酸素富化機
【課題】機器の運転中は低騒音・低振動を確保しながら機器の運転状態や運転状態の変化を使用者に報知可能とする。
【解決手段】酸素富化手段２からの酸素富化空気を吐出部５より吐出させる吸引送風手段３と、前記吸引送風手段３の運転回転数Ｎｔを制御可能な制御手段４と、前記吸引送風手段３の運転動作または回転動作によって発生する振動を吸収・制振するバネおよび／またはゴム弾性体から成る防振構成手段７とを備えた酸素富化機であって、前記制御手段４は運転動作を変更するときおよび／または所定時間経過毎におよび／または運転モードを変更するときおよび／または消費可能な電力源の電圧に応じて、前記吸引送風手段３の回転数Ｎｔを変更設定可能な構成としてあり、吸引送風手段の運転音を変化させることができて使用者に酸素富化機の運転状態に関わる情報を報知可能である。
【解決手段】酸素富化手段２からの酸素富化空気を吐出部５より吐出させる吸引送風手段３と、前記吸引送風手段３の運転回転数Ｎｔを制御可能な制御手段４と、前記吸引送風手段３の運転動作または回転動作によって発生する振動を吸収・制振するバネおよび／またはゴム弾性体から成る防振構成手段７とを備えた酸素富化機であって、前記制御手段４は運転動作を変更するときおよび／または所定時間経過毎におよび／または運転モードを変更するときおよび／または消費可能な電力源の電圧に応じて、前記吸引送風手段３の回転数Ｎｔを変更設定可能な構成としてあり、吸引送風手段の運転音を変化させることができて使用者に酸素富化機の運転状態に関わる情報を報知可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は酸素富化空気を使用者に供給する酸素富化機に関するものであり、更に詳細には運転状態を使用者に報知する報知技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来酸素富化機（酸素富化膜を用いた膜型酸素濃縮装置他）は肺気症や慢性気管支炎等の疾患治療用として使用されている。このような従来の酸素富化機は一日中更には睡眠中でも常に使用者のそばに置かれて運転使用されことが多いため、例えば運転時の騒音が３５ｄＢＡ以下にまで抑えられた製品も一般化している。運転時の騒音・振動発生の原因は酸素富化空気を吸引又は送風するために使用する電動送風機やポンプで構成されている吸引送風手段（空気ポンプ）であり、その運転振動音低減のための研究が種々なされてきている。
【０００３】
例えば空気ポンプの振動の伝播を防ぐための手段としてはスプリングや防振ゴムによって空気ポンプを支える（浮かせる）手段をとり（例えば、特許文献１参照）、かつ二重の防音ボックスにより音を封じ込めるようにしている（例えば、特許文献２〜４参照）。
【０００４】
ところで近年の研究によると酸素濃度３０〜４０％程度の酸素富化空気の吸引は予防医学的効果効能があることが証明されてきている。そして「通院するまでも無いがどうも調子が悪い」程度の症状の使用者が気軽に使える家庭用健康機器としてデザインされた酸素富化機（酸素富化膜を使用）が商品化されるようになってきた。家庭用健康機器としての酸素富化機の酸素富化空気吐出部は従来の疾患治療用の例えば鼻カニューラ等では無く、所謂マイク付ヘッドフォン的に頭部又はその近傍に装着して、ある程度自由に動き回っても邪魔にならないだけでなく装着感の良さ更には見栄の良さについても重要な設計要素となっている。そのような家庭用健康機器としての酸素富化機の使われかたは従来の疾患治療用酸素富化機と違って、例えば家事や仕事の合間や就寝前等に気分転換・集中力回復・リフレッシュすることを目的に所定の短時間だけ使われるようになってきている。その場合は従来の酸素富化機の低騒音・低振動であることだけでなく所定時間で運転が終了して時間の過ぎるのを忘れるといったことが無いようにタイマー運転機能付であることも要望されている（ついリラックスしてしまって時間の経過を忘れてしまったりするのを防止するため）。
【特許文献１】特開昭６３−２４２９０１号公報
【特許文献２】特開昭６０−２００８０４号公報
【特許文献３】特開昭６０−２７７８１６号公報
【特許文献４】特開昭５９−２７４６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の家庭用健康機器としての酸素富化機においてはタイマー運転機能だけでは使い勝手に問題が発生してきている。例えば運転時の音や振動が小さいために運転が停止したことに気が付き難いこと、更には使用中にあまりにもリラックスしてしまって居眠りをしてしまった場合には、運転が終了していることに気が付かずにずそのまま時間が経過してしまっていて家事や仕事（業務）に差し障りが出ること等がある。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、機器の運転中は低騒音・低振動を確保しながら機器の運転状態や運転状態の変化を使用者に報知可能として、家事や仕事で忙しい合間でも安心して使用可能な使い勝手の良い酸素富化機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために鋭意努力した結果、本発明の酸素富化機は、酸素富化手段と、前記酸素富化手段からの酸素富化空気を吐出部より吐出させる吸引送風手段と、前記吸引送風手段の運転回転数Ｎｔを制御可能な制御手段と、前記吸引送風手段の運転動作または回転動作によって発生する振動を吸収・制振するバネおよび／またはゴム弾性体から成る防振構成手段とを備えた酸素富化機であって、前記制御手段は運転動作を変更するときおよび／または所定時間経過毎におよび／または運転モードを変更するときおよび／または消費可能な電力源の電圧に応じて、前記吸引送風手段の回転数Ｎｔを変更設定可能な構成としたものであり、吸引送風手段の運転音を変化させることができて使用者に酸素富化機の運転状態に関わる情報を報知可能である。すなわち本発明は、酸素富化機本体の運転騒音・振動の変化が従来の酸素富化機の課題であった「使用者へ如何に報知するか」を解決する手段として有効に使用可能であることを見出し本発明に至ったものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、機器運転中の低騒音・低振動を確保しながら価格アップにつながるような追加部品、例えばブザー等を使用すること無く機器の運転状態の変化や運転状況を使用者に確実に報知可能とすることができ、使い勝手の良い優れた酸素富化機を提供できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、酸素富化手段と、前記酸素富化手段で生成される酸素富化空気を吸引して吐出部より使用者へ酸素富化空気を吐出供給する電動機及びポンプ手段によって構成される吸引送風手段と、前記吸引送風手段の運転回転数Ｎｔを制御可能な制御手段と、前記吸引送風手段の運転動作または回転動作によって発生する振動を吸収・制振するとともに吸引送風手段を保持するバネおよび／またはゴム弾性体から成る防振構成手段を備えた酸素富化機であって、前記制御手段が運転動作を変更する（例えば運転開始や運転停止への移行時）ときおよび／または所定時間経過毎（例えば１０分毎）におよび／または運転モードを変更する（例えば複数の運転モードを備えてそれらを変更切換する）ときおよび／または消費可能な電力源（例えば電池）の電圧変化に応じた制御等、制御手段は吸引送風手段の回転数Ｎｔを変更して吸引送風手段の運転音を変化させて使用者に変化したことを報知可能としたものである。
【００１０】
第２の発明は、酸素富化手段と、前記酸素富化手段で生成される酸素富化空気を吸引して吐出部より使用者へ酸素富化空気を吐出供給する電動機及びポンプ手段によって構成される吸引送風手段（空気ポンプ）と、前記吸引送風手段の運転回転数を制御可能な制御手段と、前記吸引送風手段の運転動作または回転動作によって発生する振動を吸収・制振するとともに引送風手段を保持するバネおよび／またはゴム弾性体から成る防振構成手段を備えた酸素富化機であって、制御手段は吸引送風手段の回転周波数Ｆｔと前記防振手段の固有振動周波数Ｆｓとの関係がＦｔ＞３・Ｆｓとなるように吸引送風手段の回転数Ｎｔを設定可能即ち、ＮｔをＦｔ＞３・Ｆｓの関係が成り立つよう設定可能としたものであり、防振構成手段の防振効果が確実に発揮できるようになる。
【００１１】
第３の発明は、第２の発明の酸素富化機において、制御手段は、吸引送風手段の運転開始時および／または運転停止時に第１所定時間だけＦｔ＜３・Ｆｓとなるよう吸引送風手段の回転数Ｎｔを設定するもので、定常運転中はＮｔをＦｔ＞３・Ｆｓの関係が成り立つよう設定することで防振構成手段の防振効果が確実に発揮できるようにすると共に、運転開始時や運転終了時にはＮｔをＦｔ＜３・Ｆｓの関係が成り立つよう設定することで防振構成手段の防振効果を低減させて振動音が大きくなるようにして、振動音の変化で使用者に運転状態の変化即ち運転が開始したことや運転が終了したことを報知できる。
【００１２】
第４の発明は、第２又は第３の発明の酸素富化機において、吸引送風手段を電動機がインバータモータでありポンプ手段がシングルヘッドのピストン方式ポンプ（シングルピストンポンプ）で構成するものである。シングルピストンポンプは高真空度・高流量を小型・軽量で実現可能で有ると共にその運転時の振動が比較的大きいため、回転数Ｎｔを変化させると振動音もより明確に変化するため、使用者に運転状態の変化即ち運転が開始したことや運転が終了したことをさらに確実に報知できるようになる。
【００１３】
第５の発明は、第２〜４の発明の酸素富化機において、充電可能な二次電池を機器の電力源として運転中に、二次電池の電圧が第１所定電圧（例えば予め設定されている電池の放電終止電圧）以下になるとＦｔ＜３・Ｆｓとなるよう吸引送風手段の回転数Ｎｔを設定する（又はそのような回転数になる場合も含む）ことで振動を増加させ、電池容量残が無くなりつつあることを使用者に明確に報知するものである。
【００１４】
第６の発明は、第２〜５の発明の酸素富化機において、制御手段はＦｔ＜３・Ｆｓとなるよう吸引送風手段の回転数Ｎｔを設定することで酸素富化機本体および／または防振手段を振動させ、その振動に伴う振動音を発生させて使用者に運転状態や運転状態の変化等を明確に報知可能とするものである。
【００１５】
第７の発明は、第２〜６の発明の酸素富化機において、制御手段は、吸引送風手段の回転数Ｎｔを第２所定時間Ｆｔ＜３・Ｆｓとなるよう設定すると共に第３所定時間Ｆｔ＞３・Ｆｓと設定し更に前記第２所定時間と前記第３所定時間を所定周期毎に切換えながら運転するもので、例えば第２所定時間を１秒・第３所定時間を９分５９秒・所定周期を１０分と設定すれば、１０分毎に運転・振動音を１秒間だけ明確に変化させることができるため、使用者へ使用開始から１０分間毎に１０分経過したことを報知可能となる
第８の発明は、第３〜７の発明の酸素富化機において、制御手段は、吸引送風手段の運転開始時の第４所定時間および運転停止時の第５所定時間にはＦｔ＜３・Ｆｓとなるよう前記吸引送風手段の回転数Ｎｔを設定するのもであり、例えば第４所定時間を３秒・第５所定時間を１分に設定してタイマー運転開始した場合等、運転開始から３秒間だけ運転振動音を大きくして運転開始操作が確実にできたことを報知すると共に運転時間終了間近の１分間では再び運転振動音を大きくしてもう直ぐ運転が終了することを報知できる。
【００１６】
第９の発明は、第３〜８の発明の酸素富化機において、制御手段で駆動され使用者に報知可能な表示手段（例えばＬＥＤ）を更に備えて制御手段は吸引送風手段の回転数ＮｔをＦｔ＜３・Ｆｓとなるよう設定すると共に表示手段の表示内容を変更することで、使用者が振動音によって運転状態が変化したことを感じた表示手段を見ればどのように運転状態が変化したのかを確認することができる。
【００１７】
第１０の発明は、第３〜９の発明の酸素富化機において、制御手段がＦｔ＞３・Ｆｓと設定する吸引送風手段（空気ポンプ）の回転数Ｎｔは、約１９００〜２４００ｒｐｍ好ましくは約２０００〜２２００ｒｐｍとするものである。小型の空気ポンプの吸気・排気の切換用バルブにはＥＰＤＭやＦＰＭ等の柔軟性に優れたシート材を加工して使用されるが、柔軟性が有るが故に高速での切換にはその追従性に限界が有る。回転数Ｎｔを約１９００〜２４００ｒｐｍ好ましくは約２０００〜２２００ｒｐｍとして使用すると、バルブ特性を確保しつつ空気ポンプの性能を最も発揮することができると共に運転音・振動をも低減できるため、Ｆｔ＜３・Ｆｓなる関係に回転数Ｎｔを下げた時には、使用者に振動音によって運転状態が変化したことをより確実に報知可能となる。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態について図１〜図６を参照しながら説明する。
【００２０】
図１において、１は酸素富化機の本体で、その内部には通常空気から酸素濃度の高い所謂酸素富化空気を発生する酸素富化手段２を設けている。本実施の形態の酸素富化手段２は酸素富化膜と呼ばれる有機高分子の平膜で構成され、膜を通過する分子の速度の差を利用するもので、通常空気中の窒素に比べ酸素をよく通す性質を利用して酸素富化空気を得るものである。通常の空気において酸素が占める割合は約２１％（窒素約７９％）であるが、本実施の形態における酸素富化手段２を通過後の酸素富化空気においては、酸素が占める割合が約３０％（窒素約７０％）となるものである。
【００２１】
３は酸素富化手段２で生成される酸素富化空気をチューブ６を経て吐出部５から吐出させるための吸引送風手段で、制御手段４で駆動制御される。吸引送風手段３は酸素富化手段２の酸素富化膜ユニットの空気通過圧損に対抗して酸素富化空気の流量を稼ぐために、運転時の圧力が高いポンプを用いている。９は二次電池で、本実施の形態の酸素富化機本体１内で消費する全ての電力を供給する。８は表示手段で、前記制御手段４により駆動され、酸素富化機の運転状態を表示する。この表示手段８は複数の例えばＬＥＤで構成している。７は防振構成手段で、その詳細の構成を図２に示す。
【００２２】
図２において、１０は吸引送風手段３の動力源である電動機で、制御手段４でその回転数を制御可能なインバータモータである。１１はポンプ手段で、電動機１０により回転駆動されることで酸素富化手段２から酸素富化空気を吸引すると共にチューブ６を経て吐出部５へ送風する。このポンプ手段１１はシングルヘッドのピストン方式のポンプ（以降シングルピストンポンプと呼ぶ）で構成してあり、電動機１０と組み合わせることで吸引送風手段３（以降空気ポンプ３と呼ぶ）を構成する。シングルピストンポンプは小型・軽量でありながら高真空度・高流量を容易に実現可能で有ると共にその運転時の振動が比較的大きいため、回転数Ｎｔを変化させると振動音がより明確に変化する。
【００２３】
ところでこの手の小型の空気ポンプの吸気・排気の切換用バルブにはＥＰＤＭやＦＰＭ等の柔軟性に優れたシート材を加工して使用されるが、柔軟性が有るが故に高速での切換にはその追従性に限界が有る。更にピストンを駆動するコンロッド部分にはピストン運動方向に発生する加速度によってポンプ手段１１が振動するのを低減するために所謂カウンターウェイトを装備する。このカウンターウェイトの重量や取り付け角度はポンプ手段１１の回転数に絡めて決定されるため、所謂定格回転数なるものを決定してその回転数で最良のバランスが取れるように決定される。
【００２４】
本実施の形態の吸引送風手段３では上記の内容を勘案し、回転数Ｎｔを約１９００〜２４００ｒｐｍ好ましくは約２０００〜２２００ｒｐｍとして使用するとバルブ特性を確保しつつ振動も低減できるよう調整されたものとしている。１２は防振バネで、吸引送風手段３の運転に伴う振動が本体１に伝播して騒音・振動を発生するのを防止するためのものであり、本実施の形態では４つの防振バネ（コイルバネ）を使用し、吸引送風手段３とベース材１３（板金）とを締結している。吸引送風手段３を４つの防振バネ１２を用いてベース材１３に振動可能に取り付けることで、本実施の形態では固有振動周波数Ｆｓを略１０Ｈｚとする防振構成手段７を構成している。またベース材１３は本体１に固定収納されていることは言うまでも無い（図示せず）。
【００２５】
ところで固有振動周波数Ｆｓは４つの防振バネ１２から算出されるバネ定数と４つの防振バネ１２が支える吸引送風手段３の重量とから算出可能であり種々の文献等からも容易に説明可能でありここでの詳細説明は割愛する。
【００２６】
図３は本実施の形態の酸素富化機の全容を示す概観図で表示手段８は本体１の天面に配置され使用者が容易に目視確認できるようにしている。
【００２７】
更に本実施の形態の本酸素富化機を使用者が使用している様子を図４に示す。吐出部５（以降マウス５と呼ぶ）が使用者の鼻元に配置されるよう使用者の頭部他近傍に固定可能な所謂ヘッドセット様の固定器具を装着している様子が理解できるであろう。この手のヘッドセットは家庭用酸素富化機のデザイン・使い勝手に絡む重要な要素の１つになっている。
【００２８】
以上のように構成された酸素富化機の特性を図５、図６を用いて説明する。
【００２９】
図５は本実施の形態の空気ポンプ３の回転数Ｎｔと防振構成手段７の振動加速度Ｇとの関係を示す特性グラフである。ここで振動加速度Ｇ（ｄＢ）なる値は、機器が振動すると機器内部の構成部品や機器の配置される床面等へ伝播する等して振動音が発生する度合いを定量的に評価する方法として一般的に使用されるものであり、振動加速度Ｇを測定するための機器も数多く開発・発売されている。
【００３０】
前述したように本実施の形態の防振構成手段７の固有振動周波数Ｆｓは約１０Ｈｚで設計しているため、Ｎｔが約６００ｒｐｍ、即ち空気ポンプ３の回転周波数が６００ｒｐｍ／６０秒＝１０Ｈｚと成る時に共振状態になり、その振動は測定困難であるくらいに異常な振動になり、図５の特性グラフで大きな振動加速度Ｇ１と成っているものである。振動加速度Ｇは、Ｎｔが大きくなるにつれて特性グラフに示すよう略対数的に小さくなり、ある程度以上のＮｔ（特性グラフのＮｔ３以上）からはＮｔの上昇に伴うＧの低減度合いが所謂飽和状態になる。
【００３１】
図５の特性グラフから本実施の形態の防振構成手段７を用いた場合、空気ポンプ３はＮｔ３以上（１８００ｒｐｍ以上）の回転数で運転することが望ましいことが判る。更に言えばＮｔ４以上（２０００ｒｐｍ以上）又更にＮｔ５以上（２４００ｒｐｍ以上）の回転数が望ましいが、上述したように小型・軽量・低価格なシングルピストンのポンプ空気ポンプを使用する場合にはその上限回転数に限界がある。種々研究を重ねてきた結果、定格回転数としては約２０００〜２２００ｒｐｍに設定することが最も望ましく、本実施の形態では定格回転数を２０００ｒｐｍ、その時の加速度振動値をＧ４とすることで使い勝手（騒音や振動低減）を確保している。
【００３２】
ここでＮｔをＮｔ２（１５００ｒｐｍ）とすると防振構成手段７の防振効果が僅かに低下して振動加速度がＧ２に上がるが、この時の振動音は種々研究することで使用者の聴感に心地よく訴えるよう調整可能であり、Ｎｔ２を使用者への報知時の運転回転数と使用しており以下にその効果的使用の実施例を説明する。
【００３３】
ところで、以上の説明から判るように本実施の形態では、定格回転数を２０００ｒｐｍとすることでＦｔ（３３Ｈｚ＝２０００ｒｐｍ／６０秒）＞３・Ｆｓ（１０Ｈｚ）とし、
使用者報知（後に詳細説明）のための回転数を１５００ｒｐｍとすることでＦｔ（２５Ｈｚ＝１５００ｒｐｍ／６０秒）＞３・Ｆｓ（１０Ｈｚ）としている。
【００３４】
以上のような構成要素による酸素富化機を使用者が使用した場合の運転動作について更に図６を用いて詳細に説明する。
【００３５】
使用者がヘッドセットを図４のように装着して操作手段（図示せず）からＴｔ時間で運転終了する所謂タイマー運転（本実施の形態では３０分とする）を開始するよう操作すると、制御手段４は二次電池９の電力を用いて表示手段８に３０分の運転設定がされた旨表示する（詳細図示せず）と共に空気ポンプ３を運転駆動する。本実施の形態における表示手段は運転残り時間を１０分・２０分・３０分と表示可能な３つのＬＥＤで構成している（図示せず）。
【００３６】
空気ポンプ３は酸素富化手段２で生成される酸素富化空気を吸引すると共にチューブ６に送風してチューブ６の先端に配設されたマウス５から使用者の鼻元に酸素富化空気を吐出する。
【００３７】
ここで制御手段４は運転開始直後のＴ１時間だけ前記空気ポンプをＮｔ２（１５００ｒｐｍ）で運転してから定格運転回転数Ｎｔ４（２０００ｒｐｍ）に変更して運転継続する。ここでＴ１は約０．５秒とすると良い。酸素富化機の空気ポンプ３をＮｔ２なる回転数で運転すると、防振構成手段７の特性から本体１はＧ２（ｄＢ）なる振動加速度で振動することで振動及び振動に伴う音を発する。これは使用者が明確に聞き取れる「音」として認識可能で、使用者は機器が正常に運転開始出来たことを確認できる。またＮｔ４なる回転数での運転されると防振構成手段７の特性グラフからから本体１の振動加速度はＧ４となる。これは定常運転時の振動・振動音の低減のために鋭意検討することで可能となった例えば４０（ｄＢＡ）以下の低騒音値を実現して家庭用酸素富化機としての特徴・品位を決定するものである。
【００３８】
運転開始からＴ１２（１０分）が経過すると、制御手段４は再び空気ポンプ３の回転数をＴ２時間だけＮｔ２に変更運転してから再び定格運転回転数Ｎｔ４に変更して運転継続する。ここでＴ２は約０．５〜１秒とすると良い。同時に表示手段８の運転残り時間ＬＥＤが２０分であるように変更する。この回転数変化による振動と音の変化更には表示手段８の表示によって使用者は使用開始してから１０分が経過したことが分かる。
【００３９】
運転開始からＴ１３（２０分）が経過すると、制御手段４は再び空気ポンプ３の回転数をＴ２時間だけＮｔ２に変更運転してから再び定格運転回転数Ｎｔ４に変更して運転継続する。同時に表示手段８の運転残り時間ＬＥＤが１０分であるように変更する。この回転数変化による振動と音の変化更には表示手段８の表示によって使用者は使用開始してから２０分が経過したことが分かる。
【００４０】
次に運転開始からＴ１４（運転開始から３０分未満の時間）の時間が経過したとき、図６で二次電池９の電圧が運転継続困難な電圧Ｖｅまで低下している。制御手段４は二次電池９の電圧を監視したおり、電池電圧がＶｅになったことを検知すると、空気ポンプ３の回転数をＮｔ２に変更してＴ４時間運転する。図６のグラフから明らかなようにこのＴ４の時間は運転開始からの累積運転時間がＴｔ時間（３０分）経過するまでの時間となる。この時のＮｔ２なる回転数の意味合いはＮｔで空気ポンプ３を運転駆動することで振動と音によって使用者に二次電池電圧が運転継続困難な電圧まで低下したことを報知するだけでなく、回転数を低くすること即ち空気ポンプ３の消費電力を低減して使用者が最初に設定したＴｔ（３０分）時間まで酸素富化運転を継続可能とする効果も奏すものである。
【００４１】
そのようにして、本実施例の酸素富化機は運転開始からＴｔ時間経過した後停止する。
【００４２】
ところでＴ４時間が余り長くなると、二次電池９が過放電になりその耐久性に影響が出ることが危惧されるため、Ｖｅなる電圧値の設定は二次電池の所謂終止電圧より高めに設定されるものであることは言うまでもない。
【００４３】
以上の説明から明らかなように、本実施の形態による酸素富化機は、運転動作を変更するときに表示手段８の表示と共に価格アップにつながるブザーなどを追加配置することなく音で使用者に報知できること、更に所定時間経過毎にその経過した情報をも視覚と聴覚に報知してうっかりして居眠りしてしまっていても認識可能とできること、又更に複数の運転モードで運転可能な酸素富化機においてはその運転モードが切り替わることを明確に報知して正常運転継続していることを容易に認識できること、又更には電池を電力源として運転中に例えば電池残量に絡む電圧を観測しいて運転継続が困難となる電池電圧まで低下したときまたは低下することが予想される時にはその旨使用者の視覚と聴覚に報知できるため、機器を使用実感や安心感をもって使用可能な優れた酸素富化機を価格アップすることなく提供可能とできるものである。
【００４４】
ところで、本実施の形態では機器の消費可能な電力源を二次電池９としたが、商用電源を電力源とした場合には電池電圧変化による運転時間を意識することなく空気ポンプ３の回転数を設定可能となるため、本実施の形態で電池電圧がＶｅになった時に変更した空気ポンプ３の回転数の変化を、運転終了前の所定の時間だけを考えて設定すればよく、例えばＴ４は約１分に設定すると良い。
【００４５】
尚本実施の形態では、制御手段４は空気ポンプ３の回転数をＮｔ２とＮｔ４に限定して記載しているが、運転時の振動騒音の比較的少ないＮｔ３からＮｔ５の間で任意に設定することで、空気ポンプ３の回転運転音を変化させるだけでも目的とする効果を奏するだけでなく、比較的静かな部屋等で使用する場合等は酸素富化機使用中の全体騒音低減に有利になることは言うまでも無い。特に防振構成手段７を安価に構成して例えば酸素富化機の運転時の騒音が４０〜４５ｄＢＡ程度になるよう設計されたものにおいては、運転時が比較的明確に認識できることから、その効果も容易に理解できよう。
【００４６】
更に本実施の形態では、制御手段４は空気ポンプ３の回転数のＮｔ２とＮｔ４間の移行を瞬時に切換制御しているが、回転数の移行は緩やかに変化させても目的とする効果を奏することは言うまでも無い。
【００４７】
又更に本実施の形態では、制御手段４は空気ポンプ３の回転数の定格回転数を基準にして低めの回転数に変化させることで報知するようにしているが、定格回転数より高い回転数に変更することによる運転音の変化で報知することも有効である。
【００４８】
本発明に記載したように、防振構成手段７の固有振動数Ｆｓと空気ポンプ３の回転数Ｎｔからなる回転周波数Ｆｔとの大きさの関係を意識することで、今後の酸素富化機の設計で運転音や振動低減を検討するときに極めて有用になるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように本発明による酸素富化機は、運転時の騒音・振動を低減しつつ運転状態の変化を使用者に確実に報知可能であることから、家庭用のみならず例えば業務時間に支障を来たす心配をすること無くなく使用できるため、企業へも積極的に導入可能となり今後酸素富化空気吸引効果をより多くの機会・場所・施設等で利用可能にできるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態における酸素富化機の制御ブロック図
【図２】同実施の形態における防振構成手段の概観図
【図３】同実施の形態における酸素富化機の外観図
【図４】同実施の形態における酸素富化機の使用状態例を示す外観図
【図５】同実施の形態における防振構成手段の振動に関わる特性グラフ
【図６】同実施の形態における酸素富化機の運転動作例を示すグラフ
【符号の説明】
【００５１】
１ 本体
２ 酸素富化手段
３ 吸引送風手段（空気ポンプ）
４ 制御手段
５ 吐出部（マウス）
６ チューブ
７ 防振構成手段
８ 表示手段（ＬＥＤ）
９ 二次電池
１０ 電動機（インバータモータ）
１１ ポンプ手段
１２ 防振バネ
１３ バース材（板金）
【技術分野】
【０００１】
本発明は酸素富化空気を使用者に供給する酸素富化機に関するものであり、更に詳細には運転状態を使用者に報知する報知技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来酸素富化機（酸素富化膜を用いた膜型酸素濃縮装置他）は肺気症や慢性気管支炎等の疾患治療用として使用されている。このような従来の酸素富化機は一日中更には睡眠中でも常に使用者のそばに置かれて運転使用されことが多いため、例えば運転時の騒音が３５ｄＢＡ以下にまで抑えられた製品も一般化している。運転時の騒音・振動発生の原因は酸素富化空気を吸引又は送風するために使用する電動送風機やポンプで構成されている吸引送風手段（空気ポンプ）であり、その運転振動音低減のための研究が種々なされてきている。
【０００３】
例えば空気ポンプの振動の伝播を防ぐための手段としてはスプリングや防振ゴムによって空気ポンプを支える（浮かせる）手段をとり（例えば、特許文献１参照）、かつ二重の防音ボックスにより音を封じ込めるようにしている（例えば、特許文献２〜４参照）。
【０００４】
ところで近年の研究によると酸素濃度３０〜４０％程度の酸素富化空気の吸引は予防医学的効果効能があることが証明されてきている。そして「通院するまでも無いがどうも調子が悪い」程度の症状の使用者が気軽に使える家庭用健康機器としてデザインされた酸素富化機（酸素富化膜を使用）が商品化されるようになってきた。家庭用健康機器としての酸素富化機の酸素富化空気吐出部は従来の疾患治療用の例えば鼻カニューラ等では無く、所謂マイク付ヘッドフォン的に頭部又はその近傍に装着して、ある程度自由に動き回っても邪魔にならないだけでなく装着感の良さ更には見栄の良さについても重要な設計要素となっている。そのような家庭用健康機器としての酸素富化機の使われかたは従来の疾患治療用酸素富化機と違って、例えば家事や仕事の合間や就寝前等に気分転換・集中力回復・リフレッシュすることを目的に所定の短時間だけ使われるようになってきている。その場合は従来の酸素富化機の低騒音・低振動であることだけでなく所定時間で運転が終了して時間の過ぎるのを忘れるといったことが無いようにタイマー運転機能付であることも要望されている（ついリラックスしてしまって時間の経過を忘れてしまったりするのを防止するため）。
【特許文献１】特開昭６３−２４２９０１号公報
【特許文献２】特開昭６０−２００８０４号公報
【特許文献３】特開昭６０−２７７８１６号公報
【特許文献４】特開昭５９−２７４６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の家庭用健康機器としての酸素富化機においてはタイマー運転機能だけでは使い勝手に問題が発生してきている。例えば運転時の音や振動が小さいために運転が停止したことに気が付き難いこと、更には使用中にあまりにもリラックスしてしまって居眠りをしてしまった場合には、運転が終了していることに気が付かずにずそのまま時間が経過してしまっていて家事や仕事（業務）に差し障りが出ること等がある。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、機器の運転中は低騒音・低振動を確保しながら機器の運転状態や運転状態の変化を使用者に報知可能として、家事や仕事で忙しい合間でも安心して使用可能な使い勝手の良い酸素富化機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために鋭意努力した結果、本発明の酸素富化機は、酸素富化手段と、前記酸素富化手段からの酸素富化空気を吐出部より吐出させる吸引送風手段と、前記吸引送風手段の運転回転数Ｎｔを制御可能な制御手段と、前記吸引送風手段の運転動作または回転動作によって発生する振動を吸収・制振するバネおよび／またはゴム弾性体から成る防振構成手段とを備えた酸素富化機であって、前記制御手段は運転動作を変更するときおよび／または所定時間経過毎におよび／または運転モードを変更するときおよび／または消費可能な電力源の電圧に応じて、前記吸引送風手段の回転数Ｎｔを変更設定可能な構成としたものであり、吸引送風手段の運転音を変化させることができて使用者に酸素富化機の運転状態に関わる情報を報知可能である。すなわち本発明は、酸素富化機本体の運転騒音・振動の変化が従来の酸素富化機の課題であった「使用者へ如何に報知するか」を解決する手段として有効に使用可能であることを見出し本発明に至ったものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、機器運転中の低騒音・低振動を確保しながら価格アップにつながるような追加部品、例えばブザー等を使用すること無く機器の運転状態の変化や運転状況を使用者に確実に報知可能とすることができ、使い勝手の良い優れた酸素富化機を提供できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、酸素富化手段と、前記酸素富化手段で生成される酸素富化空気を吸引して吐出部より使用者へ酸素富化空気を吐出供給する電動機及びポンプ手段によって構成される吸引送風手段と、前記吸引送風手段の運転回転数Ｎｔを制御可能な制御手段と、前記吸引送風手段の運転動作または回転動作によって発生する振動を吸収・制振するとともに吸引送風手段を保持するバネおよび／またはゴム弾性体から成る防振構成手段を備えた酸素富化機であって、前記制御手段が運転動作を変更する（例えば運転開始や運転停止への移行時）ときおよび／または所定時間経過毎（例えば１０分毎）におよび／または運転モードを変更する（例えば複数の運転モードを備えてそれらを変更切換する）ときおよび／または消費可能な電力源（例えば電池）の電圧変化に応じた制御等、制御手段は吸引送風手段の回転数Ｎｔを変更して吸引送風手段の運転音を変化させて使用者に変化したことを報知可能としたものである。
【００１０】
第２の発明は、酸素富化手段と、前記酸素富化手段で生成される酸素富化空気を吸引して吐出部より使用者へ酸素富化空気を吐出供給する電動機及びポンプ手段によって構成される吸引送風手段（空気ポンプ）と、前記吸引送風手段の運転回転数を制御可能な制御手段と、前記吸引送風手段の運転動作または回転動作によって発生する振動を吸収・制振するとともに引送風手段を保持するバネおよび／またはゴム弾性体から成る防振構成手段を備えた酸素富化機であって、制御手段は吸引送風手段の回転周波数Ｆｔと前記防振手段の固有振動周波数Ｆｓとの関係がＦｔ＞３・Ｆｓとなるように吸引送風手段の回転数Ｎｔを設定可能即ち、ＮｔをＦｔ＞３・Ｆｓの関係が成り立つよう設定可能としたものであり、防振構成手段の防振効果が確実に発揮できるようになる。
【００１１】
第３の発明は、第２の発明の酸素富化機において、制御手段は、吸引送風手段の運転開始時および／または運転停止時に第１所定時間だけＦｔ＜３・Ｆｓとなるよう吸引送風手段の回転数Ｎｔを設定するもので、定常運転中はＮｔをＦｔ＞３・Ｆｓの関係が成り立つよう設定することで防振構成手段の防振効果が確実に発揮できるようにすると共に、運転開始時や運転終了時にはＮｔをＦｔ＜３・Ｆｓの関係が成り立つよう設定することで防振構成手段の防振効果を低減させて振動音が大きくなるようにして、振動音の変化で使用者に運転状態の変化即ち運転が開始したことや運転が終了したことを報知できる。
【００１２】
第４の発明は、第２又は第３の発明の酸素富化機において、吸引送風手段を電動機がインバータモータでありポンプ手段がシングルヘッドのピストン方式ポンプ（シングルピストンポンプ）で構成するものである。シングルピストンポンプは高真空度・高流量を小型・軽量で実現可能で有ると共にその運転時の振動が比較的大きいため、回転数Ｎｔを変化させると振動音もより明確に変化するため、使用者に運転状態の変化即ち運転が開始したことや運転が終了したことをさらに確実に報知できるようになる。
【００１３】
第５の発明は、第２〜４の発明の酸素富化機において、充電可能な二次電池を機器の電力源として運転中に、二次電池の電圧が第１所定電圧（例えば予め設定されている電池の放電終止電圧）以下になるとＦｔ＜３・Ｆｓとなるよう吸引送風手段の回転数Ｎｔを設定する（又はそのような回転数になる場合も含む）ことで振動を増加させ、電池容量残が無くなりつつあることを使用者に明確に報知するものである。
【００１４】
第６の発明は、第２〜５の発明の酸素富化機において、制御手段はＦｔ＜３・Ｆｓとなるよう吸引送風手段の回転数Ｎｔを設定することで酸素富化機本体および／または防振手段を振動させ、その振動に伴う振動音を発生させて使用者に運転状態や運転状態の変化等を明確に報知可能とするものである。
【００１５】
第７の発明は、第２〜６の発明の酸素富化機において、制御手段は、吸引送風手段の回転数Ｎｔを第２所定時間Ｆｔ＜３・Ｆｓとなるよう設定すると共に第３所定時間Ｆｔ＞３・Ｆｓと設定し更に前記第２所定時間と前記第３所定時間を所定周期毎に切換えながら運転するもので、例えば第２所定時間を１秒・第３所定時間を９分５９秒・所定周期を１０分と設定すれば、１０分毎に運転・振動音を１秒間だけ明確に変化させることができるため、使用者へ使用開始から１０分間毎に１０分経過したことを報知可能となる
第８の発明は、第３〜７の発明の酸素富化機において、制御手段は、吸引送風手段の運転開始時の第４所定時間および運転停止時の第５所定時間にはＦｔ＜３・Ｆｓとなるよう前記吸引送風手段の回転数Ｎｔを設定するのもであり、例えば第４所定時間を３秒・第５所定時間を１分に設定してタイマー運転開始した場合等、運転開始から３秒間だけ運転振動音を大きくして運転開始操作が確実にできたことを報知すると共に運転時間終了間近の１分間では再び運転振動音を大きくしてもう直ぐ運転が終了することを報知できる。
【００１６】
第９の発明は、第３〜８の発明の酸素富化機において、制御手段で駆動され使用者に報知可能な表示手段（例えばＬＥＤ）を更に備えて制御手段は吸引送風手段の回転数ＮｔをＦｔ＜３・Ｆｓとなるよう設定すると共に表示手段の表示内容を変更することで、使用者が振動音によって運転状態が変化したことを感じた表示手段を見ればどのように運転状態が変化したのかを確認することができる。
【００１７】
第１０の発明は、第３〜９の発明の酸素富化機において、制御手段がＦｔ＞３・Ｆｓと設定する吸引送風手段（空気ポンプ）の回転数Ｎｔは、約１９００〜２４００ｒｐｍ好ましくは約２０００〜２２００ｒｐｍとするものである。小型の空気ポンプの吸気・排気の切換用バルブにはＥＰＤＭやＦＰＭ等の柔軟性に優れたシート材を加工して使用されるが、柔軟性が有るが故に高速での切換にはその追従性に限界が有る。回転数Ｎｔを約１９００〜２４００ｒｐｍ好ましくは約２０００〜２２００ｒｐｍとして使用すると、バルブ特性を確保しつつ空気ポンプの性能を最も発揮することができると共に運転音・振動をも低減できるため、Ｆｔ＜３・Ｆｓなる関係に回転数Ｎｔを下げた時には、使用者に振動音によって運転状態が変化したことをより確実に報知可能となる。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態について図１〜図６を参照しながら説明する。
【００２０】
図１において、１は酸素富化機の本体で、その内部には通常空気から酸素濃度の高い所謂酸素富化空気を発生する酸素富化手段２を設けている。本実施の形態の酸素富化手段２は酸素富化膜と呼ばれる有機高分子の平膜で構成され、膜を通過する分子の速度の差を利用するもので、通常空気中の窒素に比べ酸素をよく通す性質を利用して酸素富化空気を得るものである。通常の空気において酸素が占める割合は約２１％（窒素約７９％）であるが、本実施の形態における酸素富化手段２を通過後の酸素富化空気においては、酸素が占める割合が約３０％（窒素約７０％）となるものである。
【００２１】
３は酸素富化手段２で生成される酸素富化空気をチューブ６を経て吐出部５から吐出させるための吸引送風手段で、制御手段４で駆動制御される。吸引送風手段３は酸素富化手段２の酸素富化膜ユニットの空気通過圧損に対抗して酸素富化空気の流量を稼ぐために、運転時の圧力が高いポンプを用いている。９は二次電池で、本実施の形態の酸素富化機本体１内で消費する全ての電力を供給する。８は表示手段で、前記制御手段４により駆動され、酸素富化機の運転状態を表示する。この表示手段８は複数の例えばＬＥＤで構成している。７は防振構成手段で、その詳細の構成を図２に示す。
【００２２】
図２において、１０は吸引送風手段３の動力源である電動機で、制御手段４でその回転数を制御可能なインバータモータである。１１はポンプ手段で、電動機１０により回転駆動されることで酸素富化手段２から酸素富化空気を吸引すると共にチューブ６を経て吐出部５へ送風する。このポンプ手段１１はシングルヘッドのピストン方式のポンプ（以降シングルピストンポンプと呼ぶ）で構成してあり、電動機１０と組み合わせることで吸引送風手段３（以降空気ポンプ３と呼ぶ）を構成する。シングルピストンポンプは小型・軽量でありながら高真空度・高流量を容易に実現可能で有ると共にその運転時の振動が比較的大きいため、回転数Ｎｔを変化させると振動音がより明確に変化する。
【００２３】
ところでこの手の小型の空気ポンプの吸気・排気の切換用バルブにはＥＰＤＭやＦＰＭ等の柔軟性に優れたシート材を加工して使用されるが、柔軟性が有るが故に高速での切換にはその追従性に限界が有る。更にピストンを駆動するコンロッド部分にはピストン運動方向に発生する加速度によってポンプ手段１１が振動するのを低減するために所謂カウンターウェイトを装備する。このカウンターウェイトの重量や取り付け角度はポンプ手段１１の回転数に絡めて決定されるため、所謂定格回転数なるものを決定してその回転数で最良のバランスが取れるように決定される。
【００２４】
本実施の形態の吸引送風手段３では上記の内容を勘案し、回転数Ｎｔを約１９００〜２４００ｒｐｍ好ましくは約２０００〜２２００ｒｐｍとして使用するとバルブ特性を確保しつつ振動も低減できるよう調整されたものとしている。１２は防振バネで、吸引送風手段３の運転に伴う振動が本体１に伝播して騒音・振動を発生するのを防止するためのものであり、本実施の形態では４つの防振バネ（コイルバネ）を使用し、吸引送風手段３とベース材１３（板金）とを締結している。吸引送風手段３を４つの防振バネ１２を用いてベース材１３に振動可能に取り付けることで、本実施の形態では固有振動周波数Ｆｓを略１０Ｈｚとする防振構成手段７を構成している。またベース材１３は本体１に固定収納されていることは言うまでも無い（図示せず）。
【００２５】
ところで固有振動周波数Ｆｓは４つの防振バネ１２から算出されるバネ定数と４つの防振バネ１２が支える吸引送風手段３の重量とから算出可能であり種々の文献等からも容易に説明可能でありここでの詳細説明は割愛する。
【００２６】
図３は本実施の形態の酸素富化機の全容を示す概観図で表示手段８は本体１の天面に配置され使用者が容易に目視確認できるようにしている。
【００２７】
更に本実施の形態の本酸素富化機を使用者が使用している様子を図４に示す。吐出部５（以降マウス５と呼ぶ）が使用者の鼻元に配置されるよう使用者の頭部他近傍に固定可能な所謂ヘッドセット様の固定器具を装着している様子が理解できるであろう。この手のヘッドセットは家庭用酸素富化機のデザイン・使い勝手に絡む重要な要素の１つになっている。
【００２８】
以上のように構成された酸素富化機の特性を図５、図６を用いて説明する。
【００２９】
図５は本実施の形態の空気ポンプ３の回転数Ｎｔと防振構成手段７の振動加速度Ｇとの関係を示す特性グラフである。ここで振動加速度Ｇ（ｄＢ）なる値は、機器が振動すると機器内部の構成部品や機器の配置される床面等へ伝播する等して振動音が発生する度合いを定量的に評価する方法として一般的に使用されるものであり、振動加速度Ｇを測定するための機器も数多く開発・発売されている。
【００３０】
前述したように本実施の形態の防振構成手段７の固有振動周波数Ｆｓは約１０Ｈｚで設計しているため、Ｎｔが約６００ｒｐｍ、即ち空気ポンプ３の回転周波数が６００ｒｐｍ／６０秒＝１０Ｈｚと成る時に共振状態になり、その振動は測定困難であるくらいに異常な振動になり、図５の特性グラフで大きな振動加速度Ｇ１と成っているものである。振動加速度Ｇは、Ｎｔが大きくなるにつれて特性グラフに示すよう略対数的に小さくなり、ある程度以上のＮｔ（特性グラフのＮｔ３以上）からはＮｔの上昇に伴うＧの低減度合いが所謂飽和状態になる。
【００３１】
図５の特性グラフから本実施の形態の防振構成手段７を用いた場合、空気ポンプ３はＮｔ３以上（１８００ｒｐｍ以上）の回転数で運転することが望ましいことが判る。更に言えばＮｔ４以上（２０００ｒｐｍ以上）又更にＮｔ５以上（２４００ｒｐｍ以上）の回転数が望ましいが、上述したように小型・軽量・低価格なシングルピストンのポンプ空気ポンプを使用する場合にはその上限回転数に限界がある。種々研究を重ねてきた結果、定格回転数としては約２０００〜２２００ｒｐｍに設定することが最も望ましく、本実施の形態では定格回転数を２０００ｒｐｍ、その時の加速度振動値をＧ４とすることで使い勝手（騒音や振動低減）を確保している。
【００３２】
ここでＮｔをＮｔ２（１５００ｒｐｍ）とすると防振構成手段７の防振効果が僅かに低下して振動加速度がＧ２に上がるが、この時の振動音は種々研究することで使用者の聴感に心地よく訴えるよう調整可能であり、Ｎｔ２を使用者への報知時の運転回転数と使用しており以下にその効果的使用の実施例を説明する。
【００３３】
ところで、以上の説明から判るように本実施の形態では、定格回転数を２０００ｒｐｍとすることでＦｔ（３３Ｈｚ＝２０００ｒｐｍ／６０秒）＞３・Ｆｓ（１０Ｈｚ）とし、
使用者報知（後に詳細説明）のための回転数を１５００ｒｐｍとすることでＦｔ（２５Ｈｚ＝１５００ｒｐｍ／６０秒）＞３・Ｆｓ（１０Ｈｚ）としている。
【００３４】
以上のような構成要素による酸素富化機を使用者が使用した場合の運転動作について更に図６を用いて詳細に説明する。
【００３５】
使用者がヘッドセットを図４のように装着して操作手段（図示せず）からＴｔ時間で運転終了する所謂タイマー運転（本実施の形態では３０分とする）を開始するよう操作すると、制御手段４は二次電池９の電力を用いて表示手段８に３０分の運転設定がされた旨表示する（詳細図示せず）と共に空気ポンプ３を運転駆動する。本実施の形態における表示手段は運転残り時間を１０分・２０分・３０分と表示可能な３つのＬＥＤで構成している（図示せず）。
【００３６】
空気ポンプ３は酸素富化手段２で生成される酸素富化空気を吸引すると共にチューブ６に送風してチューブ６の先端に配設されたマウス５から使用者の鼻元に酸素富化空気を吐出する。
【００３７】
ここで制御手段４は運転開始直後のＴ１時間だけ前記空気ポンプをＮｔ２（１５００ｒｐｍ）で運転してから定格運転回転数Ｎｔ４（２０００ｒｐｍ）に変更して運転継続する。ここでＴ１は約０．５秒とすると良い。酸素富化機の空気ポンプ３をＮｔ２なる回転数で運転すると、防振構成手段７の特性から本体１はＧ２（ｄＢ）なる振動加速度で振動することで振動及び振動に伴う音を発する。これは使用者が明確に聞き取れる「音」として認識可能で、使用者は機器が正常に運転開始出来たことを確認できる。またＮｔ４なる回転数での運転されると防振構成手段７の特性グラフからから本体１の振動加速度はＧ４となる。これは定常運転時の振動・振動音の低減のために鋭意検討することで可能となった例えば４０（ｄＢＡ）以下の低騒音値を実現して家庭用酸素富化機としての特徴・品位を決定するものである。
【００３８】
運転開始からＴ１２（１０分）が経過すると、制御手段４は再び空気ポンプ３の回転数をＴ２時間だけＮｔ２に変更運転してから再び定格運転回転数Ｎｔ４に変更して運転継続する。ここでＴ２は約０．５〜１秒とすると良い。同時に表示手段８の運転残り時間ＬＥＤが２０分であるように変更する。この回転数変化による振動と音の変化更には表示手段８の表示によって使用者は使用開始してから１０分が経過したことが分かる。
【００３９】
運転開始からＴ１３（２０分）が経過すると、制御手段４は再び空気ポンプ３の回転数をＴ２時間だけＮｔ２に変更運転してから再び定格運転回転数Ｎｔ４に変更して運転継続する。同時に表示手段８の運転残り時間ＬＥＤが１０分であるように変更する。この回転数変化による振動と音の変化更には表示手段８の表示によって使用者は使用開始してから２０分が経過したことが分かる。
【００４０】
次に運転開始からＴ１４（運転開始から３０分未満の時間）の時間が経過したとき、図６で二次電池９の電圧が運転継続困難な電圧Ｖｅまで低下している。制御手段４は二次電池９の電圧を監視したおり、電池電圧がＶｅになったことを検知すると、空気ポンプ３の回転数をＮｔ２に変更してＴ４時間運転する。図６のグラフから明らかなようにこのＴ４の時間は運転開始からの累積運転時間がＴｔ時間（３０分）経過するまでの時間となる。この時のＮｔ２なる回転数の意味合いはＮｔで空気ポンプ３を運転駆動することで振動と音によって使用者に二次電池電圧が運転継続困難な電圧まで低下したことを報知するだけでなく、回転数を低くすること即ち空気ポンプ３の消費電力を低減して使用者が最初に設定したＴｔ（３０分）時間まで酸素富化運転を継続可能とする効果も奏すものである。
【００４１】
そのようにして、本実施例の酸素富化機は運転開始からＴｔ時間経過した後停止する。
【００４２】
ところでＴ４時間が余り長くなると、二次電池９が過放電になりその耐久性に影響が出ることが危惧されるため、Ｖｅなる電圧値の設定は二次電池の所謂終止電圧より高めに設定されるものであることは言うまでもない。
【００４３】
以上の説明から明らかなように、本実施の形態による酸素富化機は、運転動作を変更するときに表示手段８の表示と共に価格アップにつながるブザーなどを追加配置することなく音で使用者に報知できること、更に所定時間経過毎にその経過した情報をも視覚と聴覚に報知してうっかりして居眠りしてしまっていても認識可能とできること、又更に複数の運転モードで運転可能な酸素富化機においてはその運転モードが切り替わることを明確に報知して正常運転継続していることを容易に認識できること、又更には電池を電力源として運転中に例えば電池残量に絡む電圧を観測しいて運転継続が困難となる電池電圧まで低下したときまたは低下することが予想される時にはその旨使用者の視覚と聴覚に報知できるため、機器を使用実感や安心感をもって使用可能な優れた酸素富化機を価格アップすることなく提供可能とできるものである。
【００４４】
ところで、本実施の形態では機器の消費可能な電力源を二次電池９としたが、商用電源を電力源とした場合には電池電圧変化による運転時間を意識することなく空気ポンプ３の回転数を設定可能となるため、本実施の形態で電池電圧がＶｅになった時に変更した空気ポンプ３の回転数の変化を、運転終了前の所定の時間だけを考えて設定すればよく、例えばＴ４は約１分に設定すると良い。
【００４５】
尚本実施の形態では、制御手段４は空気ポンプ３の回転数をＮｔ２とＮｔ４に限定して記載しているが、運転時の振動騒音の比較的少ないＮｔ３からＮｔ５の間で任意に設定することで、空気ポンプ３の回転運転音を変化させるだけでも目的とする効果を奏するだけでなく、比較的静かな部屋等で使用する場合等は酸素富化機使用中の全体騒音低減に有利になることは言うまでも無い。特に防振構成手段７を安価に構成して例えば酸素富化機の運転時の騒音が４０〜４５ｄＢＡ程度になるよう設計されたものにおいては、運転時が比較的明確に認識できることから、その効果も容易に理解できよう。
【００４６】
更に本実施の形態では、制御手段４は空気ポンプ３の回転数のＮｔ２とＮｔ４間の移行を瞬時に切換制御しているが、回転数の移行は緩やかに変化させても目的とする効果を奏することは言うまでも無い。
【００４７】
又更に本実施の形態では、制御手段４は空気ポンプ３の回転数の定格回転数を基準にして低めの回転数に変化させることで報知するようにしているが、定格回転数より高い回転数に変更することによる運転音の変化で報知することも有効である。
【００４８】
本発明に記載したように、防振構成手段７の固有振動数Ｆｓと空気ポンプ３の回転数Ｎｔからなる回転周波数Ｆｔとの大きさの関係を意識することで、今後の酸素富化機の設計で運転音や振動低減を検討するときに極めて有用になるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように本発明による酸素富化機は、運転時の騒音・振動を低減しつつ運転状態の変化を使用者に確実に報知可能であることから、家庭用のみならず例えば業務時間に支障を来たす心配をすること無くなく使用できるため、企業へも積極的に導入可能となり今後酸素富化空気吸引効果をより多くの機会・場所・施設等で利用可能にできるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態における酸素富化機の制御ブロック図
【図２】同実施の形態における防振構成手段の概観図
【図３】同実施の形態における酸素富化機の外観図
【図４】同実施の形態における酸素富化機の使用状態例を示す外観図
【図５】同実施の形態における防振構成手段の振動に関わる特性グラフ
【図６】同実施の形態における酸素富化機の運転動作例を示すグラフ
【符号の説明】
【００５１】
１ 本体
２ 酸素富化手段
３ 吸引送風手段（空気ポンプ）
４ 制御手段
５ 吐出部（マウス）
６ チューブ
７ 防振構成手段
８ 表示手段（ＬＥＤ）
９ 二次電池
１０ 電動機（インバータモータ）
１１ ポンプ手段
１２ 防振バネ
１３ バース材（板金）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素富化手段と、前記酸素富化手段からの酸素富化空気を吐出部より吐出させる吸引送風手段と、前記吸引送風手段の運転回転数Ｎｔを制御可能な制御手段と、前記吸引送風手段の運転動作または回転動作によって発生する振動を吸収・制振するバネおよび／またはゴム弾性体から成る防振構成手段とを備えた酸素富化機であって、前記制御手段は運転動作を変更するときおよび／または所定時間経過毎におよび／または運転モードを変更するときおよび／または消費可能な電力源の電圧に応じて、前記吸引送風手段の回転数Ｎｔを変更設定可能な構成とした酸素富化機。
【請求項２】
酸素富化手段と、前記酸素富化手段からの酸素富化空気を吐出部より吐出させる吸引送風手段と、前記吸引送風手段の運転回転数Ｎｔを制御可能な制御手段と、前記吸引送風手段の運転動作または回転動作によって発生する振動を吸収・制振するバネおよび／またはゴム弾性体から成る防振構成手段とを備えた酸素富化機であって、前記制御手段は吸引送風手段の回転周波数Ｆｔと前記防振手段の固有振動周波数Ｆｓとの関係がＦｔ＞３・Ｆｓとなるように前記吸引送風手段の回転数Ｎｔを設定可能な構成とした酸素富化機。
【請求項３】
制御手段は、吸引送風手段の運転開始時および／または運転停止時に第１所定時間だけＦｔ＜３・Ｆｓとなるよう吸引送風手段の回転数Ｎｔを設定する構成とした請求項２記載の酸素富化機。
【請求項４】
吸引送風手段は、電動機がインバータモータでありポンプ手段がシングルヘッドのピストン方式ポンプで構成されている請求項２又は３記載の酸素富化機。
【請求項５】
機器の消費可能な電力源は充電可能な二次電池であり、制御手段は前記二次電池の電圧が第１所定電圧以下になるとＦｔ＜３・Ｆｓとなるよう吸引送風手段の回転数Ｎｔを設定する構成とした請求項２〜４のいずれか１項記載の酸素富化機。
【請求項６】
制御手段はＦｔ＜３・Ｆｓとなるよう吸引送風手段の回転数Ｎｔを設定することで酸素富化機本体および／または防振手段を振動させ、前記振動および／または前記振動によって発生する振動音を発生させる構成とした請求項２〜５のいずれか１項記載の酸素富化機。
【請求項７】
制御手段は、吸引送風手段の回転数Ｎｔを第２所定時間Ｆｔ＜３・Ｆｓとなるよう設定すると共に第３所定時間Ｆｔ＞３・Ｆｓと設定し更に前記第２所定時間と前記第３所定時間を所定周期毎に切換えながら運転させる構成とした請求項２〜６のいずれか１項記載の酸素富化機。
【請求項８】
制御手段は、吸引送風手段の運転開始時の第４所定時間および運転停止時の第５所定時間にはＦｔ＜３・Ｆｓとなるよう前記吸引送風手段の回転数Ｎｔを設定する構成とした請求項３〜７のいずれか１項記載の酸素富化機。
【請求項９】
制御手段で駆動され使用者に報知可能な表示手段を備え、制御手段は吸引送風手段の回転数ＮｔをＦｔ＜３・Ｆｓとなるよう設定すると共に前記表示手段の表示内容を変更する構成とした請求項３〜８のいずれか１項記載の酸素富化機。
【請求項１０】
制御手段がＦｔ＞３・Ｆｓと設定する吸引送風手段の回転数Ｎｔは、約１９００〜２４００ｒｐｍ好ましくは約２０００〜２２００ｒｐｍである請求項３〜９記載の酸素富化機。
【請求項１】
酸素富化手段と、前記酸素富化手段からの酸素富化空気を吐出部より吐出させる吸引送風手段と、前記吸引送風手段の運転回転数Ｎｔを制御可能な制御手段と、前記吸引送風手段の運転動作または回転動作によって発生する振動を吸収・制振するバネおよび／またはゴム弾性体から成る防振構成手段とを備えた酸素富化機であって、前記制御手段は運転動作を変更するときおよび／または所定時間経過毎におよび／または運転モードを変更するときおよび／または消費可能な電力源の電圧に応じて、前記吸引送風手段の回転数Ｎｔを変更設定可能な構成とした酸素富化機。
【請求項２】
酸素富化手段と、前記酸素富化手段からの酸素富化空気を吐出部より吐出させる吸引送風手段と、前記吸引送風手段の運転回転数Ｎｔを制御可能な制御手段と、前記吸引送風手段の運転動作または回転動作によって発生する振動を吸収・制振するバネおよび／またはゴム弾性体から成る防振構成手段とを備えた酸素富化機であって、前記制御手段は吸引送風手段の回転周波数Ｆｔと前記防振手段の固有振動周波数Ｆｓとの関係がＦｔ＞３・Ｆｓとなるように前記吸引送風手段の回転数Ｎｔを設定可能な構成とした酸素富化機。
【請求項３】
制御手段は、吸引送風手段の運転開始時および／または運転停止時に第１所定時間だけＦｔ＜３・Ｆｓとなるよう吸引送風手段の回転数Ｎｔを設定する構成とした請求項２記載の酸素富化機。
【請求項４】
吸引送風手段は、電動機がインバータモータでありポンプ手段がシングルヘッドのピストン方式ポンプで構成されている請求項２又は３記載の酸素富化機。
【請求項５】
機器の消費可能な電力源は充電可能な二次電池であり、制御手段は前記二次電池の電圧が第１所定電圧以下になるとＦｔ＜３・Ｆｓとなるよう吸引送風手段の回転数Ｎｔを設定する構成とした請求項２〜４のいずれか１項記載の酸素富化機。
【請求項６】
制御手段はＦｔ＜３・Ｆｓとなるよう吸引送風手段の回転数Ｎｔを設定することで酸素富化機本体および／または防振手段を振動させ、前記振動および／または前記振動によって発生する振動音を発生させる構成とした請求項２〜５のいずれか１項記載の酸素富化機。
【請求項７】
制御手段は、吸引送風手段の回転数Ｎｔを第２所定時間Ｆｔ＜３・Ｆｓとなるよう設定すると共に第３所定時間Ｆｔ＞３・Ｆｓと設定し更に前記第２所定時間と前記第３所定時間を所定周期毎に切換えながら運転させる構成とした請求項２〜６のいずれか１項記載の酸素富化機。
【請求項８】
制御手段は、吸引送風手段の運転開始時の第４所定時間および運転停止時の第５所定時間にはＦｔ＜３・Ｆｓとなるよう前記吸引送風手段の回転数Ｎｔを設定する構成とした請求項３〜７のいずれか１項記載の酸素富化機。
【請求項９】
制御手段で駆動され使用者に報知可能な表示手段を備え、制御手段は吸引送風手段の回転数ＮｔをＦｔ＜３・Ｆｓとなるよう設定すると共に前記表示手段の表示内容を変更する構成とした請求項３〜８のいずれか１項記載の酸素富化機。
【請求項１０】
制御手段がＦｔ＞３・Ｆｓと設定する吸引送風手段の回転数Ｎｔは、約１９００〜２４００ｒｐｍ好ましくは約２０００〜２２００ｒｐｍである請求項３〜９記載の酸素富化機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１３１４３０（Ｐ２００６−１３１４３０Ａ）
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３１８９６５（Ｐ２００４−３１８９６５）
【出願日】平成１６年１１月２日（２００４．１１．２）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月２日（２００４．１１．２）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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