JPH04279174A - 酸素濃縮器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大気から酸素濃縮気体
を分離して使用するための酸素濃縮器に関するものであ
る。さらに詳細には運転の異常等を周囲に知らせるため
の警報発生手段について改善を施した医療用等に適した
酸素濃縮器を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年ぜんそく，肺気腫症，慢性気管支炎
等の呼吸器系器官の疾患に苦しむ患者が増加する傾向に
あると言われているが、その治療法で最も効果的なもの
の１つに酸素吸入法がある。

【０００３】かかる酸素吸入法とは、酸素ガスあるいは
酸素富化空気を患者に吸入させるものであって、その酸
素ガスや酸素富化空気の供給源として酸素ガスボンベが
従来より用いられていたが、近年空気中から酸素濃縮気
体を分離する酸素濃縮器が開発されてからは、使用時の
便利さや保守管理の容易さから次第に普及するようにな
ってきている。

【０００４】酸素濃縮器としては主に、酸素選択透過性
膜を用いた膜型酸素濃縮器と、窒素又は酸素を選択的に
吸着し得る吸着剤を用いた吸着型酸素濃縮器の２種類が
あるが、本発明はこれらの酸素濃縮器等、なかでも吸着
型酸素濃縮器について改善を加えようとするものである
。

【０００５】これまでの酸素濃縮器には、種々の警報発
生手段が具備されている。例えば特開昭６２−１４０６
１９号公報に示される如きコンプレッサーを用いた圧力
変動吸着型酸素濃縮器では、吸着床の圧力の異常な上昇
を検知するための圧力検知手段に連結された圧力異常警
報発生手段が用いられる。また膜型酸素濃縮器では、例
えば特開昭５７−８２１０５号公報に示される如き酸素
選択透過性膜を備えた膜モジュールの内部空間側の圧力
を低く維持して酸素濃縮空気をそこから取り出すための
真空ポンプを用いた場合に、真空ポンプの吸引側圧力の
異常を検知する圧力検知手段に連結された圧力異常警報
発生手段が用いられる。さらには、これらの酸素濃縮器
内に収納された真空ポンプやコンプレッサーは送風機で
発生させた冷却風により冷却されながら運転されるが、
冷却不充分によりポンプ周辺の気温が異常に高くなった
場合に作動する温度検知手段に連結された温度異常警報
発生手段が用いられる。

【０００６】これらの警報発生手段としては、通常音に
よる警報や光による警報を発生するものが用いられるが
、それらは、多くの場合９Ｖの積層型乾電池を電源とし
て作動されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】これまでの酸素濃縮器
では、警報発生手段の電源として用いられる積層型乾電
池は、金属の腐食が生じやすい負電極で液漏れが発生し
やすく、乾電池から漏れた液が電気系統のプリント配線
板等に付着して、そのプリント配線を腐食させて正常な
運転ができなくなりやすいという問題があった。そして
その修理は、プリント配線全体の交換も要する非常に大
掛りなものとなっていた。また従来電池からの配線の取
り出しは、特殊なスナップを電極にはめ込んで使用して
いるが、例えばスナップの着脱時にスナップとリード線
の付根を何度も折り曲る等のハンドリングに問題があり
、スナップとリード線，リード線とプリント配線ボード
の間の断線事故が多発していた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、かかるこれ
までの酸素濃縮器における問題点を解決することを目的
として鋭意研究した結果、乾電池を特別のボックス手段
内に収納させた状態で使用することが有効であることを
見い出し、本発明に到達したものである。

【０００９】さらに詳しくは液漏れに関しては、液漏れ
のメカニズムを明らかにし、液漏れのしにくい電池の設
置方法及び液漏れ時に他に悪影響を及ぼさない方法を考
案した。液漏れ防止手段について、更に詳しく述べれば
、まず、液漏れの原因は、電池が放電する際に負極の金
属例えば亜鉛が電気化学反応により溶解し薄膜化し、更
に過放電された状態で放置されると電解液が亜鉛極に集
まり、これにより腐食か促進され、やがては封冠してい
る金属が浸され穴があくことによる。従って、放電後、
亜鉛の腐食を防ぐためには、電解液が亜鉛極に集まらな
いようにすればよいことを見出し、電池の配置方法を考
案した。

【００１０】又、リード線の断線に関しては、スナップ
を電池の電極に着脱する際、スナップが電極に入りずら
く、または取りはずしずらい。特に取りはずす際に、電
極とスナップの結合がきつく、強く引いて抜く時に同時
にリード線まで引っぱってしまい、スナップとリード線
の付根及びリード線とプリント基板の付根を断線する事
故が多発していた。これを解決するためには、配線／電
極部は基本的には固定されるべきであるという結論に至
った。

【００１１】かくして本発明は、空気から酸素濃度の高
められた酸素濃縮気体を分離するための酸素濃縮機能部
と、分離された酸素濃縮気体を使用に供するための酸素
濃縮気体供給手段と、乾電池を電源とした警報発生手段
を有した酸素濃縮器において、該警報発生手段のための
乾電池が、上部が開放され下部が液密状態とされたボッ
クスであって、正電極及び負電極に各々接触するための
バネ手段を有し、正電極及び負電極のうちの所定の一方
のみが適合し得る逆ざし防止部材を備え、かつ上部に電
池のカバー手段を有した電池ボックス手段内に収納され
たことを特徴とする酸素濃縮器を提供するものである。

【００１２】かかる本発明には、該ボックスが、少なく
ともその下部の一部に透明部材からなる部分を有したも
のである酸素濃縮器が含まれる。さらに本発明には、電
池内部での負電極が正電極よりも上部に位置するように
電池がボックス手段内に収納された酸素濃縮器が含まれ
る。

【００１３】以下に、本発明の酸素濃縮器の具体的態様
例について、必要に応じて図を用いながら、さらに詳細
に説明する。

【００１４】本発明の酸素濃縮機能部の１例としては、
酸素よりも窒素を、又は窒素よりも酸素を選択的に吸着
し得るモレキュラーシーブゼオライト，モレキュラーシ
ーブカーボン等を用いた圧力変動型又は温度変動型の選
択的吸着機能部があげられる。かかる吸着剤を充填した
吸着床は通常１〜４基の範囲で用いられるが、装置をコ
ンパクトにするためには２基以下が好ましく、特に１基
が好ましい。圧力変動の場合には、通常コンプレッサー
を用いて加圧空気を供給して吸着操作を行なうようにし
たものが好ましく、特に図１に示す如く、吸着床が１基
の場合には、コンプレッサーを真空ポンプ手段として用
いた脱着操作を行なうようにしたものが実用上好ましい
。

【００１５】本発明の酸素濃縮機能部の他の例としては
、酸素選択透過性膜を用いた膜モジュールがあげられる
。この場合には通常、その膜の表面側に原料空気を流す
ための送風手段と、膜の裏面側の空間の圧力を低く維持
すると共に酸素濃縮空気をそこから取り出すための真空
ポンプが用いられる。

【００１６】本発明の酸素濃縮気体供給手段としては、
酸素濃縮機能部から得られた酸素濃縮気体を使用に供す
るためのものであり、例えば導管手段の末端に鼻カニュ
ーラを具備させたものがあげられる。さらに必要に応じ
て、除菌フィルター，流量設定器が具備され、その他に
吸着型の場合には加湿器が、膜型の場合には過剰水分除
去手段が具備されることが望ましい。

【００１７】本発明の警報発声手段としては、通常温度
や圧力についての異常検知手段に連結されてその異常警
報を発声するためのものがあげられるが、それ以外にも
、酸素濃度や流量，電流，電圧等についての異常警報を
発生するものであってもよい。

【００１８】本発明における乾電池は、警報発生手段の
電源として用いられるものであればいかなるものであっ
てもよいが、通常よく用いられる００６Ｐ型乾電池等の
積層型（スタック型）９Ｖ乾電池がその好適なものとし
てあげられる。

【００１９】本発明の酸素濃縮装置は、かかる乾電池を
以下の如き特定の電池ボックス手段内に収納させたこと
を特徴としている。即ち、上部が開放され下部が液密状
態とされたボックスであって、正電極及び負電極に各々
接触するためのバネ手段を有し、正電極及び負電極のう
ちの所定の一方のみが適合し得る逆ざし防止部材を備え
、かつ上部に電池のカバー手段を有した電池ボックス手
段内に乾電池が収納されたことを特徴としている。即ち
、電極部を下にしてさかさの状態で電池を装着固定した
ものである。

【００２０】かかる電池ボックス手段としては、少なく
とも下部の一部、より好ましくは液溜部が透明部材から
なるものが実用上好ましい。また特に好ましくは、電池
内部における負極を正極よりも上部に位置するような構
造にしたものが用いられる。

【００２１】本発明の酸素濃縮装置の用途としては、特
に限定されるものではなく、例えば家庭等で使用される
医療用等に適している。

【００２２】

【実施例】図１は、本発明の酸素濃縮器の好ましい実施
態様の１例を示したものである。同図において、吸着床
１は酸素よりも窒素を吸着しやすいモレキュラーシーブ
５Ａ等の吸着剤１０が充填されたものであり、リリーフ
バルブ２５を備えたコンプレッサー４が流路切換弁であ
る２連式ポペット型弁５を介して導管によって吸着床１
に連結されており、さらにサージタンク２が自動開閉弁
１２を介して導管によって吸着床１に連結されている。 また流路切換弁５には吸気マフラー等を備えた吸気用導
管と排気マフラー等を備えた排気用導管が設けられてい
る。さらにサージタンク２には、減圧弁１９等を備えた
酸素濃縮空気取出し用導管２３が設けられている。尚こ
の導管２３には、さらに自動開閉弁１８，除菌フィルタ
ー２０，流量設定器２２，加湿器７，鼻カニューラ（図
示せず）等が具備されていることが実用上好ましい。 尚、かかる導管手段及びこれらに具備されたものが、通
常本発明にいう酸素濃縮気体供給手段を構成する。

【００２３】図１の酸素濃縮装置の運転態様例としては
、電磁弁１２，１８を開いた状態で、図１の如く弁５を
介してコンプレッサー４により加圧空気を吸着床１に導
入して窒素を吸着させ、得られた酸素濃縮気体がサージ
タンク２に貯留される。サージタンク２に貯留された酸
素濃縮気体は、減圧弁１９により調圧された後、除菌フ
ィルター２０により除菌され、流量設定器２２により所
定の流量に設定され、加湿器７により加湿され、導管２
３に連結された鼻カニューラを経て呼吸器疾患の患者等
に供給される。所定時間吸着を続けた後、弁１２を閉じ
て、弁５を切り換えることによってコンプレッサー４を
真空ポンプとして使用して、吸着床１内の圧力を減圧し
て脱着を行なう。所定の時間脱着を行なった後、弁５を
切り換えて加圧空気を吸着床１に導入せしめ、さらには
弁１２を開いてサージタンク２から酸素濃縮気体を逆流
させることによって、吸着床を再加圧したうえで、引続
き加圧空気を吸着床１に導入しながら吸着工程を実施す
る。以下順次これらの工程を繰り返す。

【００２４】図１中、送風機６は主にコンプレッサー４
を冷却するための冷却風を流すためのものである。高圧
側圧力検知手段１１は、吸着圧力が異常に高くなった場
合を検知するためのものであり、低圧側圧力検知手段２
１は開口部の異なるオリフィスを複数備えた流量設定器
の上流側の圧力が異常に低くなった場合を検知するため
のものであって、いずれも検知の精度や安定性の点から
半導体式の圧力検知手段が望ましいが、ダイアフラム形
式であってもよい。

【００２５】かかる高圧側及び低圧側の半導体式圧力検
知手段１１，２１は、警報音を発生させるためのブザー
なる警報発生手段３０に電気的に連結されており、その
警報発生手段３０がその電源としての電池ボックスに収
納された乾電池３１に連結されている。

【００２６】図２は、本発明における電池ボックスの好
ましい態様例を示したものである。図２の（ａ）　が正
面図，（ｂ）　が側面図，（ｃ）　が平面図（即ち上か
ら見た図）を各々概略的に示したものである。

【００２７】図２において、４０が上部を開放し下部を
液密状態としたボックスであり、かかるボックスとして
は少なくとも液が溜まる下部の部分が透明部材からなる
ものが、液溜の存在の確認が容易になるので好ましい。 ボックス４０において、乾電池のプラス側が４１の部分
に、マイナス側が４２の部分になるように、乾電池のマ
イナス側のみが入り得るような切り込みを具備させた逆
ざし防止部材４６が備えられている。

【００２８】また乾電池のプラス極及びマイナス極に各
々接触し得るようにしたバネ手段５０が具備されて、電
極との接触状態を良好に保てるようにしている。尚、（
ｃ）　における４８がマイナス極の接触部，４９がプラ
ス極の接触部を示す。この電極はボックス底部５２より
最低数ｍｍ上方に位置する方が、液漏れした電解液によ
るプラス極とマイナス極のショートが防げるので好まし
い。

【００２９】さらに、上部から乾電池を押え込むようし
て固定するためのカバー手段４３が具備されている。か
かるカバー手段４３は、（ａ）　の４４として示した如
く、下部の固定部材５１を中心に回転し得るものである
。４５は、かかる電池ボックスを酸素濃縮器内に固定す
るための基板である。尚（ｃ）　では、カバー手段の図
が省略されている。この様なカバー手段４３を用いた場
合、くぼみ部５３により電池がはずれにくくできるので
実用上好ましい。

【００３０】かかる電池ボックスに過放電した電池１０
ケを装着し、６０℃の雰囲気で５日間促進テストを行っ
た。その結果、１０ケ中、４ケに液漏れが生じていたが
、液漏れ量は少量で、しかも底部の腐食は見られなかっ
た。一方、従来通り電極面を上部にし配置した電池に関
しても同様にテストを行ったが、１０ケ中全てに大量の
液漏れが発生し、しかも全て底部金属部よりも漏れたこ
とが確認された。

【００３１】

【発明の効果】本発明の酸素濃縮器は、乾電池からの液
漏れが殆どなく、液漏れが生じたとしても、電池ボック
スの外にその液がもれることがなく、ボックスの交換の
みの極めて簡単な作業で修復を図ることができ、更に電
池からの配線が断線することなく電池交換が容易であり
、長期運転のためのメインテナンスが容易になる実用上
優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の酸素濃縮器の好ましい実施態様例を模
式的に示したフローチャート。

【図２】本発明の酸素濃縮器に用いられる電池ボックス
の好ましい態様例。 （ａ）　　　正面図 （ｂ）　　　側面図 （ｃ）　　　平面図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空気から酸素濃度の高められた酸素濃縮気
   体を分離するための酸素濃縮機能部と、分離された酸素
   濃縮気体を使用に供するための酸素濃縮気体供給手段と
   、乾電池を電源とした警報発生手段を有した酸素濃縮器
   において、該警報発生手段のための乾電池が、上部が開
   放され下部が液密状態とされたボックスであって、正電
   極及び負電極に各々接触するためのバネ手段を有し、正
   電極及び負電極のうちの所定の一方のみが適合し得る逆
   ざし防止部材を備え、かつ上部に電池のカバー手段を有
   した電池ボックス手段内に収納されたことを特徴とする
   酸素濃縮器。
2. 【請求項２】該ボックスが、少なくともその下部の一部
   に透明部材からなる部分を有したものである請求項１の
   酸素濃縮器。
3. 【請求項３】電池内部での負電極が正電極よりも上部に
   位置するように該電極が該ボックス手段内に収納された
   請求項１の酸素濃縮器。