JP2007068571A - 酸素濃縮器 - Google Patents

Abstract

【課題】 加湿器等における酸素濃縮気体の漏れが発生しても、酸素濃縮気体を安定的に供給できる酸素濃縮器を提供する。
【解決手段】 酸素濃縮器１は、空気中から酸素を濃縮して酸素濃縮気体を製造する酸素濃縮器本体２と、酸素濃縮気体を水に通すことで加湿を行う加湿器４１と、酸素濃縮気体の供給路を、加湿器を通る通常供給路２７、及び加湿器４１を通らないバイパス供給路２８の間で切り換える切り換え手段４２、４３とを備える。また、酸素濃縮器１は、通常供給路２７における酸素濃縮気体の漏れを、酸素濃縮気体の流量又は圧力により検出する漏れ検出手段３９を備え、漏れを検出したときは、バイパス供給路２８に切り換える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば空気中から窒素を吸着して除去することにより、高濃度の酸素を製造するとともに、その酸素を加湿して患者等に供給する酸素濃縮器に関するものである。

従来より、高濃度の酸素を患者に供給することができる装置として、医療用酸素濃縮器が在宅酸素療法などに使用されている。この種の酸素濃縮器としては、例えばコンプレッサによって圧力を高めた空気を、窒素吸着剤が充填された吸着筒に送り、この吸着筒にて空気中から窒素を吸着除去して酸素濃縮気体（高濃度の酸素を含む気体）を製造するものが知られている。

この酸素濃縮器を利用する場合、通常、患者は鼻カニューラを用いて酸素を吸入しているが、酸素濃縮器から発生される酸素は乾燥しているので（ドライであるので）、患者の症状により酸素の所要量が多くなるにつれて、鼻が乾燥して不快に感じることがある。

この対策として、一般的に、酸素濃縮器に加湿器を取り付け、酸素を加湿器により加湿して患者に供給する方法が採用されている。つまり、加湿器の中に精製水を入れ、その加湿器を酸素濃縮気体の供給路に着脱可能に取り付け、加湿器内の精製水中に酸素を通すことにより加湿を行っていた。

ところが、酸素濃縮器を使用する患者としては、高齢者が多いこともあって、加湿器に精製水を入れる際に、加湿器の蓋をしっかり締めない場合があった。この場合、従来の流れ表示計では、かなりの漏れがない限り検知できず、蓋がしっかり締められていないと、加湿器にて酸素の微量な漏れが生じ、加湿器に供給された酸素が酸素濃縮器本体側に十分に戻されないことがあった。

また、加湿器の蓋がしっかりと締められていた場合でも、加湿器の蓋のパッキンが老化していたり、パッキンを入れ忘れていたときには、微量な酸素が漏れるが、そのときにも同様な問題が生じていた。その結果、医師の処方に従って、スイッチで流量を設定したにもかかわらず、実際には、必要な流量が患者に供給されないという問題が発生することがあり、好ましくない。

そこで、加湿器が正常に装着されているか否かを検出する技術が提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。これらの技術は、酸素濃縮器が加湿器の装着不全を検出した場合、音や光を発する手段により警報を発するというものであった。警報を受けた使用者は、酸素の供給源を、酸素濃縮器から、バックアップ用の酸素ボンベに切り換える。
特開２００３−２７５３１２号公報 特開２００３−２７５３１３号公報

しかしながら、酸素濃縮器の使用者が、体の不自由な患者や気の弱い患者であった場合、警報の発生によりパニック状態となり、発生した警報を解除できなかったり、バックアップ用の酸素ボンベへの切り換えがスムーズに出来ないおそれがあった。その結果、患者は、酸素濃縮気体の安定的な供給を受けることができなくなるおそれがあった。

本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、加湿器等における酸素濃縮気体の漏れが発生しても、酸素濃縮気体を安定的に供給できる酸素濃縮器を提供することである。

（１）請求項１の発明は、
空気中から酸素を濃縮して酸素濃縮気体を製造する酸素濃縮器本体と、前記酸素濃縮気体の供給路と、前記供給路に装着し、前記酸素濃縮気体を水に通すことで加湿を行う加湿器と、前記供給路を、前記加湿器を通る通常供給路、及び、前記加湿器を通らないバイパス供給路の間で切り換え可能な切り換え手段と、を備えることを特徴とする酸素濃縮器を要旨とする。

本発明では、例えば、加湿器自体や加湿器と供給路との接続部分等における酸素濃縮気体の漏れがある場合、酸素濃縮気体の供給路を、加湿器を通らないバイパス供給路に切り換えることができる。そのことにより、酸素濃縮気体を常に安定的に患者に供給することができる。また、漏れを検出すると警報を発する従来の技術のように、患者がパニックを起こすことがない。
（２）請求項２の発明は、
前記通常供給路における前記酸素濃縮気体の漏れを、前記酸素濃縮気体の流量又は圧力により検出する漏れ検出手段を備えることを特徴とする請求項１記載の酸素濃縮器を要旨とする。

本発明では、通常供給路における酸素濃縮気体の漏れを、その流量又は圧力の変化を利用して検出する。つまり、酸素濃縮気体の漏れがある場合には、漏れが無い場合と比べて、流量や圧力の異常があるので、この流量や圧力の異常を見つけることにより、漏れを検出することができる。

前記漏れ検出手段による漏れ検出は、例えば、酸素濃縮器の電源投入時、又は酸素濃縮器の稼働中において加湿器の再装着時に実行することができる。漏れ検出の実行タイミングを上記のように設定すれば、実際に酸素濃縮気体を吸引中にその供給を一時中断することがないので好ましい。
（３）請求項３の発明は、
前記通常供給路を前記加湿器の下流にて一時的に遮断する遮断手段を備えるとともに、前記漏れ検出手段は、前記遮断時に、前記遮断手段よりも上流における前記酸素濃縮気体の圧力に基づいて前記酸素濃縮気体の漏れを検出するものであることを特徴とする請求項２に記載の酸素濃縮器を要旨とする。

本発明では、遮断手段を用い、酸素濃縮気体の通常供給路を、加湿器の下流にて一時的に遮断し、遮断手段より上流における酸素濃縮気体の圧力を漏れ検出手段により測定する。仮に、加湿器自体や加湿器と供給路との接続部分等における酸素濃縮気体の漏れがあれば、圧力の測定値が低くなるので、圧力の測定値に基づいて、漏れを検出することができる。

前記遮断手段としては、例えば、電磁弁、アクチュエータ、及び、ステップモータのうち少なくとも1種を用いることができる。電磁弁は、例えば、ＯＮすることにより供給路を遮断し、ＯＦＦすることにより供給路を開放することができる（その逆も可能）。また、アクチュエータは、何らかの信号を受けて、ある対象に作用を及ぼしたり物を動かす機構であり、例えばアクチュエータを作動させることにより供給路を遮断したり、供給路を開放することができる。更に、ステップモータを作動させることにより供給路を遮断したり、供給路を開放することができる。
（４）請求項４の発明は、
前記漏れ検出手段は、前記酸素濃縮気体の供給路を前記通常供給路としたときの前記酸素濃縮気体の流量又は圧力と、前記酸素濃縮気体の供給路を前記バイパス供給路としたときの前記酸素濃縮気体の流量又は圧力との対比により、前記酸素濃縮気体の漏れを検出するものであることを特徴とする請求項２に記載の酸素濃縮器を要旨とする。

本発明では、例えば、酸素濃縮気体の供給路を通常供給路としたときの酸素濃縮気体の流量（又は圧力）と、バイパス供給路としたときの流量（又は圧力）とをそれぞれ測定する。加湿器自体や加湿器と供給路との接続部分等における酸素濃縮気体の漏れがある場合、通常供給路における流量（又は圧力）は、バイパス供給路における流量（又は圧力）に比べて低くなるので、バイパス供給路における流量（又は圧力）から、通常供給路における流量（又は圧力）を差し引いた値、あるいは両者の比率の異常に基づき、漏れを検出することができる。

本発明によれば、漏れ検出手段による漏れ検出の間も、酸素濃縮気体は、通常供給路、バイパス供給路のうちの少なくとも一方により供給することができるので、酸素濃縮気体の供給が止まることがないという効果を奏する。
（５）請求項５の発明は、
前記漏れ検出手段は、前記酸素濃縮気体の供給路を前記通常供給路としたときに、前記加湿器よりも下流にあることを特徴とする請求項４に記載の酸素濃縮器を要旨とする。

本発明では、漏れ検出手段が、酸素濃縮気体の供給路を通常供給路としたときに、加湿器よりも下流にあるので、漏れ検出手段が加湿器よりも上流にある場合に比べて、漏れ検出手段における流量や圧力の変化が、より大きく現れる。その結果、より高い精度で酸素濃縮気体の漏れを検出することができる。
（６）請求項６の発明は、
前記酸素濃縮気体の供給路を、前記漏れ検出手段を通る経路と、前記漏れ検出手段を通らない経路との間で切り換える第２切り換え手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の酸素濃縮器を要旨とする。

本発明では、例えば、酸素濃縮気体の圧力や流量を測定するときのみ、酸素濃縮気体の供給路を、漏れ検出手段を通る経路とし、それ以外のときは、漏れ検出手段を通らない経路とすることができる。こうすることにより、漏れ検出手段を流れる酸素濃縮気体の量を低減できるので、酸素濃縮気体に含まれる水分が漏れ検出手段に溜まってしまい、正確な測定を妨げるようなことが起こりにくい。
（７）請求項７の発明は、
前記漏れ検出手段が漏れを検出した場合に、前記酸素濃縮気体の供給路を、前記バイパス供給路に設定する制御手段を備えたことを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の酸素濃縮器を要旨とする。

本発明によれば、加湿器自体や加湿器と供給路との接続部分などおける酸素濃縮気体の漏れがある場合、漏れ検出手段がそれを検出し、制御手段が、切り換え手段を用いて、酸素濃縮気体の供給路をバイパス供給路に設定するので、仮に、加湿器における酸素濃縮気体の漏れがあったとしても、処方流量を減少させることなく、酸素濃縮気体を患者に安定して供給することができる。

また、酸素濃縮気体の漏れがあった場合でも、患者がそれに対処する時間を充分に確保することができ、安全性が向上する。さらに、漏れを検出すると警報を発する従来の技術のように、患者がパニックを起こすことがない。
（８）請求項８の発明は、
前記漏れ検出手段により、前記酸素濃縮気体の漏れを検出した場合には、その旨を報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の酸素濃縮器を要旨とする。

本発明では、加湿器における漏れを検知した場合には、例えば漏れがあることを報知するので、その報知を受けた患者や医療スタッフは、報知内容に応じて適切に対応することができる。
（９）請求項９の発明は、
前記報知手段は、表示及び／又は音により報知することを特徴とする請求項８に記載の酸素濃縮器を要旨とする。

本発明は、報知手段による報知内容を例示したものである。この報知内容としては、ランプの作動（点灯、消灯、点滅）、或いはディスプレイ等の表示装置による漏れを示す文字又は絵等の表示などが挙げられる。又は、ブザー音、電子音、メロディ、音声による報知が挙げられる。特に、表示及び音により報知を組み合わせることが好ましい。
（１０）請求項１０の発明は、
所定の時間帯を設定可能であるとともに、前記設定された時間帯においては、前記報知手段の動作を停止させる報知停止手段を備えることを特徴とする請求項８又は９に記載の酸素濃縮器を要旨とする。

本発明によれば、設定手段により設定された時間帯においては報知手段が動作しない。そのため、例えば、使用者が設定手段にて、夜の時間帯（例えば、夜７時以降）に報知手段が動作しないように設定しておけば、報知手段が使用者の睡眠を妨げてしまうようなことがない。

尚、前記酸素濃縮器としては、吸着筒に充填した窒素吸着剤により、空気中から窒素を吸着除去して酸素を濃縮する装置や、酸素選択透過膜を利用した装置が挙げられる。

以下、本発明の酸素濃縮器の実施の形態の例（実施例）を、図面を参照して説明する。

本実施例１では、空気中から窒素吸着剤を用いて窒素を吸着して除去することにより酸素を濃縮し、この高濃度の酸素を含む酸素濃縮気体を加湿器にて加湿し、患者に対して供給する医療用酸素濃縮器（以下酸素濃縮器と記す）を例に挙げる。

ａ）まず、本実施例１の酸素濃縮器１の機能を実現するための各構成を図１及び図２を用いて説明する。尚、図１は酸素濃縮器１全体を表すブロック図であり、図２は酸素濃縮器のうち、加湿器４１周辺を表すブロック図である。

図１に示す様に、酸素濃縮器１は、その空気の導入路３に、上流側より、空気取入口５、防塵フィルタ７、吸気フィルタ９、吸気マフラ１０、コンプレッサ１１、熱交換器１３、一対の供給切替弁１４ａ、１４ｂ、一対の排気切替弁１５ａ、１５ｂ、及び、窒素吸着剤を充填した一対の吸着筒１７ａ、１７ｂが設けられている。尚、コンプレッサ１１及び熱交換器１３の近傍には、シロッコファン１９が配置されている。

このうち、前記窒素吸着剤は、加圧すると空気中の窒素を優先的に吸着し、また圧力を下げると吸着した窒素を放出して、窒素吸着剤の再生を行うゼオライト系の窒素吸着剤である。また、一対の吸着筒１７ａ、１７ｂから窒素を排気する排気路２１には、断続的な排気音を消すサイレンサ２３が設けられている。

更に、一対の吸着筒１７ａ、１７ｂから、酸素濃縮気体を供給する供給路２７の構成として、その上流側から、吸着筒１７ａ、１７ｂ間の圧力を調節する二方弁である均圧弁２９、酸素濃縮気体の逆流を防止する一対の逆止弁３０、酸素濃縮気体を溜める製品タンク３１、酸素濃縮気体の圧力を調節する圧力調整器３３、酸素濃縮気体の酸素濃度を検出する酸素センサ３４、細菌等の通過を防止するバクテリアフィルタ３５、酸素濃縮気体の流量を設定するロータリスイッチである流量設定器３７、酸素濃縮気体の圧力を検出する圧力センサ（漏れ検出手段）３９、酸素濃縮気体を加湿する加湿器４１、及び酸素出口４５が設けられている。

そして、供給路２７のうち、加湿器４１を含む部分と並列に、バイパス供給路２８が設けられている。また、加湿器４１の上流における、供給路２７とバイパス供給路２８との分岐点には、電磁弁である３方弁（切り換え手段）４２が設けられ、加湿器４１の下流における、供給路２７とバイパス供給路２８とが合流する部分には、電磁弁である３方弁（切り換え手段、遮断手段）４３が設けられている。３方弁４２のＡ−Ｘ通路を開け、Ａ−Ｙ通路を閉じるとともに、３方弁４３のＸ−Ａ通路を開け、Ｙ−Ａ通路を閉じたとき、酸素濃縮気体は、３方弁４２から加湿器４１を経て３方弁４３に流れ、バイパス供給路２８には流れない（通常供給路）。

一方、３方弁４２のＡ−Ｘ通路を閉じ、Ａ−Ｙ通路を開けるとともに、３方弁４３のＸ−Ａ通路を閉じ、Ｙ−Ａ通路を開けたとき、酸素濃縮気体は、バイパス供給路２８のみを流れ、３方弁４２から加湿器４１を経て３方弁４３に至る経路には流れない。

また、本実施例１の酸素濃縮器１には、騒音を防止する構成として、図中の点線で示すように、スチールボックス（金属ケース）５３を備えるとともに、図中の実線で示す様に、それらを覆う外装ケース５５を備えている。このうち、金属ケース５３は、金属板の内側を、振動吸収ゴム及び吸音材で内貼りしたものであり、吸気フィルタ９、吸気マフラ１０、コンプレッサ１１、熱交換器１３、一対の供給切替弁１４ａ、１４ｂ、一対の排気切替弁１５ａ、１５ｂ、シロッコファン１９、サイレンサ２３等の周囲を覆っている。

更に、図３の斜視図に示す様に、本実施例１の酸素濃縮器１は、その前面部６１にフロントカバー６３が配置されており、前面部６１には、空気取入口５、加湿器４１、操作パネル６５等が配置されている。この操作パネル６５には、流量設定器３７を操作する流量設定つまみ６７、設定流量を数字等の文字表示で表示する設定流量表示器６４、電源スイッチ６９、酸素濃縮気体の供給状態を示す流れ表示ランプ６８、酸素出口４５が設けられるとともに、加湿器４１からの酸素濃縮気体の漏れを報知する異常報知ランプ（報知手段）７０が設けられている。

この異常報知ランプ７０は、後述する漏れ検知の処理により、酸素濃縮気体の漏れを検知すると点灯するが、予め使用者が設定しておいた時間帯（例えば、夜間）には、酸素濃縮気体の漏れを検知しても点灯しない。使用者は、図示しないリモートコントロール機器により、酸素濃縮器１が備える時計ＩＣ（図示略）に、異常報知ランプ７０の動作を停止させたい時間帯（例えば、午後７時から午前７時まで、あるいは、設定を行う時刻から８時間経過時まで）を設定する。酸素濃縮器１の制御部（図示略）は、時計ＩＣに設定された時間帯においては、酸素濃縮気体の漏れを検出しても、異常報知ランプ７０を点灯させない。一方、制御部は、時計ＩＣに時間帯の設定がなされていないか、設定された時間帯以外である場合は、酸素濃縮気体の漏れが検出されたとき、異常報知ランプ７０を点灯させる。尚、異常報知ランプ７０の動作を停止する時間帯の設定は、操作パネル６５に設けた操作スイッチで行ってもよい。

上述した構成を備えた本実施例１の酸素濃縮器１では、吸着筒１７ａ、１７ｂのうちの一方にコンプレッサ１１で圧縮空気を送りこみ、約１９８ｋＰａの加圧に達したら、一対の供給切替弁１４ａ、１４ｂ及び一対の排気切替弁１５ａ、１５ｂにより、吸着筒１７ａ、１７ｂのうちの他方に切り換え、吸着した窒素が減圧とともに排出されるように電気的に制御する。

また、前記吸着筒１７ａ、１７ｂにより、加圧時には酸素だけを抽出でき、その下流の製品タンク３１、圧力調整器３３、バクテリアフィルタ３５、流量設定器３７、３方弁４２、加湿器４１、３方弁４３を通り、酸素濃縮気体が酸素出口４５まで供給される（ただし、上述したように、３方弁４２、４３を切り換えたときは、加湿器４１を通らず、バイパス供給路２８を通る）。これを、交互に繰り返すことにより、９０％以上の濃縮酸素を連続的に得ることができる。

一対の供給切替弁１４ａ、１４ｂ及び一対の排気切替弁１５ａ、１５ｂのＯＮ−ＯＦＦのタイミングを図４に示す。この図４において、Ｈｉｇｈ側は、弁がＯＮ（開）の状態を示す。このように弁の開閉を制御することにより、表１に示すように、吸着筒１７ａ、１７ｂのそれぞれについて、加圧、加圧保持、準備、再生、排気準備、排気、再生のサイクルを実現することができ、更に、製品タンク３１に溜めることにより変動を低減して連続性を確保している。

尚、本実施例１の酸素濃縮器１は、連続ベース流量が毎分５Ｌの装置であり、重量３３ｋｇ、消費電力２２０Ｗ、運転音は３０ｄＢ以下（無響音室において）である。
ｂ）次に、前記加湿器４１に関する構成について、更に詳しく説明する。

図５に示す様に、酸素濃縮気体を加湿する加湿器４１は、水を収容するプラスチック製の透明の容器７１に、プラスチック製のキャップ７３がかぶせられたものであり、この容器７１とキャップ７３との間には、ゴム製のパッキン７４が配置されている。

前記キャップ７３には、流量設定器３７からドライ酸素が供給される筒状の入口部７５と、加湿器４１から酸素出口４５に酸素を供給するための筒状の出口部７７が設けられている。また、前記入口部７５には、その下方よりプラスチック製の円筒状のパイプ７９が嵌め込まれており、そのパイプ７９の先端側は、容器７１に入れられた水の中に入れられている。更に、前記パイプ７９の先端の開口部８１には、バブルフィルタ８３が装着されている。

図６及び図７に示す様に、加湿器３９は、酸素濃縮器本体２の前面部６１に設けられた凹状の加湿器装着部８５に取り付けられる。つまり、加湿器４１を、図６の紙面の表側から裏側に向かって（即ち図７の右側から左側に向けて）押し込んで、加湿器４１の入口部７５を、３方弁４２につながる接続口８７に嵌め込むとともに、出口部７７を、３方弁４３につながる接続口８９に嵌め込む。これにより、３方弁４１、加湿器４１、及び３方弁４３を通る供給路が形成される。

また、本実施例１の酸素濃縮器１は、圧力センサ３９の信号を受信するとともに、各部の弁（３方弁４２、３方弁４３、供給切替弁１４ａ、１４ｂ、一対の排気切替弁１５ａ、１５ｂ等）の切り換えを行い、異常報知ランプ７０等の制御を行う制御部（図示略）を備えている。

ｃ）次に、酸素濃縮器１の制御部（図示略）が、酸素濃縮気体の漏れがあるかを判断し、その結果に応じて酸素濃縮気体の供給路を設定する処理を図８を用いて説明する。本処理は、電源投入時、又は、酸素濃縮器の稼働中に加湿器４１を再装着したときに実施される。

ステップ１００では、３方弁４２のＡ−Ｘ通路を開け、Ａ−Ｙ通路を閉じるとともに、３方弁４３のＸ−Ａ通路を閉じ、Ｙ−Ａ通路を開ける。この状態において、上流から供給された酸素濃縮気体は、３方バルブ４２から加湿器４１に流入するが、３方弁４３により遮断され、それより下流には流れない。また、３方弁４２のＡ−Ｙ通路は閉じられているので、酸素濃縮気体はバイパス供給路２８には流れ込まない。

ステップ１１０では、圧力センサ３９により、酸素濃縮気体の圧力Ｐを検出し、その圧力Ｐが、所定の閾値Ｐ_TH以上であるか否かを判断する。ここで、上記閾値Ｐ_THは、加湿器４１における酸素濃縮気体の漏れが許容できる限界量であるときの圧力として、予め設定された値である。加湿器４１における漏れが大きい場合、圧力Ｐは閾値Ｐ_THより小さくなる。判断の結果がＹＥＳである場合はステップ１２０に進み、ＮＯである場合はステップ１３０に進む。

ステップ１２０では、３方弁４２のＡ−Ｘ通路を開け、Ａ−Ｙ通路を閉じるとともに、３方弁４３のＸ−Ａ通路を開け、Ｙ−Ａ通路を閉じる。すなわち、加湿器４１を通る供給路（通常供給路）を、酸素濃縮気体の供給路とする。その後、本処理を終了する。

ステップ１３０では、３方弁４２のＡ−Ｘ通路を閉じ、Ａ−Ｙ通路を開けるとともに、３方弁４３のＸ−Ａ通路を閉じ、Ｙ−Ａ通路を開ける。すなわち、バイパス供給路２８を、酸素濃縮気体の供給路とする。その後、本処理を終了する。

ｄ）次に、本実施例１の酸素濃縮器１が奏する効果を説明する。
酸素濃縮器１は、加湿器４１の装着異常や、加湿器４１自体の異常により酸素濃縮気体の漏れが発生した場合に、酸素濃縮気体の供給路を、加湿器４１を通らないバイパス供給路２８に切り換えることができる。すなわち、加湿器４１の付近で酸素濃縮気体の漏れがある場合は、上記ステップ１１０にて測定された圧力Ｐが閾値Ｐ_THを下回るので、上記ステップ１３０に記載したように、制御部が、３方弁４２、４３を切り換え、酸素濃縮気体の供給路をバイパス供給路２８に切り換える。

このことにより、仮に、加湿器４１の付近で酸素濃縮気体の漏れがあったとしても、処方流量を減少させることなく、酸素濃縮気体を患者に供給することができる。そのため、漏れがあった場合でも、それに対処する時間を充分に確保することができ、安全性が向上する。また、漏れを検出すると警報を発する従来の技術のように、患者がパニックを起こすことがない。

ａ）本実施例２の酸素濃縮器１の構成は、基本的には前記実施例１と同様であるが、製品タンク３１より下流の部分で一部相違する。以下では、その相違点を中心に図９を用いて説明する。

酸素濃縮気体を供給する供給路２７のうち、製品タンク３１よりも下流の部分には、圧力調整器３３、酸素濃縮気体の流量を検出する流量センサ（漏れ検出手段）１０１、加湿器４１、及び酸素出口４５が設けられている。

そして、供給路２７のうち、加湿器４１を含む部分と並列に、バイパス供給路２８が設けられている。また、加湿器４１の上流における、供給路２７とバイパス供給路２８との分岐点には、電磁弁である３方弁（切り換え手段）１０３が設けられ、加湿器４１の下流において、供給路２７がバイパス供給路２８に合流する手前には逆止弁１０５が設けられている。３方弁１０３のＡ−Ｘ通路を開け、Ａ−Ｙ通路を閉じたとき、酸素濃縮気体は、３方弁１０３から、加湿器４１及び逆止弁１０５を経て酸素出口４５に流れ、バイパス供給路２８には流れない。一方、３方弁１０３のＡ−Ｘ通路を閉じ、Ａ−Ｙ通路を開けたとき、酸素濃縮気体は、バイパス供給路２８のみを流れ、加湿器４１を含む部分には流れない。

ｂ）次に、酸素濃縮器１の制御部（図示略）が、酸素濃縮気体の漏れがあるかを判断し、その結果に応じて酸素濃縮気体の供給路を設定する処理を図１０を用いて説明する。本処理は、電源投入時、又は、酸素濃縮器の稼働中に加湿器４１を再装着したときに実施される。

ステップ２００では、３方弁１０３のＡ−Ｘ通路を開け、Ａ−Ｙ通路を閉じる。このとき、上流から供給された酸素濃縮気体は、加湿器４１を通る供給路（通常供給路）を経て、酸素出口４５に至る。

ステップ２１０では、流量センサ１０１により、酸素濃縮気体の流量を測定し、その値を流量Ｆ１とする。
ステップ２２０では、３方弁１０３のＡ−Ｘ通路を閉じ、Ａ−Ｙ通路を開ける。このとき、上流から供給された酸素濃縮気体は、バイパス供給路２８のみを流れ（加湿器４１には流れず）、酸素出口４５に至る。

ステップ２３０では、流量センサ１０１により、酸素濃縮気体の流量を測定し、その値を流量Ｆ２とする。
ステップ２４０では、流量Ｆ１から流量Ｆ２を差し引いた値Ｄが、閾値Ｄ_TH以下であるか否かを判断する。ここで、上記閾値Ｄ_THは、加湿器４１における酸素濃縮気体の漏れが許容できる限界量であるときの値として、予め設定された値である。漏れが大きい場合、上記Ｆ１が大きくなるので、上記Ｄは閾値Ｄ_THよりも大きくなる。判断の結果がＹＥＳである場合はステップ２５０に進み、ＮＯである場合はステップ２６０に進む。

ステップ２５０では、３方弁１０３のＡ−Ｘ通路を開け、Ａ−Ｙ通路を閉じる。すなわち、加湿器４１を通る供給路（通常供給路）を、酸素濃縮気体の供給路とする。その後、本処理を終了する。

ステップ２６０では、３方弁１０３のＡ−Ｘ通路を閉じ、Ａ−Ｙ通路を開ける。すなわち、バイパス供給路２８を、酸素濃縮気体の供給路とする。
ステップ２７０では、酸素濃縮気体の漏れを報知するために、異常報知ランプ７０を点灯（又は点滅）させる。ただし、異常報知ランプ７０を動作させないように設定している時間帯では、点灯（又は点滅させない）。その後、本処理を終了する。

ｃ）本実施例２の酸素濃縮器１は、前記実施例１と同様の効果を奏するとともに、さらに以下の効果を奏する。
本実施例２の酸素濃縮器１は、酸素濃縮気体の漏れを検出するときにも、酸素濃縮気体の流れが止まることがない。すなわち、図１０のステップ２００〜２７０のいずれにおいても、加湿器４１を通る通常の供給路と、バイパス供給路２８のうちのいずれかは必ず流通可能な状態となっている。そのことにより、酸素濃縮気体を一層安定して供給することができる。

ａ）本実施例３の酸素濃縮器の構成は、基本的には前記実施例１と同様であるが、製品タンク３１より下流の部分で一部相違する。以下では、その相違点を中心に図１１を用いて説明する。

酸素濃縮気体を供給する供給路２７のうち、製品タンク３１よりも下流の部分には、圧力調整器３３、加湿器４１、酸素濃縮気体の流量を検出する流量センサ（漏れ検出手段）１１１、及び酸素出口４５が設けられている。

そして、供給路２７のうち、加湿器４１を含む部分と並列に、バイパス供給路２８が設けられている。また、加湿器４１の上流における、供給路２７とバイパス供給路２８との分岐点には、電磁弁である３方弁（切り換え手段）１０３が設けられ、加湿器４１の下流において、供給路２７がバイパス供給路２８と合流する手前には、電磁弁である２方弁（切り換え手段）１０７が設けられている。３方弁１０３のＡ−Ｘ通路を開け、Ａ−Ｙ通路を閉じるとともに、２方弁１０７を開けたとき、酸素濃縮気体は、３方弁１０３から加湿器４１及び２方弁１０７を経て下流に流れ、バイパス供給路２８には流れない。一方、３方弁１０３のＡ−Ｘ通路を閉じ、Ａ−Ｙ通路を開けるとともに、２方弁１０７を閉じたとき、酸素濃縮気体は、バイパス供給路２８のみを流れ、加湿器４１を含む部分には流れない。

さらに、供給路２７のうち、流量センサ１１１を含む部分と並列にバイパス供給路１１３が設けられ、流量センサ１１１の上流における、供給路２７とバイパス供給路１１３との分岐点には、電磁弁である３方弁（第２切り換え手段）１０９が設けられている。３方弁１０９のＡ−Ｘ通路を開け、Ａ−Ｙ通路を閉じたとき、酸素濃縮気体は、流量センサ１１１を流れ、バイパス供給路１１３には流れない。一方、３方弁１０９のＡ−Ｘ通路を閉じ、Ａ−Ｙ通路を開けたとき、酸素濃縮気体は、バイパス供給路１１３のみを流れ、流量センサ１１１には流れない。

ｂ）次に、酸素濃縮器１の制御部（図示略）が、酸素濃縮気体の漏れがあるかを判断し、その結果に応じて酸素濃縮気体の供給路を設定する処理を図１２を用いて説明する。本処理は、電源投入時、又は、酸素濃縮器の稼働中に加湿器４１を再装着したときに実施される。

ステップ３００では、３方弁１０９のＡ−Ｘ通路を開け、Ａ−Ｙ通路を閉じることにより、酸素濃縮気体が、流量センサ１１１に流れるようにする。
ステップ３１０では、３方弁１０３のＡ−Ｘ通路を開け、Ａ−Ｙ通路を閉じるとともに、２方弁１０７を開とする。このとき、上流から供給された酸素濃縮気体は、加湿器４１、流量センサ１１１を通る供給路（通常供給路）を経て、酸素出口４５に至る。

ステップ３２０では、流量センサ１１１により、酸素濃縮気体の流量を測定し、その値を流量Ｆ１とする。
ステップ３３０では、３方弁１０３のＡ−Ｘ通路を閉じ、Ａ−Ｙ通路を開けるとともに、２方弁１０７を閉とする。このとき、上流から供給された酸素濃縮気体は、バイパス供給路２８のみを通り（加湿器４１には流れず）、流量センサ１１１を経て酸素出口４５に至る。

ステップ３４０では、流量センサ１１１により、酸素濃縮気体の流量を測定し、その値を流量Ｆ２とする。
ステップ３５０では、３方弁１０９のＡ−Ｘ通路を閉じ、Ａ−Ｙ通路を開けることにより、酸素濃縮気体が、流量センサ１１１を流れず、バイパス供給路１１３のみを流れるようにする。

ステップ３６０では、流量Ｆ２から流量Ｆ１を差し引いた値Ｄが、閾値Ｄ_TH以下であるか否かを判断する。ここで、上記閾値Ｄ_THは、加湿器４１における酸素濃縮気体の漏れが許容できる限界量であるときの値として、予め設定された値である。漏れが大きい場合、上記Ｆ１が小さくなるので、上記Ｄは閾値Ｄ_THより大きくなる。判断の結果がＹＥＳである場合はステップ３７０に進み、ＮＯである場合はステップ３８０に進む。

ステップ３７０では、３方弁１０３のＡ−Ｘ通路を開け、Ａ−Ｙ通路を閉じるとともに、２方弁１０７を閉じる。すなわち、加湿器４１を通る供給路（通常供給路）を、酸素濃縮気体の供給路とする。その後、本処理を終了する。

ステップ３８０では、３方弁１０３のＡ−Ｘ通路を閉とし、Ａ−Ｙ通路を開とするとともに、２方弁１０７を閉とする。すなわち、バイパス供給路２８を、酸素濃縮気体の供給路とする。

ステップ３９０では、酸素濃縮気体の漏れを報知するために、異常報知ランプ７０を点灯（又は点滅）させる。ただし、異常報知ランプ７０を動作させないように設定している時間帯では、点灯（又は点滅させない）。その後、本処理を終了する。

ｃ）次に、本実施例３の酸素濃縮器１が奏する効果を説明する。
本実施例３の酸素濃縮器１は、前記実施例１及び実施例２と同様の効果を奏するとともに、さらに以下の効果を奏する。

(i)本実施例３の酸素濃縮器１は、供給路２７のうち、加湿器４１よりも下流において酸素濃縮気体の流量を測定する。そのため、加湿器４１よりも上流で流量を測定する場合に比べて、流量の変化が、より大きく現れる。その結果、より高い精度で酸素濃縮気体の漏れを検出することができる。
(ii)本実施例３の酸素濃縮器１は、酸素濃縮気体の流量を測定するとき（図１２におけるステップ３００〜３５０）のみ、流量センサ１１１に酸素濃縮気体を流し、その他のときは、酸素濃縮気体をバイパス供給路１１３に流す。このことにより、酸素濃縮気体に含まれる水分が流量センサ１１１に溜まってしまい、正確な測定を妨げるようなことが起こりにくい。
(iii) 本実施例３の酸素濃縮器１は、流量センサ１１１への酸素濃縮気体の流入を止める（図１２のステップ３５０）前に、含有水分量が少ない酸素濃縮気体（すなわち、加湿器４１を通らない酸素濃縮気体）を流量センサ１１１に流す（図１２のステップ３３０、３４０）。そのことにより、水分を含む酸素濃縮気体の測定（図１２のステップ３１０、３２０）のときに、流量センサ１１１に水が溜まったとしても、その水を除去することができる。その結果として、流量センサ１１１による流量測定をより正確に行うことができる。

ａ）本実施例４の酸素濃縮器の構成は、基本的には前記実施例３と同様であるが、製品タンク３１より下流の部分で一部相違する。以下では、その相違点を中心に図１３を用いて説明する。

酸素濃縮気体を供給する供給路２７のうち、製品タンク３１よりも下流の部分には、圧力調整器３３、加湿器４１、酸素濃縮気体の流量を検出する流量センサ（漏れ検出手段）１１１、及び酸素出口４５が設けられている。

そして、供給路２７のうち、加湿器４１を含む部分と並列に、バイパス供給路２８が設けられている。また、加湿器４１の上流における、供給路２７とバイパス供給路２８との分岐点には、電磁弁である３方弁（切り換え手段）１０３が設けられ、加湿器４１の下流において、供給路２７がバイパス供給路２８と合流する位置には、電磁弁である３方弁（切り換え手段）１１５が設けられている。３方弁１０３のＡ−Ｘ通路を開け、Ａ−Ｙ通路を閉じるとともに、３方弁１１５のＡ−Ｘ通路を開け、Ａ−Ｙ通路を閉じたとき、酸素濃縮気体は、３方弁１０３から加湿器４１及び３方弁１１５を経て下流の流量センサ１１１に流れ、バイパス供給路２８には流れない。

一方、３方弁１０３のＡ−Ｘ通路を閉じ、Ａ−Ｙ通路を開けるとともに、３方弁１１５のＡ−Ｘ通路を閉じ、Ａ−Ｙ通路を開けたとき、酸素濃縮気体は、バイパス供給路２８のみを流れて流量センサ１１１に至り、加湿器４１を含む部分には流れない。

ｂ）次に、酸素濃縮器１の制御部（図示略）が、酸素濃縮気体の漏れがあるかを判断し、その結果に応じて酸素濃縮気体の供給路を設定する処理を図１４を用いて説明する。本処理は、電源投入時、加湿器４１を再装着したときに実行されるとともに、酸素濃縮器１の稼働中に、一定時間おきに繰り返し実行される。

ステップ４００では、３方弁１０３のＡ−Ｘ通路を開け、Ａ−Ｙ通路を閉じるとともに、３方弁１１５のＡ−Ｘ通路を開け、Ａ−Ｙ通路を閉じる。このとき、上流から供給された酸素濃縮気体は、加湿器４１を通る供給路（通常供給路）を経て、酸素出口４５に至る。

ステップ４１０では、流量センサ１０１により、酸素濃縮気体の流量を測定し、その値を流量Ｆ１とする。
ステップ４２０では、３方弁１０３のＡ−Ｘ通路を閉じ、Ａ−Ｙ通路を開けるとともに、３方弁１１５のＡ−Ｘ通路を閉じ、Ａ−Ｙ通路を開ける。このとき、上流から供給された酸素濃縮気体は、バイパス供給路２８のみを流れ（加湿器４１には流れず）、酸素出口４５に至る。

ステップ４３０では、流量センサ１０１により、酸素濃縮気体の流量を測定し、その値を流量Ｆ２とする。
ステップ４４０では、流量Ｆ２から流量Ｆ１を差し引いた値Ｄが、閾値Ｄ_TH以下であるか否かを判断する。ここで、上記閾値Ｄ_THは、加湿器４１における酸素濃縮気体の漏れが許容できる限界量であるときの値として、予め設定された値である。漏れが大きい場合、上記Ｆ１が小さくなるので、上記Ｄは閾値Ｄ_THよりも大きくなる。判断の結果がＹＥＳである場合はステップ４５０に進み、ＮＯである場合はステップ４６０に進む。

ステップ４５０では、３方弁１０３のＡ−Ｘ通路を開け、Ａ−Ｙ通路を閉じるとともに、３方弁１１５のＡ−Ｘ通路を開け、Ａ−Ｙ通路を閉じる。すなわち、加湿器４１を通る供給路（通常供給路）を、酸素濃縮気体の供給路とする。その後、本処理を終了する。

ステップ４６０では、３方弁１０３のＡ−Ｘ通路を閉じ、Ａ−Ｙ通路を開けるとともに、３方弁１１５のＡ−Ｘ通路を閉じ、Ａ−Ｙ通路を開ける。すなわち、バイパス供給路２８を、酸素濃縮気体の供給路とする。

ステップ４７０では、酸素濃縮気体の漏れを報知するために、異常報知ランプ７０を点灯（又は点滅）させる。ただし、異常報知ランプ７０を動作させないように設定している時間帯では、点灯（又は点滅させない）。その後、本処理を終了する。

ｃ）本実施例４の酸素濃縮器１は、前記実施例１、２と同様の効果を奏するとともに、さらに以下の効果を奏する。
(i)本実施例４の酸素濃縮器１は、供給路２７のうち、加湿器４１よりも下流において酸素濃縮気体の流量を測定する。そのため、加湿器４１よりも上流で流量を測定する場合に比べて、流量の変化が、より大きく現れる。その結果、より高い精度で酸素濃縮気体の漏れを検出することができる。

(ii) 本実施例４の酸素濃縮器１は、漏れ検出の処理において、含有水分量が少ない酸素濃縮気体（すなわち、加湿器４１を通らない酸素濃縮気体）を流量センサ１１１に流し（図１４のステップ４２０、４３０）、しかも、その漏れ検出の処理を、酸素濃縮器１の使用中に、一定時間おきに繰り返し実行するので、流量センサ１１１には、定期的に、含有水分量が少ない酸素濃縮気体が流れる。

そのことにより、水分を含む酸素濃縮気体（加湿器４１を通る酸素濃縮気体）が流れることで、流量センサ１１１に水が溜まったとしても、その水を除去することができる。その結果として、流量センサ１１１による流量測定をより正確に行うことができる。

尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば前記各実施例では、酸素濃縮器に備えられた加湿器について述べたが、これ以外にも、例えば酸素ボンベに加湿器を接続した場合などにも適用できる。

また、前記実施例では、酸素濃縮気体の漏れを報知するために、異常報知ランプ７０を点灯（又は点滅）させたが、設定流量表示器６４が文字表示可能であることを利用して、この設定流量表示器６４に、異常であることを示す文字や記号等の表示（又はその点滅）を行ってもよい。尚、異常報知ランプ７０の点灯（又は点滅）と設定流量表示器６４の文字表示を共に行ってもよい。

それとともに、酸素濃縮気体の漏れが発生していると判断された場合には、音（ブザー音や電子音）や音声など聴覚に訴える手段により、その旨を知らせてもよい。

実施例１の酸素濃縮器１の基本構成を表す説明図である。 実施例１の酸素濃縮器において、加湿器４１周辺を表す説明図である。 実施例１の酸素濃縮器１の斜視図である。 実施例１の酸素濃縮器１の動作を表す説明図である。 実施例１の酸素濃縮器１の加湿器４１を表す説明図である。 実施例１の酸素濃縮器１の加湿部４１の装着部分等を正面から見た説明図である。 実施例１の酸素濃縮器１の加湿部４１の装着部分等を破断して示す断面図である。 実施例１の酸素濃縮器１の制御処理を表すフローチャートである。 実施例２の酸素濃縮器１の一部の基本構成を表す説明図である。 実施例２の酸素濃縮器１の制御処理を表すフローチャートである。 実施例３の酸素濃縮器１の一部の基本構成を表す説明図である。 実施例３の酸素濃縮器１の制御処理を表すフローチャートである。 実施例４の酸素濃縮器１の一部の基本構成を表す説明図である。 実施例４の酸素濃縮器１の制御処理を表すフローチャートである。

符号の説明

１・・・酸素濃縮器
１４ａ、１４ｂ・・・供給切替弁
１５ａ、１５ｂ・・・排気切替弁
１７ａ、１７ｂ・・・吸着筒
２７・・・供給路
２８、１１３・・・バイパス供給路
３１・・・製品タンク
３７・・・流量設定器
３９・・・圧力センサ
４１・・・加湿器
４２、４３、１０３、１０９、１１５・・・３方弁
４５・・・酸素出口
７０・・・異常報知ランプ

Claims (10)

1. 空気中から酸素を濃縮して酸素濃縮気体を製造する酸素濃縮器本体と、
   前記酸素濃縮気体の供給路と、
   前記供給路に装着し、前記酸素濃縮気体を水に通すことで加湿を行う加湿器と、
   前記供給路を、前記加湿器を通る通常供給路、及び、前記加湿器を通らないバイパス供給路の間で切り換え可能な切り換え手段と、
   を備えることを特徴とする酸素濃縮器。
2. 前記通常供給路における前記酸素濃縮気体の漏れを、前記酸素濃縮気体の流量又は圧力により検出する漏れ検出手段を備えることを特徴とする請求項１記載の酸素濃縮器。
3. 前記通常供給路を前記加湿器の下流にて一時的に遮断する遮断手段を備えるとともに、
   前記漏れ検出手段は、前記遮断時に、前記遮断手段よりも上流における前記酸素濃縮気体の圧力に基づいて前記酸素濃縮気体の漏れを検出するものであることを特徴とする請求項２に記載の酸素濃縮器。
4. 前記漏れ検出手段は、前記酸素濃縮気体の供給路を前記通常供給路としたときの前記酸素濃縮気体の流量又は圧力と、前記酸素濃縮気体の供給路を前記バイパス供給路としたときの前記酸素濃縮気体の流量又は圧力との対比により、前記酸素濃縮気体の漏れを検出するものであることを特徴とする請求項２に記載の酸素濃縮器。
5. 前記漏れ検出手段は、前記酸素濃縮気体の供給路を前記通常供給路としたときに、前記加湿器よりも下流にあることを特徴とする請求項４に記載の酸素濃縮器。
6. 前記酸素濃縮気体の供給路を、前記漏れ検出手段を通る経路と、前記漏れ検出手段を通らない経路との間で切り換える第２切り換え手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の酸素濃縮器。
7. 前記漏れ検出手段が漏れを検出した場合に、前記酸素濃縮気体の供給路を、前記バイパス供給路に設定する制御手段を備えたことを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の酸素濃縮器。
8. 前記漏れ検出手段により、前記酸素濃縮気体の漏れを検出した場合には、その旨を報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の酸素濃縮器。
9. 前記報知手段は、表示及び／又は音により報知することを特徴とする請求項８に記載の酸素濃縮器。
10. 所定の時間帯を設定可能であるとともに、前記設定された時間帯においては、前記報知手段の動作を停止させる報知停止手段を備えることを特徴とする請求項８又は９に記載の酸素濃縮器。

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