酸素富化機
【課題】酸素富化空気を凝縮して得られた凝縮水を、安全で、衛生的でかつ迅速に処理できる酸素富化機を提供する。
【解決手段】酸素富化空気を生成する酸素富化膜ユニット２と、周囲の空気を酸素富化膜ユニット２を通して吸引するポンプ１０と、酸素富化膜ユニット２で得られた酸素富化空気を凝縮する凝縮器２３と、凝縮器２３で発生する凝縮水と酸素富化空気を分離させる水分離器（図示せず）と、水分離器から排出される凝縮水を受ける水受け皿２８と、水受け皿２８に設けられ凝縮水を霧状にする霧発生装置２９と、水分離器で水分が低減された酸素富化空気を本体１外に吐出する吐出口部３７を備えたもので、熱源や繊維を使用することなく凝縮水を霧状にすることで、火災等の危険性がなく、内部での菌繁殖という安全衛生面での問題もなく、凝縮水を迅速に排出処理することができる。
【解決手段】酸素富化空気を生成する酸素富化膜ユニット２と、周囲の空気を酸素富化膜ユニット２を通して吸引するポンプ１０と、酸素富化膜ユニット２で得られた酸素富化空気を凝縮する凝縮器２３と、凝縮器２３で発生する凝縮水と酸素富化空気を分離させる水分離器（図示せず）と、水分離器から排出される凝縮水を受ける水受け皿２８と、水受け皿２８に設けられ凝縮水を霧状にする霧発生装置２９と、水分離器で水分が低減された酸素富化空気を本体１外に吐出する吐出口部３７を備えたもので、熱源や繊維を使用することなく凝縮水を霧状にすることで、火災等の危険性がなく、内部での菌繁殖という安全衛生面での問題もなく、凝縮水を迅速に排出処理することができる。
【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提供する酸素富化機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の酸素富化機としては、本体と、この本体内に設けた酸素富化膜と、この酸素富化膜に空気を供給する送風手段Ａと、前記送風手段Ａから供給される空気の一部を前記酸素富化膜を通して吸引して酸素濃度の高い空気、いわゆる酸素富化空気を生成させるポンプから成る酸素富化手段と、前記酸素富化手段により生成された酸素富化空気を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器で発生する凝縮水と酸素富化空気を分離させる水分離器と、前記水分離器から排出された凝縮水を受ける水受け皿を備え、水受け皿に溜まった凝縮水を、熱源を用いて、あるいは繊維素材に浸透させて蒸発させる方法等で処理するようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６２−０８３３０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら前記従来の酸素富化機の構成においては、前記凝縮器で発生する凝縮水と酸素富化空気を前記水分離器で分離し、水分離器から排出されて水受け皿に溜まった凝縮水を、熱源を用いて蒸発させる方法では、火災等の安全性の問題があり、また、凝縮水を繊維素材に浸透させて蒸発させる方法では、蒸発速度が遅く、また、繊維素材上で雑菌が繁殖するという安全衛生面上の問題や、繊維素材そのものが時間経過により劣化する等の課題があった。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、火災等の安全性の問題、あるいは本体内部での菌繁殖という安全衛生面での問題等がなく、凝縮水を迅速に排出処理できる酸素富化機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の酸素富化機は、酸素富化空気を生成する酸素富化手段を内蔵した本体と、前記酸素富化手段の周囲の空気を前記酸素富化手段を通して吸引する吸引手段と、前記酸素富化手段で得られた酸素富化空気を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器で発生する凝縮水と前記酸素富化空気を分離させる水分離器と、前記水分離器から排出される前記凝縮水を受ける水受け皿と、前記水受け皿に設けられ前記凝縮水を霧状にする霧発生装置と、前記水分離器で水分が低減された前記酸素富化空気を本体外に吐出する吐出口部を備えたもので、熱源を使用することなく凝縮水を霧状にすることで、火災等の危険性がなく、また、本体内部での菌繁殖という安全衛生面での問題もなく、しかも水受け皿に溜まった凝縮水を迅速に排出処理することができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の酸素富化機は、火災等の安全上の問題や、本体内部での雑菌繁殖という安全衛生面上の問題等がなく、凝縮水を迅速に外部に排出することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
第１の発明は、酸素富化空気を生成する酸素富化手段を内蔵した本体と、前記酸素富化手段の周囲の空気を前記酸素富化手段を通して吸引する吸引手段と、前記酸素富化手段で得られた酸素富化空気を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器で発生する凝縮水と前記酸素富化空気を分離させる水分離器と、前記水分離器から排出される前記凝縮水を受ける水受け皿と、前記水受け皿に設けられ前記凝縮水を霧状にする霧発生装置と、前記水分離器で水分が低減された前記酸素富化空気を本体外に吐出する吐出口部を備えたもので、熱源を使用することなく凝縮水を霧状にすることで、火災等の危険性がなく、また、本体内部での菌繁殖という安全衛生面での問題もなく、しかも水受け皿に溜まった凝縮水を迅速に排出処理することができる。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明の酸素富化機に、外気を吸引しそれを酸素富化手段に供給する送風手段Ａと、内部が前記送風手段Ａと連通すると共に前記吸引手段を内包する外壁を設け、前記外壁に、前記吸引手段の周囲の空気を外部に排出するための送風手段Ｂを設けたもので、酸素富化手段の周囲を通過した外気で吸引手段が冷却されるので、吸引手段の温度の異常上昇を防止し、吸引手段を常に正常に動作させることができると共に、冷却風が必要な他の構成部品にも利用できる。
【０００９】
第３の発明は、特に、第２の発明の送風手段Ｂで発生する風を、本体に設けた本体排気口に案内する導風手段を備えたもので、酸素富化手段の周囲を通過し、吸引手段を冷却した空気を、排気風が不要な他の構成部品に流れ込むことなく排気口まで案内し、確実に外部に排出することができる。
【００１０】
第４の発明は、特に、第３の発明の導風手段の風通路内に凝縮器を配したもので、送風手段Ｂにより排出された空気が導風手段内の凝縮器に送風されるため、凝縮器の温度過上昇を防止し、酸素富化空気を確実に凝縮することができる。
【００１１】
第５の発明は、特に、第３または第４の発明の霧発生装置で霧状にした凝縮水を導風手段の風通路内に排出するようにしたもので、霧状の凝縮水が他の構成部品に流れ込むことが無く、しかも、霧状の凝縮水が導風手段で送風手段Ｂによる排気風と混じって、外部に効率よく排出され、しかも複数の送風手段を必要としないため、省スペース化、低コスト化を実現することができる。
【００１２】
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って本発明が限定されるものではない。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における酸素富化機の背面から見た断面図、図２は、同酸素富化機の要部断面図、図３は、同酸素富化機の側面からみた断面図、図４は、同酸素富化機の天面からみた断面図、図５（ａ）は、同酸素富化機の天面からみた本体下部断面図、（ｂ）は、同酸素富化機の天面からみた要部断面図、図６は、同酸素富化機の酸素富化膜ユニットを構成するモジュールの分解斜視図、図７（ａ）は、同モジュールの組み立て状態を示す斜視図、（ｂ）は、同酸素富化膜ユニットの斜視図である。
【００１４】
図１〜図７において、本体１の内部には、酸素濃度の高い空気、いわゆる酸素富化空気を発生する酸素富化手段として酸素富化膜ユニット２が設けられている。前記酸素富化膜ユニット２は、有機高分子の平膜より構成され、前記平膜を通過する分子の速度の差を利用するもので、前記平膜は、空気中の窒素に比べ酸素をよく通すため、比較的高い酸素濃度の空気、いわゆる酸素富化空気が得られる。通常の空気の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膜ユニット２を通過後の酸素富化空気の酸素が占める割合は約４０％（窒素約６０％）となる。
【００１５】
酸素富化膜ユニット２は、図６、図７に示す如く、メッシュ構造のフレーム３の両側面に略長方形の酸素富化膜４を貼って両膜間を通路としたモジュール５を、複数枚積層した略直方体のユニット構造となっており、フレーム３の通路内を後述の吸引手段であるポンプ１０で吸引することにより、酸素富化膜４の周辺を流れる空気の一部が酸素富化膜４を通過してフレーム３の通路内に入りこみ、酸素富化空気が得られ、この得られた酸素富化空気を酸素富化膜ユニット２の唯一の排出口であるユニット排出口６から集中排気している。本実施の形態では、２個の酸素富化膜ユニット２を配置している。
【００１６】
本体１は、本体外壁１ａで覆われており、本体１の内部には、本体１の背面に設けた吸気口７から本体１内に外気を吸引し、酸素富化膜ユニット２に送った後、酸素富化膜４を通過しフレーム３の通路内に吸引される空気以外の外気をポンプ１０へ送風するためのモーターファン等からなる送風手段Ａ９が設けられている。
【００１７】
送風手段Ａ９は、酸素富化膜ユニット２の下流側で、ポンプ１０を内包する外壁となる消音外壁８の上面に設けられ、消音外壁８で囲まれた内部と連通している。ここで、本体１内に外気を吸入する吸気口７には、ＨＥＰＡフィルター３８が設けられており、外気を導入する際に、前記ＨＥＰＡフィルター３８により、０．３ミクロン以上の粒子を９９．７％以上除去できるように構成されている。
【００１８】
ポンプ１０は、本体１内の酸素富化膜ユニット２の下方に設けられ、回転軸１０ａの両端に冷却用のファン１０ｂを有している。ポンプ１０から発生する音を外部へできるだけ漏らさないようするために、ポンプ１０を囲うように消音外壁８が設けられ、その消音外壁８の内側面には防音シート１１を貼り付けている。
【００１９】
送風手段Ａ９により、酸素富化膜４を通過しフレーム３の通路内に吸引された空気を除いた外気がポンプ１０に送風され同ポンプ１０が冷却される。さらに、ポンプ１０を囲う消音外壁８の側面に送風手段Ｂ２２が設けられ、ポンプ１０へ送風された外気を消音外壁８外側へ排出するようにしている。
【００２０】
ポンプ１０は、酸素富化膜４を通過した後の酸素富化空気を、連結管Ａ１４を通り上流側の消音パイプＡ１２を介した後、連結管Ｂ１５を通り、ポンプ１０へ送り込まれ、排出した後、連結管Ｃ１６を通り、下流側の消音パイプＢ１３を介した後、連結管Ｄ１７を通り、酸素富化空気を凝縮する凝縮器２３を介した後、連結管Ｅ１８を通り、前記凝縮器２３で発生した凝縮水３９と酸素富化空気を分離する水分離器２４を介した後、連結管Ｆ１９を通り、酸素富化空気内の菌を排除するフィルターを有した除菌装置２５を介した後、連結管Ｇ２０を通り、酸素富化空気の流量を表示し、かつ流量調整つまみ２６ａを有した流量計２６を介した後、連結管Ｈ２１を通り、本体１の前面に設けられた吐出口部３７に送り、さらに吐出口部３７と連結され、使用者に酸素富化空気を提供するカニューラ等の酸素富化空気吐出手段（図示なし）に送り込んでいる。ここで、上流側の消音パイプＡ１２には酸素富化空気の通路内の圧力状態を把握するための圧力センサ（図示せず）を取り付けられている。
【００２１】
凝縮器２３は、酸素富化空気が通る銅管２３ａを、図１に示すように繰り返し折り曲げて形成したものであり、銅管２３ａの温度と酸素富化空気の温度の差を利用して、酸素富化空気を凝縮させている。水分離器２４は、凝縮器２３からの酸素富化空気と凝縮水を取り入れる吸入口２４ａと、凝縮水を排出する水排出口２４ｂと、凝縮水と分離された酸素富化空気を排出する空気排出口２４ｃを有している。
【００２２】
水分離器２４の水排出口２４ｂには多孔フィルター２７を設けており、水排出口２４ｂからの酸素富化空気の排出を若干量にしながら、凝縮水３９を都度排出可能な構成としている。また、この多孔フィルター２７を設けた水排出口２４ｂは、酸素富化空気通路の折り曲り等で発生する水分離器２４内の圧力上昇を防止する役割もある。そして、水分離器２４の水排出口２４ｂから排出された凝縮水３９は、水分離器２４の下部に設けた水受け皿２８に溜まる構成となっている。
【００２３】
水受け皿２８には、超音波で凝縮水を霧状にする霧発生装置２９と凝縮水３９の水位を検知する感知装置３０を設けている。本実施の形態では、感知装置３０として電極３０ａを用いており、凝縮水３９の水位が所定の位置まで上昇し電極３０ａの下端に達すると感知装置３０が反応するしくみとなっている。ここで、霧発生装置２９は、凝縮水３９を装置内に取り入れ、凝縮水を超音波で霧状にし、霧状態となった凝縮水を霧排出口２９ａから排出する。
【００２４】
凝縮器２３は、消音外壁８に固定された導風手段３５内に固定され、この導風手段３５は、送風手段Ｂ２２により排出された空気を本体排気口３４へ案内する役割がある。導風手段３５の底部に、霧発生装置２９で発生する霧状の凝縮水を導風手段３５内へ取り入れるための取入口３５ａを設けている。
【００２５】
また、ポンプ１０は、防振材３１を介して本体１の底部に取り付けられている。ポンプ１０には、酸素富化膜４の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が用いられている。
【００２６】
また、本体１は、その移動性を高めるため、ストッパー機能を有するキャスター３２を底面に設けている。ストッパーを動作した場合、本体１は移動不可状態となり、ストッパーを解除した場合、本体１は移動可能状態となる。
【００２７】
本体１の上部には制御ユニット３３が設けられ、本体１の正面には操作手段である運転スイッチ（図示せず）、運転時間設定ボタン（図示せず）、設定された運転時間あるいは通電状態を表示する報知手段である表示ランプ（図示せず）を設けてある。表示ランプは、本体１の運転操作が前記運転スイッチによって操作された時に点灯表示する表示手段で、本実施の形態ではＬＥＤで構成してある。ＬＥＤなどの発光体が発する光によって本体１の運転操作が操作手段によって操作されたかどうか明確に判別できるものである。
【００２８】
制御ユニット３３には、停電状態や酸素富化機の電源コード（図示せず）がコンセントにつながっていないなどの異常状況、酸素富化空気通路内の異常な圧力上昇が前記圧力センサで検知された場合、酸素富化空気通路内に設けられた酸素センサ（図示せず）で酸素富化空気の大幅な濃度低下等の異常状態を報知する報知手段である音・音声発生部（図示せず）を設けている。
【００２９】
以上のように構成された酸素富化機について、以下にその動作、作用を説明する。
【００３０】
運転時間設定ボタンを操作して、酸素富化機の希望の運転時間を設定し、運転スイッチを入れると、送風手段Ａ９、送風手段Ｂ２２、ポンプ１０の運転が開始し、本体１の背面に設けた吸気口７より外気が吸引され、酸素富化ユニット２の周囲を通過し、ポンプ１０を冷却し、導風手段３５内に配された凝縮器２３の銅管２３ａを冷却した後、本体排気口３４より、本体１の外に排出される。ポンプ１０の運転により、酸素富化膜ユニット２の周囲の空気の一部が、酸素富化膜ユニット２内に吸引され、そこで酸素濃度の高い空気、すなわち酸素富化空気が生成され、その酸素富化空気は、連結管Ａ１４、消音パイプＡ１２、連結管Ｂ１５、ポンプ１０、連結管１６、消音パイプＢ１３、連結管Ｄ１７、凝縮器２３の銅管２３ａ、連結管Ｅ１８、水分離器２４、連結管Ｆ１９、除菌装置２５、連結管Ｇ２０、流量計２６、連結管Ｈ２１を経て吐出口部３７に達し、さらに酸素富化空気吐出手段に至り使用者に酸素富化空気が提供される。
【００３１】
ポンプ１０が連続運転されると、ポンプ１０の温度が上昇し、これを通過する酸素富化空気の温度も上昇する。酸素富化膜ユニット２は、空気中の酸素を優先的に透過させるが同時に水分も優先的に透過するため酸素富化空気の湿度は高い。そして、温度、湿度共に高い酸素富化空気が、外気で冷やされている銅管２３ａに流入すると、温度の高い酸素富化空気と冷たい銅管２３ａとの温度差により、酸素富化空気中の水分が凝縮され、酸素富化空気と共に凝縮水が水分離器２４に流入する。
【００３２】
水分離器２４に流入した凝縮水は、水排出口２４ｂから多孔フィルター２７を通って、水受け皿２８に滴下し、そこに溜まり、一方除湿された酸素富化空気は、水分離器２４の上部に設けた空気排出口２４ｃから排出される。
【００３３】
水受け皿２８に溜まった凝縮水の水位が所定の位置まで上昇し、それを感知装置３０が検知すると、霧発生装置２９の運転が開始する。そして霧発生装置２９により、霧状になった凝縮水は、霧排出口２９ａから導風手段３５内に放出され、送風手段Ａ９、送風手段Ｂ２２による排気風に混じって、本体排気口３４より外部に排出される。ポンプ１０は、ファン１０ｂによっても冷却されるようになっている。
【００３４】
以上のように、本実施の形態によれば、酸素富化空気中の水分の除去を、熱源を使用せず行うものなので、火災等のような危険性が無く安全であり、また、本体１内部での菌の繁殖という安全衛生面での問題もなく、さらに水分離器２４から排出されて水受け皿２８に溜まる凝縮水３９を迅速に排出処理することができる。
【００３５】
また、水受け皿２８に溜まった凝縮水３９を霧発生装置２９で霧状にするので、凝縮水３９を排気風と共に迅速に排出処理することができる。
【００３６】
また、酸素富化膜ユニット２の下方に配されポンプ１０を内包する消音外壁８に送風手段Ｂ２２を設けたことにより、酸素富化膜ユニット２の周囲の空気を効率よく排出し、ポンプ１０の温度の異常上昇を防止し、ポンプ１０を常に正常に動作させことができると共に、他の構成部品の冷却用にも使用できる。
【００３７】
また、送風手段Ｂ２２で発生する風を本体排気口３４に案内する導風手段３５を備えたことにより、酸素富化膜ユニット２の周囲を通り、ポンプ１０、銅管２３ａを冷却した空気が、排気風に晒される必要のない他の構成部品に流れ込むことなく本体排気口３４まで案内され、排出される。
【００３８】
また、導風手段３５の風通路内に凝縮器２３を設けているので、凝縮器２３は効果的に冷却され、酸素富化空気中の水分の凝縮が効率よく行われ、しかも凝縮器２３の温度が異常に上昇するのを防止することができる。
【００３９】
また、水受け皿２８に溜まった凝縮水３９が霧発生装置２９で霧状態として導風手段３５の風通路内に流れ込むようにしているので、霧状態の凝縮水３９が他の構成部品に流れ込むことがなく、ポンプ１０を冷却した排出風と共に本体排気口３４まで確実に案内され、外部に排出することができる。
【００４０】
また、消音外壁８に設けた送風手段Ｂ２２は、酸素富化膜ユニット２の周囲を通りポンプ１０を冷却した空気を、導風手段３５内の凝縮器２３へ送風すると共に、霧発生装置２９で霧状にされ導風手段３５内に流れ込む凝縮水３９と共に外部へ排出するようにしているので、複数の送風手段を必要とせず、省スペース化、低コスト化を実現することができる。
【００４１】
また、水受け皿２８の水位を検知する感知装置３０を備えたので、水受け皿２８に溜まった凝縮水３９の量に応じて、霧発生装置２９を動作させることも可能である。例えば、運転初期時に、感知装置３０で水受け皿２８内の凝縮水３９がある水位以下と判断した時に、霧発生装置２９を動作させないようにすることで、省エネルギー化を実現することができる。そして、感知装置３０で水受け皿２８の凝縮水３９がある水位以上と判断した場合、霧発生装置２９を動作させて、凝縮水３９を霧状態にして外部へ排出するようにすれば、水受け皿２８から凝縮水３９が溢れて、本体１内に流れ込むことが無く、凝縮水３９の排出等のメンテナスも不要である。
【００４２】
また、本実施の形態では、凝縮器２３を銅管２３ａを繰り返し折り曲げて形成したが、ペルチェ素子等の電子冷却素子を用いて、酸素富化空気を凝縮するようにしても良い。
【００４３】
さらに、本実施の形態では、溜まった凝縮水の水位を検知する感知装置３０を水受け皿２８に設けたが、水受け皿２８近傍の他の箇所に取り付けても良い。また、感知装置３０に設けた水位の検知手段として、本実施の形態では電極３０ａを用いたが、超音波、光素子（ＰＳＤ等）等を用いた距離検知装置を使用しても良い。
【００４４】
また、本実施の形態では、霧状態の凝縮水３９を排気風と共に排出するようにしているが、霧状態の凝縮水３９を専用に排出する排出経路（図示せず）と排出口（図示せず）を設けて、霧状態の凝縮水３９だけを外部に排出するようにしても良い。
【００４５】
また、本実施の形態では、酸素富化膜ユニット２を２個配置しているが、より高性能の酸素富化膜ユニット２を使用することで、１個のみの配置とすることも可能である。
【００４６】
さらに、本実施の形態では、凝縮水３９を、霧発生装置２９を使用して霧状にしたが、霧発生装置以外の高周波数振動素子等を使用した霧発生装置を使用しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上のように、本発明にかかる酸素富化機は、酸素富化空気から分離された凝縮水の処理に熱源や繊維を使用していないので、異常過熱や火災等の危険性が無く、しかも本体内部での菌繁殖という安全衛生面での問題もなく、迅速に凝縮水を外部に排出することができるもので、内部で凝縮水、結露水などが発生する冷蔵庫等の他の家庭電化機器への用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態1における酸素富化機を背面から見た断面図
【図２】同、酸素富化機の要部断面図
【図３】同、酸素富化機を側面からみた断面図
【図４】同、酸素富化機を天面からみた断面図
【図５】（ａ）同酸素富化機の天面からみた本体下部断面図（ｂ）同酸素富化機の天面からみた要部断面図
【図６】同酸素富化機の酸素富化膜ユニットを構成するモジュールの分解斜視図
【図７】（ａ）同モジュールの組み立て状態を示す斜視図（ｂ）同酸素富化膜ユニットの斜視図
【符号の説明】
【００４９】
１ 本体
２ 酸素富化膜ユニット（酸素富化手段）
８ 消音外壁（外壁）
９ 送風手段Ａ
１０ ポンプ（吸引手段）
２２ 送風手段Ｂ
２３ 凝縮器
２４ 水分離器
２８ 水受け皿
２９ 霧発生装置
３０ 感知装置
３４ 本体排気口
３５ 導風手段
３７ 吐出口部
３９ 凝縮水
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素富化空気を使用者に提供する酸素富化機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の酸素富化機としては、本体と、この本体内に設けた酸素富化膜と、この酸素富化膜に空気を供給する送風手段Ａと、前記送風手段Ａから供給される空気の一部を前記酸素富化膜を通して吸引して酸素濃度の高い空気、いわゆる酸素富化空気を生成させるポンプから成る酸素富化手段と、前記酸素富化手段により生成された酸素富化空気を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器で発生する凝縮水と酸素富化空気を分離させる水分離器と、前記水分離器から排出された凝縮水を受ける水受け皿を備え、水受け皿に溜まった凝縮水を、熱源を用いて、あるいは繊維素材に浸透させて蒸発させる方法等で処理するようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６２−０８３３０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら前記従来の酸素富化機の構成においては、前記凝縮器で発生する凝縮水と酸素富化空気を前記水分離器で分離し、水分離器から排出されて水受け皿に溜まった凝縮水を、熱源を用いて蒸発させる方法では、火災等の安全性の問題があり、また、凝縮水を繊維素材に浸透させて蒸発させる方法では、蒸発速度が遅く、また、繊維素材上で雑菌が繁殖するという安全衛生面上の問題や、繊維素材そのものが時間経過により劣化する等の課題があった。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、火災等の安全性の問題、あるいは本体内部での菌繁殖という安全衛生面での問題等がなく、凝縮水を迅速に排出処理できる酸素富化機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の酸素富化機は、酸素富化空気を生成する酸素富化手段を内蔵した本体と、前記酸素富化手段の周囲の空気を前記酸素富化手段を通して吸引する吸引手段と、前記酸素富化手段で得られた酸素富化空気を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器で発生する凝縮水と前記酸素富化空気を分離させる水分離器と、前記水分離器から排出される前記凝縮水を受ける水受け皿と、前記水受け皿に設けられ前記凝縮水を霧状にする霧発生装置と、前記水分離器で水分が低減された前記酸素富化空気を本体外に吐出する吐出口部を備えたもので、熱源を使用することなく凝縮水を霧状にすることで、火災等の危険性がなく、また、本体内部での菌繁殖という安全衛生面での問題もなく、しかも水受け皿に溜まった凝縮水を迅速に排出処理することができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の酸素富化機は、火災等の安全上の問題や、本体内部での雑菌繁殖という安全衛生面上の問題等がなく、凝縮水を迅速に外部に排出することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
第１の発明は、酸素富化空気を生成する酸素富化手段を内蔵した本体と、前記酸素富化手段の周囲の空気を前記酸素富化手段を通して吸引する吸引手段と、前記酸素富化手段で得られた酸素富化空気を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器で発生する凝縮水と前記酸素富化空気を分離させる水分離器と、前記水分離器から排出される前記凝縮水を受ける水受け皿と、前記水受け皿に設けられ前記凝縮水を霧状にする霧発生装置と、前記水分離器で水分が低減された前記酸素富化空気を本体外に吐出する吐出口部を備えたもので、熱源を使用することなく凝縮水を霧状にすることで、火災等の危険性がなく、また、本体内部での菌繁殖という安全衛生面での問題もなく、しかも水受け皿に溜まった凝縮水を迅速に排出処理することができる。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明の酸素富化機に、外気を吸引しそれを酸素富化手段に供給する送風手段Ａと、内部が前記送風手段Ａと連通すると共に前記吸引手段を内包する外壁を設け、前記外壁に、前記吸引手段の周囲の空気を外部に排出するための送風手段Ｂを設けたもので、酸素富化手段の周囲を通過した外気で吸引手段が冷却されるので、吸引手段の温度の異常上昇を防止し、吸引手段を常に正常に動作させることができると共に、冷却風が必要な他の構成部品にも利用できる。
【０００９】
第３の発明は、特に、第２の発明の送風手段Ｂで発生する風を、本体に設けた本体排気口に案内する導風手段を備えたもので、酸素富化手段の周囲を通過し、吸引手段を冷却した空気を、排気風が不要な他の構成部品に流れ込むことなく排気口まで案内し、確実に外部に排出することができる。
【００１０】
第４の発明は、特に、第３の発明の導風手段の風通路内に凝縮器を配したもので、送風手段Ｂにより排出された空気が導風手段内の凝縮器に送風されるため、凝縮器の温度過上昇を防止し、酸素富化空気を確実に凝縮することができる。
【００１１】
第５の発明は、特に、第３または第４の発明の霧発生装置で霧状にした凝縮水を導風手段の風通路内に排出するようにしたもので、霧状の凝縮水が他の構成部品に流れ込むことが無く、しかも、霧状の凝縮水が導風手段で送風手段Ｂによる排気風と混じって、外部に効率よく排出され、しかも複数の送風手段を必要としないため、省スペース化、低コスト化を実現することができる。
【００１２】
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って本発明が限定されるものではない。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における酸素富化機の背面から見た断面図、図２は、同酸素富化機の要部断面図、図３は、同酸素富化機の側面からみた断面図、図４は、同酸素富化機の天面からみた断面図、図５（ａ）は、同酸素富化機の天面からみた本体下部断面図、（ｂ）は、同酸素富化機の天面からみた要部断面図、図６は、同酸素富化機の酸素富化膜ユニットを構成するモジュールの分解斜視図、図７（ａ）は、同モジュールの組み立て状態を示す斜視図、（ｂ）は、同酸素富化膜ユニットの斜視図である。
【００１４】
図１〜図７において、本体１の内部には、酸素濃度の高い空気、いわゆる酸素富化空気を発生する酸素富化手段として酸素富化膜ユニット２が設けられている。前記酸素富化膜ユニット２は、有機高分子の平膜より構成され、前記平膜を通過する分子の速度の差を利用するもので、前記平膜は、空気中の窒素に比べ酸素をよく通すため、比較的高い酸素濃度の空気、いわゆる酸素富化空気が得られる。通常の空気の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膜ユニット２を通過後の酸素富化空気の酸素が占める割合は約４０％（窒素約６０％）となる。
【００１５】
酸素富化膜ユニット２は、図６、図７に示す如く、メッシュ構造のフレーム３の両側面に略長方形の酸素富化膜４を貼って両膜間を通路としたモジュール５を、複数枚積層した略直方体のユニット構造となっており、フレーム３の通路内を後述の吸引手段であるポンプ１０で吸引することにより、酸素富化膜４の周辺を流れる空気の一部が酸素富化膜４を通過してフレーム３の通路内に入りこみ、酸素富化空気が得られ、この得られた酸素富化空気を酸素富化膜ユニット２の唯一の排出口であるユニット排出口６から集中排気している。本実施の形態では、２個の酸素富化膜ユニット２を配置している。
【００１６】
本体１は、本体外壁１ａで覆われており、本体１の内部には、本体１の背面に設けた吸気口７から本体１内に外気を吸引し、酸素富化膜ユニット２に送った後、酸素富化膜４を通過しフレーム３の通路内に吸引される空気以外の外気をポンプ１０へ送風するためのモーターファン等からなる送風手段Ａ９が設けられている。
【００１７】
送風手段Ａ９は、酸素富化膜ユニット２の下流側で、ポンプ１０を内包する外壁となる消音外壁８の上面に設けられ、消音外壁８で囲まれた内部と連通している。ここで、本体１内に外気を吸入する吸気口７には、ＨＥＰＡフィルター３８が設けられており、外気を導入する際に、前記ＨＥＰＡフィルター３８により、０．３ミクロン以上の粒子を９９．７％以上除去できるように構成されている。
【００１８】
ポンプ１０は、本体１内の酸素富化膜ユニット２の下方に設けられ、回転軸１０ａの両端に冷却用のファン１０ｂを有している。ポンプ１０から発生する音を外部へできるだけ漏らさないようするために、ポンプ１０を囲うように消音外壁８が設けられ、その消音外壁８の内側面には防音シート１１を貼り付けている。
【００１９】
送風手段Ａ９により、酸素富化膜４を通過しフレーム３の通路内に吸引された空気を除いた外気がポンプ１０に送風され同ポンプ１０が冷却される。さらに、ポンプ１０を囲う消音外壁８の側面に送風手段Ｂ２２が設けられ、ポンプ１０へ送風された外気を消音外壁８外側へ排出するようにしている。
【００２０】
ポンプ１０は、酸素富化膜４を通過した後の酸素富化空気を、連結管Ａ１４を通り上流側の消音パイプＡ１２を介した後、連結管Ｂ１５を通り、ポンプ１０へ送り込まれ、排出した後、連結管Ｃ１６を通り、下流側の消音パイプＢ１３を介した後、連結管Ｄ１７を通り、酸素富化空気を凝縮する凝縮器２３を介した後、連結管Ｅ１８を通り、前記凝縮器２３で発生した凝縮水３９と酸素富化空気を分離する水分離器２４を介した後、連結管Ｆ１９を通り、酸素富化空気内の菌を排除するフィルターを有した除菌装置２５を介した後、連結管Ｇ２０を通り、酸素富化空気の流量を表示し、かつ流量調整つまみ２６ａを有した流量計２６を介した後、連結管Ｈ２１を通り、本体１の前面に設けられた吐出口部３７に送り、さらに吐出口部３７と連結され、使用者に酸素富化空気を提供するカニューラ等の酸素富化空気吐出手段（図示なし）に送り込んでいる。ここで、上流側の消音パイプＡ１２には酸素富化空気の通路内の圧力状態を把握するための圧力センサ（図示せず）を取り付けられている。
【００２１】
凝縮器２３は、酸素富化空気が通る銅管２３ａを、図１に示すように繰り返し折り曲げて形成したものであり、銅管２３ａの温度と酸素富化空気の温度の差を利用して、酸素富化空気を凝縮させている。水分離器２４は、凝縮器２３からの酸素富化空気と凝縮水を取り入れる吸入口２４ａと、凝縮水を排出する水排出口２４ｂと、凝縮水と分離された酸素富化空気を排出する空気排出口２４ｃを有している。
【００２２】
水分離器２４の水排出口２４ｂには多孔フィルター２７を設けており、水排出口２４ｂからの酸素富化空気の排出を若干量にしながら、凝縮水３９を都度排出可能な構成としている。また、この多孔フィルター２７を設けた水排出口２４ｂは、酸素富化空気通路の折り曲り等で発生する水分離器２４内の圧力上昇を防止する役割もある。そして、水分離器２４の水排出口２４ｂから排出された凝縮水３９は、水分離器２４の下部に設けた水受け皿２８に溜まる構成となっている。
【００２３】
水受け皿２８には、超音波で凝縮水を霧状にする霧発生装置２９と凝縮水３９の水位を検知する感知装置３０を設けている。本実施の形態では、感知装置３０として電極３０ａを用いており、凝縮水３９の水位が所定の位置まで上昇し電極３０ａの下端に達すると感知装置３０が反応するしくみとなっている。ここで、霧発生装置２９は、凝縮水３９を装置内に取り入れ、凝縮水を超音波で霧状にし、霧状態となった凝縮水を霧排出口２９ａから排出する。
【００２４】
凝縮器２３は、消音外壁８に固定された導風手段３５内に固定され、この導風手段３５は、送風手段Ｂ２２により排出された空気を本体排気口３４へ案内する役割がある。導風手段３５の底部に、霧発生装置２９で発生する霧状の凝縮水を導風手段３５内へ取り入れるための取入口３５ａを設けている。
【００２５】
また、ポンプ１０は、防振材３１を介して本体１の底部に取り付けられている。ポンプ１０には、酸素富化膜４の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が用いられている。
【００２６】
また、本体１は、その移動性を高めるため、ストッパー機能を有するキャスター３２を底面に設けている。ストッパーを動作した場合、本体１は移動不可状態となり、ストッパーを解除した場合、本体１は移動可能状態となる。
【００２７】
本体１の上部には制御ユニット３３が設けられ、本体１の正面には操作手段である運転スイッチ（図示せず）、運転時間設定ボタン（図示せず）、設定された運転時間あるいは通電状態を表示する報知手段である表示ランプ（図示せず）を設けてある。表示ランプは、本体１の運転操作が前記運転スイッチによって操作された時に点灯表示する表示手段で、本実施の形態ではＬＥＤで構成してある。ＬＥＤなどの発光体が発する光によって本体１の運転操作が操作手段によって操作されたかどうか明確に判別できるものである。
【００２８】
制御ユニット３３には、停電状態や酸素富化機の電源コード（図示せず）がコンセントにつながっていないなどの異常状況、酸素富化空気通路内の異常な圧力上昇が前記圧力センサで検知された場合、酸素富化空気通路内に設けられた酸素センサ（図示せず）で酸素富化空気の大幅な濃度低下等の異常状態を報知する報知手段である音・音声発生部（図示せず）を設けている。
【００２９】
以上のように構成された酸素富化機について、以下にその動作、作用を説明する。
【００３０】
運転時間設定ボタンを操作して、酸素富化機の希望の運転時間を設定し、運転スイッチを入れると、送風手段Ａ９、送風手段Ｂ２２、ポンプ１０の運転が開始し、本体１の背面に設けた吸気口７より外気が吸引され、酸素富化ユニット２の周囲を通過し、ポンプ１０を冷却し、導風手段３５内に配された凝縮器２３の銅管２３ａを冷却した後、本体排気口３４より、本体１の外に排出される。ポンプ１０の運転により、酸素富化膜ユニット２の周囲の空気の一部が、酸素富化膜ユニット２内に吸引され、そこで酸素濃度の高い空気、すなわち酸素富化空気が生成され、その酸素富化空気は、連結管Ａ１４、消音パイプＡ１２、連結管Ｂ１５、ポンプ１０、連結管１６、消音パイプＢ１３、連結管Ｄ１７、凝縮器２３の銅管２３ａ、連結管Ｅ１８、水分離器２４、連結管Ｆ１９、除菌装置２５、連結管Ｇ２０、流量計２６、連結管Ｈ２１を経て吐出口部３７に達し、さらに酸素富化空気吐出手段に至り使用者に酸素富化空気が提供される。
【００３１】
ポンプ１０が連続運転されると、ポンプ１０の温度が上昇し、これを通過する酸素富化空気の温度も上昇する。酸素富化膜ユニット２は、空気中の酸素を優先的に透過させるが同時に水分も優先的に透過するため酸素富化空気の湿度は高い。そして、温度、湿度共に高い酸素富化空気が、外気で冷やされている銅管２３ａに流入すると、温度の高い酸素富化空気と冷たい銅管２３ａとの温度差により、酸素富化空気中の水分が凝縮され、酸素富化空気と共に凝縮水が水分離器２４に流入する。
【００３２】
水分離器２４に流入した凝縮水は、水排出口２４ｂから多孔フィルター２７を通って、水受け皿２８に滴下し、そこに溜まり、一方除湿された酸素富化空気は、水分離器２４の上部に設けた空気排出口２４ｃから排出される。
【００３３】
水受け皿２８に溜まった凝縮水の水位が所定の位置まで上昇し、それを感知装置３０が検知すると、霧発生装置２９の運転が開始する。そして霧発生装置２９により、霧状になった凝縮水は、霧排出口２９ａから導風手段３５内に放出され、送風手段Ａ９、送風手段Ｂ２２による排気風に混じって、本体排気口３４より外部に排出される。ポンプ１０は、ファン１０ｂによっても冷却されるようになっている。
【００３４】
以上のように、本実施の形態によれば、酸素富化空気中の水分の除去を、熱源を使用せず行うものなので、火災等のような危険性が無く安全であり、また、本体１内部での菌の繁殖という安全衛生面での問題もなく、さらに水分離器２４から排出されて水受け皿２８に溜まる凝縮水３９を迅速に排出処理することができる。
【００３５】
また、水受け皿２８に溜まった凝縮水３９を霧発生装置２９で霧状にするので、凝縮水３９を排気風と共に迅速に排出処理することができる。
【００３６】
また、酸素富化膜ユニット２の下方に配されポンプ１０を内包する消音外壁８に送風手段Ｂ２２を設けたことにより、酸素富化膜ユニット２の周囲の空気を効率よく排出し、ポンプ１０の温度の異常上昇を防止し、ポンプ１０を常に正常に動作させことができると共に、他の構成部品の冷却用にも使用できる。
【００３７】
また、送風手段Ｂ２２で発生する風を本体排気口３４に案内する導風手段３５を備えたことにより、酸素富化膜ユニット２の周囲を通り、ポンプ１０、銅管２３ａを冷却した空気が、排気風に晒される必要のない他の構成部品に流れ込むことなく本体排気口３４まで案内され、排出される。
【００３８】
また、導風手段３５の風通路内に凝縮器２３を設けているので、凝縮器２３は効果的に冷却され、酸素富化空気中の水分の凝縮が効率よく行われ、しかも凝縮器２３の温度が異常に上昇するのを防止することができる。
【００３９】
また、水受け皿２８に溜まった凝縮水３９が霧発生装置２９で霧状態として導風手段３５の風通路内に流れ込むようにしているので、霧状態の凝縮水３９が他の構成部品に流れ込むことがなく、ポンプ１０を冷却した排出風と共に本体排気口３４まで確実に案内され、外部に排出することができる。
【００４０】
また、消音外壁８に設けた送風手段Ｂ２２は、酸素富化膜ユニット２の周囲を通りポンプ１０を冷却した空気を、導風手段３５内の凝縮器２３へ送風すると共に、霧発生装置２９で霧状にされ導風手段３５内に流れ込む凝縮水３９と共に外部へ排出するようにしているので、複数の送風手段を必要とせず、省スペース化、低コスト化を実現することができる。
【００４１】
また、水受け皿２８の水位を検知する感知装置３０を備えたので、水受け皿２８に溜まった凝縮水３９の量に応じて、霧発生装置２９を動作させることも可能である。例えば、運転初期時に、感知装置３０で水受け皿２８内の凝縮水３９がある水位以下と判断した時に、霧発生装置２９を動作させないようにすることで、省エネルギー化を実現することができる。そして、感知装置３０で水受け皿２８の凝縮水３９がある水位以上と判断した場合、霧発生装置２９を動作させて、凝縮水３９を霧状態にして外部へ排出するようにすれば、水受け皿２８から凝縮水３９が溢れて、本体１内に流れ込むことが無く、凝縮水３９の排出等のメンテナスも不要である。
【００４２】
また、本実施の形態では、凝縮器２３を銅管２３ａを繰り返し折り曲げて形成したが、ペルチェ素子等の電子冷却素子を用いて、酸素富化空気を凝縮するようにしても良い。
【００４３】
さらに、本実施の形態では、溜まった凝縮水の水位を検知する感知装置３０を水受け皿２８に設けたが、水受け皿２８近傍の他の箇所に取り付けても良い。また、感知装置３０に設けた水位の検知手段として、本実施の形態では電極３０ａを用いたが、超音波、光素子（ＰＳＤ等）等を用いた距離検知装置を使用しても良い。
【００４４】
また、本実施の形態では、霧状態の凝縮水３９を排気風と共に排出するようにしているが、霧状態の凝縮水３９を専用に排出する排出経路（図示せず）と排出口（図示せず）を設けて、霧状態の凝縮水３９だけを外部に排出するようにしても良い。
【００４５】
また、本実施の形態では、酸素富化膜ユニット２を２個配置しているが、より高性能の酸素富化膜ユニット２を使用することで、１個のみの配置とすることも可能である。
【００４６】
さらに、本実施の形態では、凝縮水３９を、霧発生装置２９を使用して霧状にしたが、霧発生装置以外の高周波数振動素子等を使用した霧発生装置を使用しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上のように、本発明にかかる酸素富化機は、酸素富化空気から分離された凝縮水の処理に熱源や繊維を使用していないので、異常過熱や火災等の危険性が無く、しかも本体内部での菌繁殖という安全衛生面での問題もなく、迅速に凝縮水を外部に排出することができるもので、内部で凝縮水、結露水などが発生する冷蔵庫等の他の家庭電化機器への用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態1における酸素富化機を背面から見た断面図
【図２】同、酸素富化機の要部断面図
【図３】同、酸素富化機を側面からみた断面図
【図４】同、酸素富化機を天面からみた断面図
【図５】（ａ）同酸素富化機の天面からみた本体下部断面図（ｂ）同酸素富化機の天面からみた要部断面図
【図６】同酸素富化機の酸素富化膜ユニットを構成するモジュールの分解斜視図
【図７】（ａ）同モジュールの組み立て状態を示す斜視図（ｂ）同酸素富化膜ユニットの斜視図
【符号の説明】
【００４９】
１ 本体
２ 酸素富化膜ユニット（酸素富化手段）
８ 消音外壁（外壁）
９ 送風手段Ａ
１０ ポンプ（吸引手段）
２２ 送風手段Ｂ
２３ 凝縮器
２４ 水分離器
２８ 水受け皿
２９ 霧発生装置
３０ 感知装置
３４ 本体排気口
３５ 導風手段
３７ 吐出口部
３９ 凝縮水
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素富化空気を生成する酸素富化手段を内蔵した本体と、前記酸素富化手段の周囲の空気を前記酸素富化手段を通して吸引する吸引手段と、前記酸素富化手段で得られた酸素富化空気を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器で発生する凝縮水と前記酸素富化空気を分離させる水分離器と、前記水分離器から排出される前記凝縮水を受ける水受け皿と、前記水受け皿に設けられ前記凝縮水を霧状にする霧発生装置と、前記水分離器で水分が低減された前記酸素富化空気を本体外に吐出する吐出口部を備えた酸素富化機。
【請求項２】
外気を吸引しそれを酸素富化手段に供給する送風手段Ａと、内部が前記送風手段Ａと連通すると共に吸引手段を内包する外壁を設け、前記外壁に、前記吸引手段の周囲の空気を外部に排出するための送風手段Ｂを設けた請求項１に記載の酸素富化機。
【請求項３】
送風手段Ｂで発生する風を、本体に設けた本体排気口に案内する導風手段を備えた請求項２に記載の酸素富化機。
【請求項４】
導風手段の風通路内に凝縮器を配した請求項３に記載の酸素富化機。
【請求項５】
霧発生装置で霧状にした凝縮水を導風手段の風通路内に排出するようにした請求項３または４に記載の酸素富化機。
【請求項１】
酸素富化空気を生成する酸素富化手段を内蔵した本体と、前記酸素富化手段の周囲の空気を前記酸素富化手段を通して吸引する吸引手段と、前記酸素富化手段で得られた酸素富化空気を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器で発生する凝縮水と前記酸素富化空気を分離させる水分離器と、前記水分離器から排出される前記凝縮水を受ける水受け皿と、前記水受け皿に設けられ前記凝縮水を霧状にする霧発生装置と、前記水分離器で水分が低減された前記酸素富化空気を本体外に吐出する吐出口部を備えた酸素富化機。
【請求項２】
外気を吸引しそれを酸素富化手段に供給する送風手段Ａと、内部が前記送風手段Ａと連通すると共に吸引手段を内包する外壁を設け、前記外壁に、前記吸引手段の周囲の空気を外部に排出するための送風手段Ｂを設けた請求項１に記載の酸素富化機。
【請求項３】
送風手段Ｂで発生する風を、本体に設けた本体排気口に案内する導風手段を備えた請求項２に記載の酸素富化機。
【請求項４】
導風手段の風通路内に凝縮器を配した請求項３に記載の酸素富化機。
【請求項５】
霧発生装置で霧状にした凝縮水を導風手段の風通路内に排出するようにした請求項３または４に記載の酸素富化機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２１２１８０（Ｐ２００６−２１２１８０Ａ）
【公開日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２７５７７（Ｐ２００５−２７５７７）
【出願日】平成１７年２月３日（２００５．２．３）
【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８月１７日（２００６．８．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月３日（２００５．２．３）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]