compressor Ten suction ports 11P and 12P are directly connected. From this, the amount of raw material air to be sent per one of the first connection pipe 40 and the second connection pipe 41 can be reduced.
  • the central control unit 200 shown in FIG. 10 gives a command to the motor driver 211 to rotate the first fan 34 and the second fan 36.
  • the compressor 10 compresses the raw material air to generate compressed air
  • the sleeves 11 and 12 of the compressor 10 are cooled by the blowing of the first fan 34 and the second fan 36, respectively, and the compressed air passing through the pipe 15 is It is cooled by passing through the radiator 13.
  • the compressed air passes through the adsorbent in the first adsorbing cylinder 31 and the second adsorbing cylinder 32 through the pipe 15 and the three-way switching valves 14B and 14C and adsorbs nitrogen to separate oxygen.
  • the buffer 61 can store oxygen having a concentration of about 90% or more generated by separation.
  • the 10 detects the concentration of oxygen from the buffer 61.
  • the proportional opening valve 65 opens and closes in conjunction with the oxygen flow rate setting button 102. Then, oxygen is supplied to the nasal cannula 70 through the oxygen outlet portion 100.
  • the patient can inhale oxygen concentrated to about 90% or more through the nasal cannula 70, for example, at a maximum flow rate of 5 L / min.
  • the tube 72 of the nose neura 70 is directly ignited when exposed to a fire or an abnormally high temperature environment.
  • the surface of the oxygen concentrator 1 may be in a high temperature state. Therefore, for example, when a cigarette fire directly ignites the tube 72 of the nasal cannula 70, an operation for shutting off the supply of concentrated oxygen will be described in order to ensure safety. In addition to this direct ignition, an operation for shutting off the supply of concentrated oxygen will be described in order to ensure safety when the surface of the oxygen concentrator 1 is in a high temperature state.
  • the temperature sensor 400 measures the temperature of the oxygen outlet 100 and sends temperature information TS to the central controller 200 shown in FIG. It is determined whether the measured temperature of the oxygen outlet portion 100 is a predetermined temperature that is equal to or higher than a predetermined use environment temperature, and the central control unit 200 is, for example, a predetermined temperature that is 40 ° C. or higher.
  • step S3 when the measured temperature of the oxygen outlet portion 100 is 40 ° C. or higher which is a predetermined temperature, in step S4, for example, a temperature increase rate 2 which is a predetermined temperature increase value per unit time, for example.
  • a temperature increase rate 2 which is a predetermined temperature increase value per unit time, for example.
  • the oxygen outlet part 100 and the The supply of concentrated oxygen to the nasal cannula 70 can be cut off.
  • the central control unit 200 in FIG. 10 notifies the user of the alarm by sound and / or light using the alarm means SP as shown in step S7 in FIG.
  • the voice guides the user that the supply of oxygen has been cut off.
  • the display unit 128 displays characters or pictures indicating that the supply of oxygen has been cut off to the user.
  • the coupler socket 71 is made of a flame-retardant resin having self-extinguishing properties as described above. When the supply of the concentrated oxygen from the oxygen outlet portion 100 is stopped, the coupler socket 71 does not continue to burn but is self-extinguishing.
  • the nasal cannula 70 is made of fluororesin, it can self-extinguish even if the nasal cannula 70 is ignited. However, since the fluororesin is a hard material, the flexibility is low, and the user should wear this nasal cannula 70 to fit. Is difficult.
  • step S4 of FIG. 12 if the temperature rise rate is less than the predetermined temperature rise rate or the state of the temperature rise rate equal to or higher than the predetermined temperature increase in step S5 does not continue for the predetermined duration or longer, FIG. Since the oxygen concentrator 1 shown is exposed to a fire or an abnormally high temperature environment and the surface of the oxygen concentrator 1 is in a high temperature state, the process proceeds to step S6.
  • step S6 when the temperature sensor 400 of the oxygen outlet part 100 detects that the temperature of the oxygen outlet part 100 has reached another predetermined temperature, for example, 70 ° C. or higher, the central controller 200 in FIG. A command is given to the driver 21 to stop the operation of the motor 53 of the compressor 10 to cut off the supply of concentrated oxygen.
  • step 6 it is possible to prevent erroneous detection due to a temperature rise due to direct heat radiation by a heating appliance in winter, cold districts, or the like.
  • the central control unit 200 in FIG. 10 notifies the user of the alarm by sound and / or light using the alarm means SP, and the speaker 290 A voice is used to guide the user that the supply of oxygen has been cut off.
  • the display unit 128 displays characters or pictures indicating that the supply of oxygen has been cut off to the user. As a result, the user can reliably recognize with the ears and eyes that the supply of concentrated oxygen has been cut off.
  • the burning coupler socket 71 can be extinguished to prevent fire spread to the oxygen concentrator 1, and the time from ignition to the coupler socket 71 until extinction can be about 15-30. Seconds.
  • FIG. 11 shows an example of a temperature change in the oxygen outlet portion 100 from when the tube 72 of the nasal cannula 70 is ignited until the concentrated oxygen is stopped and extinguished.
  • This temperature change at the oxygen outlet 100 is sent from the temperature sensor 400 shown in FIG. 10 to the central controller 200 as temperature information TS.
  • FIG. 11A shows a state in which the tube 72 of the nasal cannula 70 is ignited and the flame FR in the tube 72 is transmitted in the DL direction. At this time, the temperature of the oxygen outlet portion 100 is 22 at room temperature. ° C.
  • FIG. 11B shows a state immediately before the flame FR transmitted through the tube 72 reaches the coupler socket 71. In this case, the temperature of the oxygen outlet 100 is still room temperature.
  • FIG. 11C the flame FR reaches the coupler socket 71 and the coupler socket 71 burns, and the heat generated by the combustion of the coupler socket 71 passes through the oxygen outlet portion 100 having excellent thermal conductivity, and the oxygen outlet portion.
  • 10 shows that the temperature sensor 400 shown in FIG. 10 is measuring the temperature rise of the oxygen outlet part 100.
  • the temperature of the oxygen outlet portion 100 starts to gradually increase from 22 ° C. at time T4.
  • FIG. 11D shows a time when the temperature of the oxygen outlet portion 100 reaches 50 ° C. at a time T3 when 20 seconds elapse from the time T1 in FIG. 11B, for example.
  • the temperature of the oxygen outlet portion 100 increases by 20 ° C.
  • the measured temperature of the oxygen outlet 100 is 40 ° C. or higher, and during the 5 seconds from time T5 to time T3, a predetermined temperature increase rate of 2 ° C./1. The temperature rises in seconds, and this temperature rise continues for 5 seconds, which is 3 seconds or more.
  • the central control unit 200 in FIG. 11 stops the supply of concentrated oxygen by giving a command to the motor driver 21 and stopping the operation of the motor 53 of the compressor 10. Thereby, since concentrated oxygen does not come out from the oxygen outlet part 100, the flame of the coupler socket 71 is settled and extinguished. In this way, it is possible to prevent the main casing 2 of the oxygen concentrator 1 from spreading out while adopting a simple structure.
  • the central control unit 200 in FIG. 10 notifies the user of an alarm by sound and / or light by the alarm means SP, and the speaker 290 interrupts the supply of oxygen to the user. I will guide you with a voice. Further, the display unit 128 displays characters or pictures indicating that the supply of oxygen has been cut off to the user. As a result, the user can reliably recognize with the ears and eyes that the supply of concentrated oxygen has been cut off.
  • the oxygen concentrator when a user inhales oxygen using a cannula, when the user is exposed to a fire or an abnormally high temperature environment, the oxygen is shut off to ensure safety. be able to.
  • an abnormally high temperature environment such as a fire
  • the control unit determines in advance a duration time during which the temperature detected by the temperature sensor reaches a predetermined temperature or more and the rate of temperature increase per unit time reaches a predetermined value or more. If the operation continues for a longer duration, the compressor operation is stopped and the oxygen supply is shut off. Thereby, it can detect that the temperature of an oxygen exit part is rising, and can interrupt
  • the temperature detected by the temperature sensor When the temperature detected by the temperature sensor reaches or exceeds a predetermined temperature and the rate of temperature increase is less than a predetermined value, the temperature detected by the temperature sensor further exceeds the predetermined temperature.
  • the compressor operation is stopped and the oxygen supply is shut off. Thereby, it can detect that the temperature of an oxygen exit part is rising, can interrupt
  • the temperature sensor is a thermistor, and the temperature sensor is built in the oxygen outlet. This makes it possible to reduce the cost by using an inexpensive thermistor as the temperature sensor, and since the temperature sensor is built in the oxygen outlet, the temperature sensor can accurately detect the temperature by deposits such as scales attached. In addition, it is possible to prevent moisture from adhering to the temperature sensor and preventing accurate temperature detection even when a humidifier is used.
  • the coupler is made of a flame-retardant resin material, the flame of the coupler disappears when the supply of oxygen from the oxygen outlet is stopped. Since the oxygen outlet is made of a metal having thermal conductivity, the heat burned by the coupler can be quickly transmitted to the temperature sensor through the oxygen outlet, and the temperature detection time is shortened.
  • the oxygen concentrator is an alarm means for informing that the oxygen from the oxygen outlet portion has been shut off by a command from the control unit, a speaker for informing that the oxygen from the oxygen outlet portion has been shut off by a command from the control unit, and Therefore, it is possible to reliably notify the user that the oxygen supply has been stopped.
  • the measurement temperature of the oxygen outlet portion 100 is 40 ° C. or higher, but other values such as 45 ° C. or higher can also be adopted.
  • the temperature increase rate at the oxygen outlet portion 100 determined in advance is 2 ° C./1 second, but may be, for example, 1 ° C./1 second.
  • the rate of temperature increase continues for 3 seconds or more, but may be, for example, 5 seconds or more and can be set arbitrarily.
  • the temperature sensor may be arranged outside the oxygen outlet part in addition to being incorporated in the oxygen outlet part.
  • the oxygen outlet can be made of a metal material with excellent thermal conductivity, but instead, the thermal conductivity is lower than that of metal, but it can also be made of a flame retardant material such as ceramics. Is possible.
  • the motor for driving the compressor 10 shown in the figure is, for example, a 5L class motor, but is not limited thereto, and a motor suitable for the 3L class, for example, may be used.
  • the format of the compressor is not limited sometimes, and any format can be adopted.
  • the oxygen concentrator is not limited to the one using the pressure swing adsorption method, and may be a membrane type.
  • SYMBOLS 1 Oxygen concentrator, 2 ... Main housing, 10 ... Compressor, 70 ... Nasal cannula (an example of cannula), 71 ... Coupler socket (an example of coupler), 72 ... Tube, 100 ... oxygen outlet, 290 ... speaker, 400 ... temperature sensor, SP ... alarm means

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Abstract

【課題】使用者がカニューラを用いて酸素を吸入している際に、火災や異常な高温環境にさらされた場合に、酸素を遮断して安全性を確保することができる酸素濃縮装置を提供する。 【解決手段】原料空気を圧縮して圧縮空気を発生するコンプレッサ１０と、圧縮空気から得られる酸素を出すための酸素出口部１００と、カニューラ７０のチューブ７２に取り付けられて、酸素出口部１００に対してチューブ７２を着脱可能に接続し、温度センサ４００を有するカプラ１７と、温度センサ４００により検知された温度が、予め定めた温度以上に達すると、コンプレッサ１０の動作を停止して酸素の供給を遮断する制御部２００とを有している。

Description

酸素濃縮装置
　本発明は、酸素濃縮装置に関し、特に火災等の異常な高温環境下にさらされた時に、酸素濃縮装置への延焼やこの装置自体の火災等を防止する酸素濃縮装置に関するものである。
　圧力スイング吸着法を利用した酸素濃縮装置は、原料空気中の酸素を透過させて窒素を選択的に吸着するゼオライトを吸着剤として用いることで濃縮酸素を得る構成になっている。
　この方式の酸素濃縮装置によれば、取り込んだ原料空気をコンプレッサで圧縮して圧縮空気を発生して、吸着剤を内蔵した吸着筒に対してこの圧縮空気を供給することで該吸着剤に窒素を吸着させ酸素を生成する。そして、生成された濃縮酸素はタンクに貯めておき、減圧弁や流量設定器を介してタンクから所定流量の酸素を供給可能な状態にすることで、患者は鼻カニューラ等の器具を用いて酸素吸入ができる。
　この酸素濃縮装置はＡＣ電源（商用交流電源）のが利用できる場所に設置しておけば、例えば肺機能が低下した在宅酸素療法患者が、就寝中でも安全に酸素を吸うことができるようになり安眠できる。
　また、慢性気管支炎等の呼吸器疾患の患者の治療法として有効となる長期酸素吸入療法に使用される酸素濃縮装置は、一般的には可搬型ではなく、患者が外出先に持ち出せるようには構成されていない。
　他方、患者が外出等で移動したり、家屋や医療施設内で部屋間の移動に便利なように、あるいは在宅配置における限られた配置スペースに適するように、小型で可搬に適するように構成した酸素濃縮装置も知られている（特許文献１を参照）。また、鼻カニューラに感温センサを設けて、５０℃になれば濃縮酸素の発生を停止する酸素濃縮装置も提案されている(特許文献２を参照)。
特開２００５－１１１０１６号公報 特開２００９－１８３５４４号公報
　ところで、特許文献１の酸素濃縮装置では、使用者は鼻カニューラをチューブとカプラを介して酸素濃縮装置の酸素出口部に対して接続して、酸素出口部から出る濃縮酸素を吸入する。しかし、使用者が鼻カニューラを用いて濃縮酸素を吸入している際に、酸素が助燃性ガスであるために、酸素濃縮装置の近くで喫煙する行為や火気を使用する行為は厳禁である。にもかかわらず、例えば使用者が喫煙をすることにより、鼻カニューラ等のチューブに直接引火して事故が発生する恐れがあり、場合によっては酸素濃縮装置自体に引火して火災が拡大してしまう懸念がある。
　特許文献２の装置は、鼻カニューラの途中に温度感知センサーを配置して、その検出信号により酸素の供給を止めるというだけの構成であるが、該文献に記載の摂氏５０度付近で酸素供給を停止するというきわめて単純な仕組みでは、例えば装置を使用している室内に暖房機があり、その輻射熱が当たっただけで酸素供給を遮断してしまったり、夏季の密室等において、装置が置かれた環境温度が上昇すると、それだけで装置が動作しない恐れがあり、使い勝手に乏しく、実現性が低い。
　そこで、本発明は、使用者がカニューラを用いて酸素を吸入している際に、火災や異常な高温環境にさらされた場合に、確実に高温環境を検知し、安全性を確保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。
　本発明の酸素濃縮装置は、原料空気から濃縮酸素を発生させる濃縮酸素生成手段と、該濃縮酸素生成手段で生成された該濃縮酸素を供給するための酸素出口部と、カニューラのチューブに取り付けられて、前記酸素出口部に対して前記チューブを着脱可能に接続し、温度センサを有するカプラと、前記温度センサにより検知された温度が、予め定めた温度以上に達すると、前記濃縮酸素生成手段の動作を停止して前記酸素の供給を遮断する制御部と、を有していることを特徴とする。
　上記構成によれば、使用者がカニューラを用いて酸素を吸入している際に、火災や異常な高温環境にさらされた場合に、酸素を遮断して安全性を確保することができる。
　本発明の酸素濃縮装置では、前記制御部は、前記温度センサにより検知された温度が前記予め定めた温度以上に達し、しかも単位時間当たりの温度の上昇値である温度上昇率が予め定めた値以上に達している継続時間が、予め定めた継続時間以上続いた場合に、前記濃縮酸素生成手段であるコンプレッサの動作を停止して前記酸素の供給を遮断することを特徴とする。
　上記構成によれば、酸素出口部の温度が上がっていることを検知して、酸素の供給を確実に遮断することができる。
　本発明の酸素濃縮装置では、前記制御部は、前記温度センサにより検知された温度が前記予め定めた温度以上に達し、しかも前記温度上昇率が前記予め定めた値未満である場合に、前記温度センサにより検知された温度がさらに前記予め定めた温度を超える別の設定温度以上に達すると、前記コンプレッサの動作を停止して前記酸素の供給を遮断することを特徴とする。
　上記構成によれば、酸素出口部の温度が上がっていることを検知して、酸素の供給を確実に遮断でき、酸素濃縮装置本体に延焼してしまうことを防げる。
　本発明の酸素濃縮装置では、前記温度センサは、サーミスタであり、前記温度センサは前記酸素出口部に内蔵されていることを特徴とする。
　上記構成によれば、温度センサとしては安価なサーミスタを用いてコストダウンが図れ、しかも温度センサが酸素出口部に内蔵されているので、温度センサにスケール等の付着物が付着して正確に温度検知ができなくなるのを防ぎ、しかも加湿器を用いても温度センサに水分が付着して正確に温度検知ができなくなるのを防ぐことができる。
　本発明の酸素濃縮装置では、前記カプラは、難燃性樹脂材料により作られていることを特徴とする。
　上記構成によれば、カプラは、酸素出口部からの酸素の供給が停止すると、火炎がなくなる。
　本発明の酸素濃縮装置では、前記酸素出口部は、熱導電性を有する金属により作られていることを特徴とする。
　上記構成によれば、カプラが燃焼した熱は、酸素出口部を通じて温度センサに対して早く伝えることができ、温度検知時間が短くなる。
　本発明の酸素濃縮装置では、前記制御部の指令により前記酸素出口部からの前記酸素を遮断したことを報知する警報手段と、
　前記制御部の指令により前記酸素出口部からの前記酸素を遮断したことを音声で報知するスピーカと、を有することを特徴とする。
　上記構成によれば、使用者に対して酸素供給が停止されたことを確実に知らせることができる。
　本発明は、使用者がカニューラを用いて酸素を吸入している際に、火災や異常な高温環境にさらされた場合に、酸素を遮断して安全性を確保することができる酸素濃縮装置を提供することができる。
本発明の酸素濃縮装置の実施形態の外観を示す前側から見た斜視図である。 図１の酸素濃縮装置の外観の背面図である。 図１と図２に示す酸素濃縮装置の内部構造例を示す斜め後ろ側から見た斜視図である。 コンプレッサとコンプレッサに接続された第１接続配管と第２接続配管と吸気フィルタ兼消音バッファを示す図である。 鼻カニューラが酸素濃縮装置の酸素出口部に接続された状態を示す斜視図である。 鼻カニューラの構成例を示す分解斜視図である。 鼻カニューラのカプラソケットと酸素出口部を示す斜視図である。 鼻カニューラのチューブの接続部とカプラソケットと酸素出口部を示す分解斜視図である。 酸素出口部とカプラソケットの付近を示す断面図である。 酸素濃縮装置のシステム構成例を示す図である。 鼻カニューラに着火した時から濃縮酸素が停止して鎮火されるまでの酸素出口部における温度変化の例を示す図である。 本発明の酸素濃縮装置における温度検知の例を示すフロー図である。
　以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して詳しく説明する。
　図１は、本発明のコンプレッサを備える酸素濃縮装置の実施形態の外観を示す前側から見た斜視図である。図２は、図１の酸素濃縮装置の外観の背面図である。
　図１と図２に示す酸素濃縮装置１は、好ましくは携帯型（可搬型や移動型ともいう）の酸素濃縮装置である。図１に示す酸素濃縮装置１は、例えば、酸素生成原理として圧縮空気による圧縮空気力変動吸着法（ＰＳＡ）を用いている。
　圧縮空気のみによる正圧変動吸着法は、圧縮空気のみを吸着筒体内に送って窒素を吸着させる。正圧変動吸着法は、圧縮空気と減圧空気による正負圧変動吸着法（ＶＰＳＡ）に比べて、コンプレッサの小型化と軽量化が図れるメリットがある。
　図１と図２に示す酸素濃縮装置５０は、一例として９０％以上に濃縮された酸素の供給流量が最大５Ｌクラス（５Ｌ／分）の酸素濃縮装置（高さ６２．５ｃｍ，幅３５ｃｍ，奥行き２９．５ｃｍ，重量２３ｋｇ）であり、酸素流量の設定単位は、例えば０．２５Ｌ～５．００Ｌまで設定できる（０．２５Ｌ～２．００Ｌまでは、０．２５Ｌごと、２．００Ｌ～５．００Ｌまでは、０．５０Ｌごと）。酸素濃縮装置１は、ほぼ直方体状の主筐体２と、流量設定が可能な表示部１２８と、加湿器Ｇと、カニューラ掛け２Ｋと、４隅のキャスタ２Ｔを有している。
　主筐体２は、フロントパネル２Ｆと、左右のサイドパネル２Ｓと、リアパネル２Ｒと、上面部２Ｄと、底部２Ｂを有している。図１に示すように、上面部２Ｄに、前方に向かって斜め上方に約５～１０度に傾斜して設けられた表示部１２８と、上面部２Ｄにおいて表示部１２８の後方の凹部２Ｈに設けられた酸素出口部１００と、電源スイッチ１０１と、酸素流量設定ボタン１０２が配置されている。フロントパネル２Ｆの上部には、幅方向のほぼ中央に加湿器Ｇの配置部２Ｇが開口して設けられている。キャスタ２Ｔは底部２Ｂの四隅部分に配置され、酸素濃縮装置１はこれらのキャスタ２を用いて移動可能になっている。
　図２を参照すると、リアパネル２Ｒは、上部の中央位置に主筐体２内に外気を取り入れるための空気取り入れ口５が形成され、下部の右側に主筐体２内の温まった空気を外部に排出するための排気口６が形成されている。空気取り入れ口５の内面側には、空気取り入れ口フィルタ７が着脱可能に装着されている。その他に、左右のサイドパネル２Ｓは取手８を有し、底部２Ｂは巻き取り式の電源コード９を有している。
　図３は、図１と図２に示す酸素濃縮装置１の内部構造例を示す斜め後ろ側から見た斜視図である。図４は、原料空気から濃縮酸素を発生させる濃縮酸素生成手段を構成するコンプレッサ１０とこのコンプレッサ１０に接続された第１接続配管４０と第２接続配管４１と吸気フィルタ兼消音バッファ３８を示す図である。
　図３に示すように、底部２Ｂの上にはコンプレッサ１０が設定され、このコンプレッサ１０は、直方体状の防音用のコンプレッサケース４内に配置されている。コンプレッサケース４の背面部には、濃縮酸素生成手段を構成する第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２がＸ方向（水平方向）に沿って間隔をおいて、しかもＺ方向（垂直方向）に沿って平行に立てて固定されている。
　図３に示すように、コンプレッサ１０のスリーブ１２は、配管１５に接続されており、この配管１５の途中には、冷却用のラジエータ１３と３方向切換弁１４Ｂ、１４Ｃが接続されている。第１吸着筒体３１の内側には、第１ファン３４が取り付けられ、第２吸着筒体３２の内側には、第２ファン３６が取り付けられている。
　図３に示すように、同形状の第１ファン３４と第２ファン３６は、例えばシロッコファンが用いられ、対面して位置されているが、第１ファン３４と第２ファン３６の取り付け向きが、互いに上下逆になるように、しかも互いに対面するようにして固定されている。
　図３に示すように、冷却用のラジエータ１３は、第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２の間であって、第１ファン３４と第２ファン３６の下部に配置されている。また、電源制御回路３９が底部２Ｂに配置されている。
　図４は、コンプレッサ１０の構造例を示す図であり、コンプレッサ１０は、第１ポンプ部５１と第２ポンプ部５２を有している。第１ポンプ部５１は、円筒状のスリーブ１１と、このスリーブ１１内に配置されたピストン１１Ｐ、ヘッドカバー１１Ｈと、コンロッド１１Ｃと、ケース部１１Ｆを有している。同様にして、第２ポンプ部５２は、円筒状のスリーブ１２と、このスリーブ１２内に配置されたピストン１２Ｐ、ヘッドカバー１２Ｈと、コンロッド１２Ｃ、ケース部１２Ｆを有している。
　図４に示すように、スリーブ１１，１２はピストンシリンダともいう。駆動用モータ５３は例えば同期モータであり、出力軸５４を有している。出力軸５４の両端部には、コンロッド１１Ｃ、１２Ｃが回転可能に支持されている。
　図４に示すように、配管３７と、第１接続配管４０と第２接続配管４１との間には、吸気フィルタ兼消音バッファ（サイレンサ、消音器）３８が配置されている。配管３７の端部３７Ｂが、吸気フィルタ兼消音バッファ３８の吸入側端部３８Ａに接続され、第１接続配管４０の第１端部４０Ａと第２接続配管４１の第１端部４１Ａが、吸気フィルタ兼消音バッファ３８の排出側端部３８Ｂに接続されている。そして、第１接続配管４０の第２端部４０Ｂが、ケース部１１Ｆの吸入口（吸入ポート）１１Ｐに接続され、第２接続配管４１の第２端部４１Ｂが、ケース部１２Ｆの吸入口（吸入ポート）１２Ｐに接続されている。
　吸気フィルタ兼消音バッファ３８とコンプレッサ１０の間における原料空気の導入経路を複数に分けて、吸気フィルタ兼消音バッファ３８とコンプレッサ１０の間では、第１接続配管４０と第２接続配管４１が並列に接続されている。言いかえれば、第１接続配管４０と第２接続配管４１は、吸気フィルタ兼消音バッファ３８とコンプレッサ１０の吸入口１１Ｐ、１２Ｐを直接接続している。
　これにより、配管３７から吸気フィルタ兼消音バッファ３８に導入された原料空気は、吸気フィルタ兼消音バッファ３８を通過して、吸気フィルタにより塵埃等が除去されるとともに騒音が低減された後に、第１接続配管４０と第２接続配管４１に分かれて、ケース部１１Ｆの吸入口１１Ｐを通じてケース部１１Ｆ内に導入できるとともに、ケース部１２Ｆの吸入口１２Ｐを通じてケース部１２Ｆ内に導入できるようになっている。
　ヘッドカバー１１Ｈ、１２Ｈは、共通して配管１５に接続され、発生した圧縮空気はこの配管１５を通じて送られる。この配管１５の途中には放熱用のラジエータ１３が配置されている。
　次に、図５～図８を参照して、鼻カニューラ７０について説明する。
　図５は、鼻カニューラ７０が酸素濃縮装置１の酸素出口部１００に、カプラの一例であるカプラソケット７１を用いて接続された状態を示す斜視図である。図６は、鼻カニューラ７０の構成例を示す分解斜視図である。図７は、鼻カニューラ７０のカプラソケット７１と酸素出口部１００を示す斜視図である。図８は、鼻カニューラ７０のチューブの接続部とカプラソケット７１と酸素出口部１００を示す分解斜視図である。図９は、酸素出口部１００とカプラソケット７１の付近を示す断面図である。
　図５と図６に示すように、鼻カニューラ７０は、使用者Ｍが耳と鼻を利用して装着するカニューラの一例であり、装着部７７と、チューブ７２と、カプラの一例であるカプラソケット７１を有する。チューブ７２の一端部には接続部７７Ｐを介して装着部７７が接続され、チューブ７２の他端部には接続部７７Ｓを介してカプラソケット７１が接続されている。
　図７と図８に示すように、カプラソケット７１は押圧ボタン７１Ｎを有している。図７に示すように、使用者Ｍがこの押圧ボタン７１ＮをＥ方向に押しながら、カプラソケット７１をＦ方向（上方向）に引くことで、カプラソケット７１は酸素出口部１００からワンタッチで外すことができる。また、使用者Ｍがこの押圧ボタン７１ＮをＥ方向に押しながら、カプラソケット７１をＦ方向と逆方向に押すことで、図９に示すようにカプラソケット７１は酸素出口部１００へワンタッチで装着して接続することができる。
　図９に示すチューブ７２は、通常の接続チューブやこの接続チューブを延長するための延長チューブを指す。
　カプラソケット７１は、屈曲可能な難燃性樹脂、例えば米国のＵＬ－９４規格のＶ－０ランク品、または酸素指数が２６以上の性能を有する難燃性樹脂を使用している。このカプラソケット７１は、自己消火性を有する難燃性樹脂により形成されているが、自己消火性を有する難燃性樹脂とは、耐燃性を有する樹脂であり、接炎するときに着火するが、火炎が伝搬せずに火炎を取り去った後、一定時間内に自己消火する性質をいう。
　図８に示すように、酸素出口部１００は、リング状のフランジ部１００Ｆと円筒部１００Ｇ、１００Ｈを有している。フランジ部１００ｆは、円筒部１００Ｇと円筒部１００Ｈの間に形成されている。
　この酸素出口部１００は、熱伝導率の高いさびにくい金属材料、例えば銅合金やアルミニウム合金等により作られている。このように酸素出口部１００を金属材料により作ることで、酸素出口部１００は、カプラソケット７１からの熱を素早く温度センサ４００に伝導できるので、温度センサ４００による温度検知速度を早くすることができる。
　図９に示すように、この酸素出口部１００は、例えばフランジ部１００Ｆの穴部１００Ｌ内に、温度センサ４００が外部に露出しないように内蔵されている。温度センサ４００としては、好ましくは安価で比較的感度の高いサーミスタを採用できるが、熱電対を採用しても良い。この温度センサ４００が、好ましくはフランジ部１００Ｆ内に内蔵されて外部に露出していないのは、この温度センサ４００にスケール等の付着物が付着して正確に温度検知ができなくなるのを防ぎ、しかも図１に示す加湿器Ｇを用いても温度センサ４００に水分が付着して正確に温度検知ができなくなるのを防ぐことができるためである。また、冬季，寒冷地等で暖房器具による直接の熱輻射による温度上昇に伴う誤検出を防止できることができるためである。温度センサ４００は、例えばフランジ部１００Ｆの穴部１００Ｌ内に接着剤を用いて固定できるが、ねじ止めにより固定しても良い。
　図９に示すように、酸素濃縮装置１の上面部２Ｄにおいて表示部１２８の後方の凹部２Ｈに設けられた酸素出口部１００の円筒部１００Ｈには、継手７９が接続されている。この継手７９は、濃縮された酸素を、酸素出口部１００を介してチューブ７２側に供給するために接続されている。温度センサ４００は、中央制御部２００に電気的に接続されており、温度センサ４００は中央制御部２００に対して、温度センサ４００が検知した酸素出口部１００の温度情報ＴＳを供給する。中央制御部２００は、濃縮酸素を生成するためのさまざまな動作の制御を行う。温度センサ４００は、酸素濃縮装置１の後部の凹部２Ｈにあるため、冬季，寒冷地等で暖房器具による直接の熱輻射による温度上昇に伴う誤検出を防止できる。
　図５と図９に示すように、酸素出口部１００には、鼻カニューラ７０のカプラソケット７１が着脱可能に接続される。カプラソケット７１は、チューブ７２を介して鼻カニューラ７０に接続されている。使用者は、鼻カニューラ７０とチューブ７２と酸素出口部１００を経て、例えば最大流量５Ｌ／分の流量で、約９０％程度以上に濃縮された酸素の吸入が可能である。
　次に、図１０を参照して、上述した酸素濃縮装置１のシステム構成例を説明する。
　図１０は、酸素濃縮装置１のシステム構成例を示す図である。
　図１０に示す二重線は、原料空気、酸素、窒素ガスの流路となる配管を示している。また、細い実線は電源供給または電気信号の配線を示している。図１０に示す酸素濃縮装置１の主筐体２は破線で示しており、この主筐体２は内部に配置された要素を密閉している密閉容器である。
　図１０に示すように、主筐体２は、外気である原料空気を導入するための空気取り入れ口５と空気取り入れ口フィルタ７および排気するための排気口６を有している。空気取り入れ口５には、空気中の塵埃等の不純物を除去するための空気取り入れ口フィルタ７が交換可能に配置されている。原料空気は、コンプレッサ１０が作動すると、空気取り入れ口フィルタ７を介して、内部の配管３７と吸気フィルタ兼消音バッファ３８と、この吸気フィルタ兼消音バッファ３８に対して並列接続されている第１接続配管４０と第２接続配管４１を通じて、コンプレッサ１０側に導入されるようになっている。
　このように原料空気は、コンプレッサ１０に導入されて圧縮空気になるが、原料空気を圧縮する際に熱が発生する。このため、コンプレッサ１０、特にスリーブ１１，１２は、冷却用の第１ファン３４と第２ファン３６からの送風により冷却する。そして、コンプレッサ１０から配管１５を通じて送られる圧縮空気は、ラジエータ１３により冷却される。
　このように圧縮空気を冷却することで、高温では機能低下してしまう吸着剤であるゼオライトの昇温を抑制できる。これにより、窒素の吸着により酸素を生成するための吸着剤として十分に機能できるようになり、酸素を９０％程度以上にまで濃縮できる。
　第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２は、並べて配置された吸着部材の一例であり、縦方向に並列に配置されている。これら第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２には、それぞれ三方向切換弁１４Ｂ，１４Ｃが接続されている。一方の３方向切換弁１４Ｂの一端部が配管１５に接続されている。一方の３方向切換弁１４Ｂと他方の３方向切換弁１４Ｃとが互いに接続され、さらに、他方の３方向切換弁１４Ｃの一端部が配管１５Ｒに接続されている。配管１５Ｒの端部は、排気口６に達している。
　３方向切換弁１４Ｂ、１４Ｃは、第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２にそれぞれ対応して接続されている。コンプレッサ１０から発生する圧縮空気は、配管１５と３方向切換弁１４Ｂ、１４Ｃを介して、第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２に対して交互に供給される。
　触媒吸着剤であるゼオライトは、第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２内にそれぞれ貯蔵されている。このゼオライトは、例えばＳｉ２０３／Ａｌ２Ｏ３比が２．０～３．０であるＸ型ゼオライトであり、かつこのＡｌ２Ｏ３の四面体単位の少なくとも８８％以上をリチウムカチオンと結合させたものを用いることで、単位重量当たりの窒素の吸着量を増やせるようにしている。このゼオライトは、特に１ｍｍ未満の顆粒測定値を有するとともに、四面体単位の少なくとも８８％以上をリチウムカチオンと融合させたものが好ましい。ゼオライトを使用することで、他の吸着剤を使う場合に比べて酸素を生成するために必要となる原料空気の使用量を削減できるようになる。この結果、圧縮空気を発生するためのコンプレッサ１０をより小型化が図れ、コンプレッサ１０の低騒音化を図ることができる。
　図１０に示すように、第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２の出口側には、逆止弁と絞り弁と開閉弁とからなる均等圧弁１０７が接続されている。均等圧弁１０７の下流側には、合流する配管６０が接続されており、この配管６０にはバッファ６１が接続されている。このバッファ６１は、第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２において分離生成された９０％程度以上の濃度の酸素を貯蔵するための酸素貯蔵容器である。
　図１０に示すように、バッファ６１の下流側には、圧力調整器６２が接続されており、圧力調整器６２はバッファ６１の出口側の酸素の圧力を一定に自動調整するレギュレータである。圧力調整器６２の下流側には、フィルタ６３を介してジルコニア式あるいは超音波式の酸素濃度センサ６４が接続されており、酸素濃度センサ６４は、酸素濃度の検出を間欠的に（１０～３０分毎に）または連続的に行うようになっている。
　図１０に示すように、バッファ６１には、比例開度弁６５が接続されている。この比例開度弁６５は、中央制御部２００の指令により流量制御部２０２からの信号により、酸素流量設定ボタン１０２の設定ボタン操作に連動して開閉する。比例開度弁６５には酸素流量センサ６６が接続されている。この酸素流量センサ６６には、加湿器Ｇと酸素流量センサ６７が接続されている。この酸素流量センサ６７の後段には、酸素出口部１００が接続されている。
　図１０に示す酸素出口部１００には、鼻カニューラ７０のカプラソケット７１が着脱可能に接続される。カプラソケット７１は、チューブ７２を介して鼻カニューラ７０に接続されている。患者は、鼻カニューラ７０を経て、例えば最大流量５Ｌ／分の流量で、約９０％程度以上に濃縮された酸素の吸入が可能である。
　酸素出口部１００に内蔵された温度センサ４００は、中央制御部２００に電気的に接続されており、温度センサ４００が検知した酸素出口部１００の温度情報ＴＳは、中央制御部２００に与えられる。
　次に、図１０を参照して電源系統を説明する。
　図１０に示すＡＣ（商用交流）電源のコネクタ２０３は、電源制御回路３９に電気的に接続され、電源制御回路３９は商用交流電源の交流電圧を所定の直流電圧に整流する。内蔵電池２０４は、主筐体２に内蔵されている。内蔵電池２０４は、繰り返し充電可能な２次電池であり、内蔵電池２０４は電源制御回路３９からの電力供給を受けて充電できる。
　これにより、図１の中央制御部２００が電源制御回路３９を制御することで、電源制御回路３９は、例えばＡＣアダプタ２０３からの電力供給を受けて作動する第１電力供給状態と、内蔵電池２０４からの電力供給を受けて作動する第２電力供給状態の内の１つの供給状態に自動切換して使用できる。内蔵電池２０４は充電時のメモリ効果が少なく再充電時にも満杯充電できるリチウムイオン、リチウム水素イオン２次電池が良いが、従来からのニッカド電池やニッケル水素電池でも良い。
　図１０の中央制御部２００は、モータドライバ２１０とファンモータドライバ２１１に電気的に接続されている。中央制御部２００は生成する酸素量に応じた最適な動作モードに切り替えるプログラムが記憶されている。モータドライバ２１０とファンモータドライバ２１１は、中央制御部２００の指令により、多くの酸素生成をする場合は自動的にコンプレッサ１０と第１ファン３４と第２ファン３６を高速駆動し、少ない酸素生成時の場合にはコンプレッサ１０と第１ファン３４と第２ファン３６を低速に回転駆動する制御を行う。
　この中央制御部２００には、所定動作プログラムを記憶したＲＯＭ（読み出し専用メモ）が内蔵されるとともに、中央制御部２００には、外部記憶装置と揮発メモリと一時記憶装置とリアルタイムクロックからなる回路が電気的に接続されている。中央制御部２００は、通信コネクタ２０５を介して外部の通信回線等と接続することでアクセスが可能となる。
　図１０に示す３方向切換弁１４Ｂ、１４Ｃと均等圧弁１０７とをオンオフ制御することで、第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２内の不要ガスを脱離させるように制御する制御回路（図示せず）と、圧力調整器６２と、流量制御部２０２と、酸素濃度センサ６４が、中央制御部２００に電気的に接続されている。流量制御部２０２は、比例開度弁６５を制御し、酸素流量センサ６６と酸素流量センサ６７の酸素流量値は、中央制御部２００に送られる。図１０に示す中央制御部２００には、酸素流量設定ボタン１０２と、表示部１２８と、電源スイッチ１０１と、表示スイッチ１２８Ｓが電気的に接続されている。
　中央制御部２００は、ブザーやランプ等の警報手段ＳＰに電気的に接続されている。警報手段ＳＰは、酸素の供給が遮断された時に、使用者に対して酸素の供給が遮断されたことを音や光で警報を発することができる。また、スピーカ２９０が、中央制御部２００に電気的に接続され、このスピーカ２９０は、酸素の供給が遮断された時に、使用者に対して酸素の供給が遮断されたことを音声でガイドする。また、表示部１２８には、酸素の供給が遮断された時に、使用者に対して酸素の供給が遮断されたことを文字や絵で表示する。
　酸素流量設定ボタン１０２は、例えば９０％程度以上に濃縮された酸素を毎分当たり０．２５Ｌ（リットル）から最大で５Ｌまで０．２５Ｌ段階で操作するごとに、酸素流量を設定できる。表示部１２８は、例えば、７セグメント表示の液晶ディスプレイなどの表示装置が利用されている。表示部１２８には、例えば酸素流量、酸素ランプ、警報アイコン（チューブ折れ、加湿器外れ、酸素濃度低下、電源供給停止、バッテリ残量、バッテリ運転中、充電ランプ）、積算時間等の表示項目を表示することができる。
　図１０に示すコンプレッサ１０は、すでに説明したように圧縮空気のみを発生させることで正圧変動吸着法（ＰＳＡ）により、圧縮空気を第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２内に送り、第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２内の吸着剤により圧縮空気中の窒素を吸着させる。コンプレッサ１０の駆動用モータ５３は、同期モータであっても、その他に例えば単相交流誘導モータであっても良いし、単相４極交流同期モータであっても良いし、特に種類は限定されない。
　次に、上述した酸素濃縮装置１の動作例を、図１０～図１２を参照して説明する。
　図５と図９に示すように、使用者Ｍが酸素濃縮装置１に対してカニューラ７０を用いて濃縮酸素を吸入する場合には、使用者Ｍはチューブ７２の先端のカプラソケット７１を酸素出口部１００に対して押しこんで接続する。
　図１２のステップＳ１において、使用者Ｍが図１０に示す電源スイッチ１０１をオンして、濃縮酸素の吸入を開始すると、ステップＳ２では、温度センサ４００からの温度情報ＴＳ（出力信号)を受けて、酸素出口部１００における温度の監視を開始する。
　図１０に示す中央制御部２００がモータドライバ２１０に指令して、モータドライバ２１０がコンプレッサ１０の駆動用モータ５３を始動して、図４に示す駆動用モータ５３の出力軸５４が連続回転をする。これにより、図４に示す第１ヘッド部５１のピストン１１Ｐと第２ヘッド部５２のピストン１２Ｐは往復移動する。
　コンプレッサ１０が動作すると、原料空気は、図１０に示す空気取り入れ口５から取り入れられてフィルタ７により塵埃等の不純物を取り除き、内部の配管３７と吸気フィルタ兼消音バッファ３８と、並列接続された第１接続配管４０と第２接続配管４１を通じて、図４のコンプレッサ１０の吸入口１１Ｐ、１２Ｐを経てスリーブ１１，１２内に導入される。このように、図４に示す配管３７から吸気フィルタ兼消音バッファ３８に導入された原料空気は、吸気フィルタ兼消音バッファ３８を通過して塵埃等が除去されるとともに騒音が低減された後に、並列接続された第１接続配管４０と第２接続配管４１に分かれて、ケース部１１Ｆの吸入口１１Ｐを通じてケース部１１Ｆ内に導入できるとともに、ケース部１２Ｆの吸入口１２Ｐを通じてケース部１２Ｆ内に導入できる。そして、図４のピストン１１Ｐとピストン１２Ｐが上死点に位置すると、スリーブ１１とスリーブ１２内の原料空気が圧縮される。逆に、ピストン１１Ｐとピストン１２Ｐが下死点に位置すると、スリーブ１１とスリーブ１２内に原料空気が吸入される状態になる。
　第１接続配管４０と第２接続配管４１は、吸気フィルタ兼消音バッファ３８とコンプレッサ１０の間における原料空気の導入経路を並列になるように複数系統に分けて、吸気フィルタ兼消音バッファ３８とコンプレッサ１０の吸入口１１Ｐ、１２Ｐを直接接続している。このことから、第１接続配管４０と第２接続配管４１の１本当たりの送るべき原料空気量を減らすことができる。言いかえれば、第１配管４０と第２配管４１の直径を小さく設定しても圧力損失が増加せずに済む。また、原料空気をコンプレッサ１０に送る際の第１接続配管４０と第２接続配管４１の１本当たりの騒音も各段に小さくなるので、第１接続配管４０と第２接続配管４１を用いても、従来の１本の配管の途中を分岐して分岐配管を形成するのに比べて、騒音を低減できる。
　そして、図１０に示すコンプレッサ１０が発生する圧縮空気は、配管１５を介して、第１吸着筒体１３と第２吸着筒体３２側に供給できる。
　一方、図１０に示す中央制御部２００は、モータドライバ２１１に指令を与えて第１ファン３４と第２ファン３６を回転させる。コンプレッサ１０が原料空気を圧縮して圧縮空気を発生する際に、コンプレッサ１０のスリーブ１１，１２はそれぞれ第１ファン３４と第２ファン３６の送風により冷却され、しかも配管１５を通る圧縮空気は、ラジエータ１３を通過することで冷却される。そして、圧縮空気は、配管１５と３方向切換弁１４Ｂ、１４Ｃを経て第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２内の吸着剤を通過して窒素を吸着することにより、酸素が分離して生成される。バッファ６１は、分離して生成された９０％程度以上の濃度の酸素を貯蔵することができる。
　図１０の酸素濃度センサ６６は、バッファ６１からの酸素の濃度の検出を行う。比例開度弁６５は、酸素流量設定ボタン１０２に連動して開閉する。そして、酸素は、酸素出口部１００を経て、鼻カニューラ７０に供給される。これにより、患者は、鼻カニューラ７０を経て例えば最大流量５Ｌ／分の流量で、約９０％程度以上に濃縮された酸素の吸入が可能である。
　ところで、上述したように、使用者が鼻ューラ７０を用いて濃縮酸素を吸入している際に、火災や異常な高温環境にさらされた時に、鼻ニューラ７０のチューブ７２が直接着火したり、酸素濃縮装置１の表面が高温状態になるおそれがある。
　そこで、例えばたばこの火が鼻カニューラ７０のチューブ７２に直接着火してしまった場合に、安全性を確保するために、濃縮酸素の供給を遮断する動作について説明する。そして、この直接着火とは別に、酸素濃縮装置１の表面が高温状態になった場合に、安全性を確保するために、濃縮酸素の供給を遮断する動作について説明する。
　まず、図５に示す使用者Ｍが、例えば喫煙していて、たばこの火が鼻カニューラ７０のチューブ７２に万一引火した場合には、火炎はチューブ７２を経てカプラソケット７１に向かって進み、そして炎達して、カプラソケット７１が引火して空気中の酸素により燃焼または過熱する。このようにカプラソケット７１が燃焼または過熱すると、カプラソケット７１から酸素出口部１００に熱が伝わるので、酸素出口部１００が温度上昇する。
　そこで、図１２のステップＳ３では、温度センサ４００が酸素出口部１００の温度を測定して図１０に示す中央制御部２００に温度情報ＴＳを送る。酸素出口部１００の測定温度が、所定の使用環境温度以上の予め定めた温度、中央制御部２００が例えば予め定めた温度である４０℃以上になっているかどうかを判断する。
　ステップＳ３において酸素出口部１００の測定温度が、予め定めた温度である４０℃以上である場合には、さらにステップＳ４において、例えば予め定めた単位時間当たりの温度の上昇値である温度上昇率２℃／１秒（１秒間で２℃上昇）以上となる現象が、ステップＳ５において予め定めた継続時間以上、例えば３秒間以上継続したことを、中央制御部２００が判断すると、ステップＳ７において、図１０の中央制御部２００は、モータドライバ２１０に指令を与えて、ポンプ１０による圧縮空気の生成動作を停止させる。
　これにより、カニューラ７０やチューブ７２が直接着火して火炎がカプラソケット７１に炎達して酸素出口部１００の温度が上昇した場合であっても、安全性を確保するために、酸素出口部１００と鼻カニューラ７０への濃縮酸素の供給を遮断することができる。
　しかも、この濃縮酸素の遮断とともに、図１２のステップＳ７に示すように、図１０の中央制御部２００は、警報手段ＳＰにより使用者に対して警報を音や光あるいはその両方により知らせ、スピーカ２９０が、使用者に対して酸素の供給が遮断されたことを音声でガイドする。また、表示部１２８には、使用者に対して酸素の供給が遮断されたことを文字や絵で表示する。これにより、使用者は濃縮酸素の供給が遮断されたことを、耳と目で確実に認知することができる。
　カプラソケット７１は、すでに説明したように自己消火性を有する難燃性樹脂で作られているで、酸素出口部１００からの濃縮酸素の供給が停止すると、カプラソケット７１の燃焼は続かずに自己消火する。
　なお、鼻カニューラ７０をフッ素樹脂で作れば、鼻カニューラ７０が着火しても自己消火できるが、フッ素樹脂は硬い材質なので柔軟性に乏しく、使用者はこの鼻カニューラ７０を装着してフィットさせることが難しい。
　また、図１２のステップＳ４において、予め定めた温度上昇率未満であるか、ステップＳ５において予め定めた温度上昇率以上の状態が予め定めた継続時間以上継続していない場合には、図１に示す酸素濃縮装置１自体が、火災や異常な高温環境にさらされて、酸素濃縮装置１の表面が高温状態になっているので、ステップＳ６に移る。
　ステップＳ６では、酸素出口部１００の温度が別の予め定めた温度、例えば７０℃以上に達したことを、酸素出口部１００の温度センサ４００が検知すると、図１０の中央制御部２００は、モータドライバ２１に指令を与えてコンプレッサ１０のモータ５３の動作を停止させることで濃縮酸素の供給を遮断させる。ステップ６により、冬季，寒冷地等で暖房器具による直接の熱輻射による温度上昇に伴う誤検出を防止できる。
　これにより、シンプルな構造を採用しながらも、酸素濃縮装置１の主筐体２に対して延焼することを防ぐことができる。この濃縮酸素の遮断とともに、図１２のステップＳ７に示すように、図１０の中央制御部２００は、警報手段ＳＰにより使用者に対して警報を音や光あるいはその両方により知らせ、スピーカ２９０が、使用者に対して酸素の供給が遮断されたことを音声でガイドする。また、表示部１２８には、使用者に対して酸素の供給が遮断されたことを文字や絵で表示する。これにより、使用者は濃縮酸素の供給が遮断されたことを、耳と目で確実に認知することができる。
　なお、酸素供給を停止した時に、燃焼しているカプラソケット７１は鎮火して酸素濃縮装置１への延焼を防止でき、カプラソケット７１へ引火してから鎮火するまでの時間は、おおよそ１５～３０秒である。
　ここで、図１１を参照して、鼻カニューラ７０のチューブ７２に着火した時から濃縮酸素が停止して鎮火されるまでの酸素出口部１００における温度変化の例を簡単に説明する。
　図１１は、鼻カニューラ７０のチューブ７２に着火した時から濃縮酸素が停止して鎮火されるまでの酸素出口部１００における温度変化の例を示している。この酸素出口部１００における温度変化は、図１０に示す温度センサ４００から温度情報ＴＳとして中央制御部２００に送られる。
　図１１（Ａ）は、鼻カニューラ７０のチューブ７２が着火して、チューブ７２内の火炎ＦＲがＤＬ方向に伝わっている様子を示しており、この時の酸素出口部１００の温度は室温の２２℃である。図１１（Ｂ）は、チューブ７２内を伝わった火炎ＦＲがカプラソケット７１に炎達する直前の様子を示す。この場合の酸素出口部１００の温度はまだ室温である。
　図１１（Ｃ）では、この火炎ＦＲがカプラソケット７１に炎達してカプラソケット７１が燃焼し、カプラソケット７１の燃焼により発生する熱が熱伝導性の優れた酸素出口部１００を経て酸素出口部１００に伝わることで、図１０に示す温度センサ４００が酸素出口部１００の温度上昇を測定している様子を示す。このように火炎ＦＲがカプラソケット７１に近づくと、時点Ｔ４において酸素出口部１００の温度が２２℃から徐々に上昇し始めている。
　図１１（Ｄ）では、酸素出口部１００の温度が、例えば図１１（Ｂ）の時点Ｔ１から２０秒経過した時点Ｔ３において５０℃に達した時点を示している。時点Ｔ２から時点Ｔ３までで１０秒間経過すると、酸素出口部１００の温度は２０℃上昇している。
　時点Ｔ５から時点Ｔ３の間では、酸素出口部１００の測定温度が４０℃以上となっており、しかも時点Ｔ５から時点Ｔ３の５秒間の間に、予め定めた温度上昇率である２℃／１秒で温度上昇しており、この温度上昇が３秒間以上である５秒間継続している。
　このため、図１１の中央制御部２００は、モータドライバ２１に指令を与えてコンプレッサ１０のモータ５３の動作を停止させることで濃縮酸素の供給を停止させる。これにより、酸素出口部１００からは濃縮酸素が出ないので、カプラソケット７１の火炎は収まって鎮火する。
　このように、シンプルな構造を採用しながらも、酸素濃縮装置１の主筐体２に対して延焼することを防ぐことができる。濃縮酸素の遮断とともに、図１０の中央制御部２００は、警報手段ＳＰにより使用者に対して警報を音や光あるいはその両方により知らせ、スピーカ２９０が、使用者に対して酸素の供給が遮断されたことを音声でガイドする。また、表示部１２８には、使用者に対して酸素の供給が遮断されたことを文字や絵で表示する。これにより、使用者は濃縮酸素の供給が遮断されたことを、耳と目で確実に認知することができる。
　本発明の実施形態の酸素濃縮装置では、使用者がカニューラを用いて酸素を吸入している際に、火災や異常な高温環境にさらされた場合に、酸素を遮断して安全性を確保することができる。火災等の異常な高温環境下にさらされた時に、酸素濃縮装置への延焼やこの装置自体の火災等を防止することができる。
　制御部は、温度センサにより検知された温度が予め定めた温度以上に達し、しかも単位時間当たりの温度の上昇値である温度上昇率が予め定めた値以上に達している継続時間が、予め定めた継続時間以上続いた場合に、コンプレッサの動作を停止して酸素の供給を遮断する。これにより、酸素出口部の温度が上がっていることを検知して、酸素の供給を確実に遮断することができる。
　制御部は、温度センサにより検知された温度が予め定めた温度以上に達し、しかも温度上昇率が予め定めた値未満である場合に、温度センサにより検知された温度がさらに予め定めた温度を超える別の設定温度以上に達すると、コンプレッサの動作を停止して酸素の供給を遮断する。これにより、酸素出口部の温度が上がっていることを検知して、酸素の供給を確実に遮断でき、酸素濃縮装置本体に延焼してしまうことを防げる。
　温度センサは、サーミスタであり、温度センサは酸素出口部に内蔵されている。これにより、温度センサとしては安価なサーミスタを用いてコストダウンが図れ、しかも温度センサが酸素出口部に内蔵されているので、温度センサにスケール等の付着物が付着して正確に温度検知ができなくなるのを防ぎ、しかも加湿器を用いても温度センサに水分が付着して正確に温度検知ができなくなるのを防ぐことができる。
　カプラは、難燃性樹脂材料により作られているので、酸素出口部からの酸素の供給が停止すると、カプラの火炎がなくなる。
　酸素出口部は、熱導電性を有する金属により作られているので、カプラが燃焼した熱は、酸素出口部を通じて温度センサに対して早く伝えることができ、温度検知時間が短くなる。
　酸素濃縮装置は、制御部の指令により酸素出口部からの酸素を遮断したことを報知する警報手段と、制御部の指令により酸素出口部からの酸素を遮断したことを音声で報知するスピーカと、を有するので、使用者に対して酸素供給が停止されたことを確実に知らせることができる。
　また、圧縮空気のみによる正圧変動吸着法（ＰＳＡ）は、圧縮空気のみを吸着筒体内に送り窒素を吸着させるので、圧縮空気と減圧空気による正負圧変動吸着法（ＶＰＳＡ）に比べて、コンプレッサの小型化と構造の簡単化が図れるメリットがある。
　ところで、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明は様々な修正と変更が可能であり、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変形が可能である。
　酸素出口部１００の測定温度は４０℃以上であるが、４５℃以上等他の値を採用することもできる。予め定めた酸素出口部１００における温度上昇率は、２℃／１秒であるが、例えば１℃／１秒であって良い。この温度上昇率が３秒間以上継続することにしているが、例えば５秒以上であっても良く、任意に設定できる。
　温度センサは、酸素出口部に内蔵する以外に、酸素出口部の外側に配置しても良い。酸素出口部は、熱伝導性の優れた金属材料により作ることができるが、これに代えて、熱伝導率は金属に比べて低下するが、例えばセラミックスのような難燃性材料により作ることも可能である。
　図に示すコンプレッサ１０の駆動用モータは、例えば５Ｌクラスのモータであるが、これに限らず例えば３Ｌクラス等に適するモータを用いても良い。コンプレッサの形式は時に限定されず、任意の形式が採用できる。
　酸素濃縮装置は、圧力スイング吸着法を利用したものに限られず、膜型のものでもよい。
　１・・・酸素濃縮装置、２・・・主筐体、１０・・・コンプレッサ、７０・・・鼻カニューラ（カニューラの一例）、７１・・・カプラソケット（カプラの一例）、７２・・・チューブ、１００・・・酸素出口部、２９０・・・スピーカ、４００・・・温度センサ、ＳＰ・・・警報手段

Claims (7)

  1. 　原料空気から濃縮酸素を発生させる濃縮酸素生成手段と、該濃縮酸素生成手段で生成された該濃縮酸素を供給するための酸素出口部と、
    　カニューラのチューブに取り付けられて、前記酸素出口部に対して前記チューブを着脱可能に接続し、温度センサを有するカプラと、
    　前記温度センサにより検知された温度が、予め定めた温度以上に達すると、前記濃縮酸素生成手段の動作を停止して前記酸素の供給を遮断する制御部と、
    　を有していることを特徴とする酸素濃縮装置。
  2. 　前記制御部は、前記温度センサにより検知された温度が前記予め定めた温度以上に達し、しかも単位時間当たりの温度の上昇値である温度上昇率が予め定めた値以上に達している継続時間が、予め定めた継続時間以上続いた場合に、前記該濃縮酸素生成手段であるコンプレッサの動作を停止して前記酸素の供給を遮断することを特徴とする請求項１に記載の酸素濃縮装置。
  3. 　前記制御部は、前記温度センサにより検知された温度が前記予め定めた温度以上に達し、しかも前記温度上昇率が前記予め定めた値未満である場合に、前記温度センサにより検知された温度がさらに前記予め定めた温度を超える別の設定温度以上に達すると、前記コンプレッサの動作を停止して前記酸素の供給を遮断することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の酸素濃縮装置。
  4. 　前記温度センサは、サーミスタであり、前記温度センサは前記酸素出口部に内蔵されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の酸素濃縮装置。
  5. 　前記カプラは、難燃性樹脂材料により作られていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の酸素濃縮装置。
  6. 　前記酸素出口部は、熱導電性を有する金属により作られていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の酸素濃縮装置。
  7. 　前記制御部の指令により前記酸素出口部からの前記酸素を遮断したことを報知する警報手段と、前記制御部の指令により前記酸素出口部からの前記酸素を遮断したことを音声で報知するスピーカとを有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の酸素濃縮装置。
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