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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024079030
(43)【公開日】2024-06-11
(54)【発明の名称】三方弁及び酸素濃縮装置
(51)【国際特許分類】
F16K 27/00 20060101AFI20240604BHJP
A61M 16/10 20060101ALI20240604BHJP
F16K 11/048 20060101ALI20240604BHJP
F16K 7/17 20060101ALI20240604BHJP
【ＦＩ】
F16K27/00 D
A61M16/10 B
F16K11/048 Z
F16K7/17 C
【審査請求】有
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022191721
(22)【出願日】2022-11-30
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2024-05-29
(71)【出願人】
【識別番号】000002853
【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000280
【氏名又は名称】弁理士法人サンクレスト国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】藤原 猛
【テーマコード（参考）】
3H051
3H067
【Ｆターム（参考）】
3H051AA08
3H051BB02
3H051BB10
3H051CC01
3H051FF11
3H051FF15
3H067AA03
3H067CC32
3H067EC22
3H067GG03
3H067GG25
(57)【要約】
【課題】従来に比べて小型軽量の三方弁及び酸素濃縮装置を提供する。
【解決手段】三方弁１０は、給気ポート７１と、給気通路７５と、排気ポート７２と、排気通路７６と、給排気ポート７３，７４と、給排気通路７７，７８と、弁室５１，弁室５２と、を含む流路が形成されるマニホールド５０と、弁室５１，５２に収容され、給気ポート７１と給排気通路７７，７８とが連通する第１位置Ｐ１、又は排気ポート７２と給排気通路７７，７８とが連通する第２位置Ｐ２に変位可能な弁体２３，弁体２４と、弁体２３，２４の位置を第１位置Ｐ１又は第２位置Ｐ２に切り替えるパイロット機構３０と、を備え、マニホールド５０が、複数の板状のマニホールド部材６０を板厚方向に積層して構成される。
【選択図】図１
【解決手段】三方弁１０は、給気ポート７１と、給気通路７５と、排気ポート７２と、排気通路７６と、給排気ポート７３，７４と、給排気通路７７，７８と、弁室５１，弁室５２と、を含む流路が形成されるマニホールド５０と、弁室５１，５２に収容され、給気ポート７１と給排気通路７７，７８とが連通する第１位置Ｐ１、又は排気ポート７２と給排気通路７７，７８とが連通する第２位置Ｐ２に変位可能な弁体２３，弁体２４と、弁体２３，２４の位置を第１位置Ｐ１又は第２位置Ｐ２に切り替えるパイロット機構３０と、を備え、マニホールド５０が、複数の板状のマニホールド部材６０を板厚方向に積層して構成される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１ポートと、前記第１ポートに繋がる第１通路と、第２ポートと、前記第２ポートに繋がる第２通路と、第３ポートと、前記第３ポートに繋がる第３通路と、前記第１通路、前記第２通路及び前記第３通路に連通する弁室と、を含む流路が形成されるマニホールドと、
前記弁室に収容され、前記第１ポート及び前記第３ポートが連通する第１位置、又は前記第２ポート及び前記第３ポートが連通する第２位置に変位可能な弁体と、
前記弁体の位置を前記第１位置又は前記第２位置に切り替える切替機構と、を備え、
前記マニホールドが、
複数の板状のマニホールド部材を板厚方向に積層して構成される、三方弁。
前記弁室に収容され、前記第１ポート及び前記第３ポートが連通する第１位置、又は前記第２ポート及び前記第３ポートが連通する第２位置に変位可能な弁体と、
前記弁体の位置を前記第１位置又は前記第２位置に切り替える切替機構と、を備え、
前記マニホールドが、
複数の板状のマニホールド部材を板厚方向に積層して構成される、三方弁。
【請求項2】
前記マニホールドに形成される前記流路が、第１の前記弁室である第１弁室と、第２の前記弁室である第２弁室と、前記第１弁室と前記第２弁室とを連通し前記第１通路に接続される第１連通路と、前記第１弁室と前記第２弁室とを連通し前記第２通路に接続される第２連通路と、前記第１弁室側の前記第３ポートである第１弁室側第３ポートと、前記第１弁室側の前記第３通路である第１弁室側第３通路と、前記第２弁室側の前記第３ポートである第２弁室側第３ポートと、前記第２弁室側の前記第３通路である第２弁室側第３通路と、を含み、
前記弁体が、第１の前記弁体である第１弁体と、第２の前記弁体である第２弁体と、を含み、
前記第１弁室に前記第１弁体が収容されると共に、前記第２弁室に前記第２弁体が収容される、請求項１に記載の三方弁。
前記弁体が、第１の前記弁体である第１弁体と、第２の前記弁体である第２弁体と、を含み、
前記第１弁室に前記第１弁体が収容されると共に、前記第２弁室に前記第２弁体が収容される、請求項１に記載の三方弁。
【請求項3】
前記第１連通路及び／又は前記第２連通路は、隣接する前記マニホールド部材同士の境界面の凹みにより形成される、請求項２に記載の三方弁。
【請求項4】
前記マニホールドに形成される前記流路が、前記第１弁室と連通する第１パイロット通路と、前記第２弁室と連通する第２パイロット通路と、前記第１パイロット通路又は前記第２パイロット通路と前記第１通路とを連通する第３パイロット通路と、をさらに含み、
前記第１弁体が、前記第１パイロット通路を介して前記第１弁室に供給される流体の圧力によって変形可能な第１ダイヤフラム及び第２ダイヤフラムをさらに有し、
前記第２弁体が、前記第２パイロット通路を介して前記第２弁室に供給される流体の圧力によって変形可能な第３ダイヤフラム及び第４ダイヤフラムをさらに有し、
前記切替機構が、パイロット弁により構成され、前記パイロット弁によって、前記第３パイロット通路の連通先を前記第１パイロット通路又は前記第２パイロット通路の何れか一方に切り替えて、前記第１ダイヤフラム及び前記第２ダイヤフラムと、前記第３ダイヤフラム及び前記第４ダイヤフラムとの変形によって、前記第１弁体又は前記第２弁体の何れか一方を前記第１位置に位置させると共に、前記第１弁体及び前記第２弁体のうちの他方を前記第２位置に位置させる、請求項２又は請求項３に記載の三方弁。
前記第１弁体が、前記第１パイロット通路を介して前記第１弁室に供給される流体の圧力によって変形可能な第１ダイヤフラム及び第２ダイヤフラムをさらに有し、
前記第２弁体が、前記第２パイロット通路を介して前記第２弁室に供給される流体の圧力によって変形可能な第３ダイヤフラム及び第４ダイヤフラムをさらに有し、
前記切替機構が、パイロット弁により構成され、前記パイロット弁によって、前記第３パイロット通路の連通先を前記第１パイロット通路又は前記第２パイロット通路の何れか一方に切り替えて、前記第１ダイヤフラム及び前記第２ダイヤフラムと、前記第３ダイヤフラム及び前記第４ダイヤフラムとの変形によって、前記第１弁体又は前記第２弁体の何れか一方を前記第１位置に位置させると共に、前記第１弁体及び前記第２弁体のうちの他方を前記第２位置に位置させる、請求項２又は請求項３に記載の三方弁。
【請求項5】
前記マニホールドに形成される前記流路が、
前記第１パイロット通路又は前記第２パイロット通路と前記第２通路とを連通する第４パイロット通路をさらに含み、
前記パイロット弁が、前記第４パイロット通路の連通先を前記第１パイロット通路又は前記第２パイロット通路の何れか一方に切り替えて、前記第１ダイヤフラム及び前記第２ダイヤフラム、又は、前記第３ダイヤフラム及び前記第４ダイヤフラムを変形させる、請求項４に記載の三方弁。
前記第１パイロット通路又は前記第２パイロット通路と前記第２通路とを連通する第４パイロット通路をさらに含み、
前記パイロット弁が、前記第４パイロット通路の連通先を前記第１パイロット通路又は前記第２パイロット通路の何れか一方に切り替えて、前記第１ダイヤフラム及び前記第２ダイヤフラム、又は、前記第３ダイヤフラム及び前記第４ダイヤフラムを変形させる、請求項４に記載の三方弁。
【請求項6】
前記第１弁体が、第１連結ロッド、前記第１連結ロッドの一端部に連結された前記第１ダイヤフラム、前記第１連結ロッドの他端部に連結された前記第２ダイヤフラム、前記第１ダイヤフラムに設けられた第１弁部、前記第２ダイヤフラムに設けられた第２弁部、を備え、
前記第２弁体が、第２連結ロッド、前記第２連結ロッドの一端部に連結された前記第３ダイヤフラム、前記第２連結ロッドの他端部に連結された前記第４ダイヤフラム、前記第３ダイヤフラムに設けられた第３弁部、前記第４ダイヤフラムに設けられた第４弁部、を備え、
前記第１弁室が、前記第１ダイヤフラムを収容する第１室、前記第２ダイヤフラムを収容する第２室、前記第１室及び前記第２室を連通し前記第１連結ロッドを収容する第１連通孔、前記第１連通孔の前記第１室側の端部に形成され前記第１弁部と対向する第１弁座、前記第１連通孔の前記第２室側の端部に形成され前記第２弁部と対向する第２弁座、を有し、
前記第２弁室が、前記第３ダイヤフラムを収容する第３室、前記第４ダイヤフラムを収容する第４室、前記第３室及び前記第４室を連通し前記第２連結ロッドを収容する第２連通孔、前記第２連通孔の前記第３室側の端部に形成され前記第３弁部と対向する第３弁座、前記第２連通孔の前記第４室側の端部に形成され前記第４弁部と対向する第４弁座、を有し、
前記第１連通路が、前記第２室及び前記第４室を連通し、
前記第２連通路が、前記第１室及び前記第３室を連通し、
前記第３パイロット通路が、前記第１連通路を介して前記第１通路と連通し、
前記第４パイロット通路が、前記第２連通路を介して前記第２通路と連通する、請求項４に記載の三方弁。
前記第２弁体が、第２連結ロッド、前記第２連結ロッドの一端部に連結された前記第３ダイヤフラム、前記第２連結ロッドの他端部に連結された前記第４ダイヤフラム、前記第３ダイヤフラムに設けられた第３弁部、前記第４ダイヤフラムに設けられた第４弁部、を備え、
前記第１弁室が、前記第１ダイヤフラムを収容する第１室、前記第２ダイヤフラムを収容する第２室、前記第１室及び前記第２室を連通し前記第１連結ロッドを収容する第１連通孔、前記第１連通孔の前記第１室側の端部に形成され前記第１弁部と対向する第１弁座、前記第１連通孔の前記第２室側の端部に形成され前記第２弁部と対向する第２弁座、を有し、
前記第２弁室が、前記第３ダイヤフラムを収容する第３室、前記第４ダイヤフラムを収容する第４室、前記第３室及び前記第４室を連通し前記第２連結ロッドを収容する第２連通孔、前記第２連通孔の前記第３室側の端部に形成され前記第３弁部と対向する第３弁座、前記第２連通孔の前記第４室側の端部に形成され前記第４弁部と対向する第４弁座、を有し、
前記第１連通路が、前記第２室及び前記第４室を連通し、
前記第２連通路が、前記第１室及び前記第３室を連通し、
前記第３パイロット通路が、前記第１連通路を介して前記第１通路と連通し、
前記第４パイロット通路が、前記第２連通路を介して前記第２通路と連通する、請求項４に記載の三方弁。
【請求項7】
前記マニホールドは、
前記第１連通孔及び前記第２連通孔の軸線方向が、前記複数のマニホールド部材の積層方向に対して平行であり、
前記第１室、前記第２室、前記第３室、前記第４室、前記第１連通孔、及び前記第２連通孔が、
２以上の前記マニホールド部材にわたって形成される、請求項６に記載の三方弁。
前記第１連通孔及び前記第２連通孔の軸線方向が、前記複数のマニホールド部材の積層方向に対して平行であり、
前記第１室、前記第２室、前記第３室、前記第４室、前記第１連通孔、及び前記第２連通孔が、
２以上の前記マニホールド部材にわたって形成される、請求項６に記載の三方弁。
【請求項8】
空気中の酸素濃度よりも高濃度の酸素を含む高濃度酸素を生成すると共に、生成した高濃度酸素を供給する酸素濃縮装置であって、
空気に含まれる窒素又は酸素の吸着及び吸着した窒素又は酸素の脱離が可能な吸着材と、
前記吸着材を収容する第１吸着筒及び第２吸着筒と、
高濃度酸素の原料となる空気を前記第１吸着筒及び前記第２吸着筒に供給する給気管と、
生成された高濃度酸素を前記第１吸着筒及び前記第２吸着筒から排気する排気管と、
前記第１吸着筒又は前記第２吸着筒を交互に選択し、選択した一方を前記給気管に接続すると同時に、他方を前記排気管に接続する切替弁と、を備え、
前記切替弁が、請求項４に記載の前記三方弁で構成される、酸素濃縮装置。
空気に含まれる窒素又は酸素の吸着及び吸着した窒素又は酸素の脱離が可能な吸着材と、
前記吸着材を収容する第１吸着筒及び第２吸着筒と、
高濃度酸素の原料となる空気を前記第１吸着筒及び前記第２吸着筒に供給する給気管と、
生成された高濃度酸素を前記第１吸着筒及び前記第２吸着筒から排気する排気管と、
前記第１吸着筒又は前記第２吸着筒を交互に選択し、選択した一方を前記給気管に接続すると同時に、他方を前記排気管に接続する切替弁と、を備え、
前記切替弁が、請求項４に記載の前記三方弁で構成される、酸素濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、三方弁及びこれを備えた酸素濃縮装置に関する。
【背景技術】
【0002】
空気中の酸素濃度よりも高濃度の酸素を含む高濃度酸素を生成してユーザに供給する酸素濃縮装置が知られている。酸素濃縮装置は、例えば肺に疾患を有し当該肺の機能が低下している患者（ユーザ）が酸素療法を行う場合に使用する。
【0003】
従来の酸素濃縮装置では、２本の吸着筒の加圧・排気サイクルを制御する制御弁として、三方弁が用いられている。酸素濃縮装置に用いられる三方弁としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。特許文献１に開示された三方弁は、内部パイロット式の三方弁である。内部パイロット式三方弁は、連結ロッド及びダイヤフラムを含む弁体、弁体を収容する空間及び空気の流路が内部に形成されたマニホールド、パイロット圧の印加先を切り替えるパイロット弁等を備えており、パイロット圧によって弁体を移動させて、２本の吸着筒に連通する流路を加圧側及び排気側に切り替えるように構成される。なお、特許文献１に開示された三方弁は、２つの三方弁を連結し一体とした構造を有する二連三方弁である（以下、内部パイロット式二連三方弁とも称する）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２０－１６８０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
一般的に、酸素濃縮装置等の各種装置は、更なる小型軽量化を望まれる場合が多い。しかしながら、前記三方弁を有する装置においては、三方弁の大きさ及び重量が、当該装置の更なる小型軽量化を阻害する要因となる場合があった。
【0006】
本開示は、従来に比べて小型軽量の三方弁及び酸素濃縮装置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】
【0007】
（１）本開示の三方弁は、第１ポートと、前記第１ポートに繋がる第１通路と、第２ポートと、前記第２ポートに繋がる第２通路と、第３ポートと、前記第３ポートに繋がる第３通路と、前記第１通路、前記第２通路及び前記第３通路に連通する弁室と、を含む流路が形成されるマニホールドと、前記弁室に収容され、前記第１ポート及び前記第３ポートが連通する第１位置、又は前記第２ポート及び前記第３ポートが連通する第２位置に変位可能な弁体と、前記弁体の位置を前記第１位置又は前記第２位置に切り替える切替機構と、を備え、前記マニホールドが、複数の板状のマニホールド部材を板厚方向に積層して構成される。
【0008】
本開示の三方弁によれば、積層構造を有するマニホールドを採用することによって、マニホールド内の各流路を構成する通路の断面形状を円形以外にすることが可能となり、マニホールド内の空間効率（マニホールドの体積に対するマニホールド内に確保すべき空間の比率）を高めることができる。これにより、三方弁の小型軽量化を図ることができる。
【0009】
（２）本開示の前記（１）の三方弁は、前記マニホールドに形成される前記流路が、第１の前記弁室である第１弁室と、第２の前記弁室である第２弁室と、前記第１弁室と前記第２弁室とを連通し前記第１通路に接続される第１連通路と、前記第１弁室と前記第２弁室とを連通し前記第２通路に接続される第２連通路と、前記第１弁室側の前記第３ポートである第１弁室側第３ポートと、前記第１弁室側の前記第３通路である第１弁室側第３通路と、前記第２弁室側の前記第３ポートである第２弁室側第３ポートと、前記第２弁室側の前記第３通路である第２弁室側第３通路と、を含み、前記弁体が、第１の前記弁体である第１弁体と、第２の前記弁体である第２弁体と、を含み、前記第１弁室に前記第１弁体が収容されると共に、前記第２弁室に前記第２弁体が収容されると好ましい。
【0010】
この場合、三方弁が二連三方弁である場合に小型軽量化を図ることができる。
【0011】
（３）本開示の前記（２）の三方弁において、前記第１連通路及び／又は前記第２連通路は、隣接する前記マニホールド部材同士の境界面の凹みにより形成されると好ましい。
【0012】
この場合、マニホールドを積層構造とすることによって、第１連通路及び第２連通路をマニホールド部材の境界部分に形成することができる。これにより、マニホールド内の空間効率を高めて、マニホールドを小型化することができる。
【0013】
（４）本開示の前記（２）又は（３）の三方弁において、前記マニホールドに形成される前記流路が、前記第１弁室と連通する第１パイロット通路と、前記第２弁室と連通する第２パイロット通路と、前記第１パイロット通路又は前記第２パイロット通路と前記第１通路とを連通する第３パイロット通路と、をさらに含み、前記第１弁体が、前記第１パイロット通路を介して前記第１弁室に供給される流体の圧力によって変形可能な第１ダイヤフラム及び第２ダイヤフラムをさらに有し、前記第２弁体が、前記第２パイロット通路を介して前記第２弁室に供給される流体の圧力によって変形可能な第３ダイヤフラム及び第４ダイヤフラムをさらに有し、前記切替機構が、パイロット弁により構成され、前記パイロット弁によって、前記第３パイロット通路の連通先を前記第１パイロット通路又は前記第２パイロット通路の何れか一方に切り替えて、前記第１ダイヤフラム及び前記第２ダイヤフラムと、前記第３ダイヤフラム及び前記第４ダイヤフラムとの変形によって、前記第１弁体又は前記第２弁体の何れか一方を前記第１位置に位置させると共に、前記第１弁体及び前記第２弁体のうちの他方を前記第２位置に位置させると好ましい。
【0014】
この場合、三方弁がパイロット圧で作動するパイロット式三方弁である場合に、小型軽量化を図ることができる。
【0015】
（５）本開示の前記（４）の三方弁において、前記マニホールドに形成される前記流路が、前記第１パイロット通路又は前記第２パイロット通路と前記第２通路とを連通する第４パイロット通路をさらに含み、前記パイロット弁が、前記第４パイロット通路の連通先を前記第１パイロット通路又は前記第２パイロット通路の何れか一方に切り替えて、前記第１ダイヤフラム及び前記第２ダイヤフラム、又は、前記第３ダイヤフラム及び前記第４ダイヤフラムを変形させると好ましい。
【0016】
この場合、第２ポートから吸引排気を行う場合に、第１弁体及び第２弁体の動作の確実性を高めることができる。
【0017】
（６）本開示の前記（４）の三方弁において、前記第１弁体が、第１連結ロッド、前記第１連結ロッドの一端部に連結された前記第１ダイヤフラム、前記第１連結ロッドの他端部に連結された前記第２ダイヤフラム、前記第１ダイヤフラムに設けられた第１弁部、前記第２ダイヤフラムに設けられた第２弁部、を備え、前記第２弁体が、第２連結ロッド、前記第２連結ロッドの一端部に連結された前記第３ダイヤフラム、前記第２連結ロッドの他端部に連結された前記第４ダイヤフラム、前記第３ダイヤフラムに設けられた第３弁部、前記第４ダイヤフラムに設けられた第４弁部、を備え、前記第１弁室が、前記第１ダイヤフラムを収容する第１室、前記第２ダイヤフラムを収容する第２室、前記第１室及び前記第２室を連通し前記第１連結ロッドを収容する第１連通孔、前記第１連通孔の前記第１室側の端部に形成され前記第１弁部と対向する第１弁座、前記第１連通孔の前記第２室側の端部に形成され前記第２弁部と対向する第２弁座、を有し、前記第２弁室が、前記第３ダイヤフラムを収容する第３室、前記第４ダイヤフラムを収容する第４室、前記第３室及び前記第４室を連通し前記第２連結ロッドを収容する第２連通孔、前記第２連通孔の前記第３室側の端部に形成され前記第３弁部と対向する第３弁座、前記第２連通孔の前記第４室側の端部に形成され前記第４弁部と対向する第４弁座、を有し、前記第１連通路が、前記第２室及び前記第４室を連通し、前記第２連通路が、前記第１室及び前記第３室を連通し、前記第３パイロット通路が、前記第１連通路を介して前記第１通路と連通し、前記第４パイロット通路が、前記第２連通路を介して前記第２通路と連通すると好ましい。
【0018】
この場合、三方弁が内部パイロット式二連三方弁である場合に、小型軽量化を図ることができる。
【0019】
（７）本開示の前記（６）の三方弁において、前記マニホールドは、前記第１連通孔及び前記第２連通孔の軸線方向が、前記複数のマニホールド部材の積層方向に対して平行であり、前記第１室、前記第２室、前記第３室、前記第４室、前記第１連通孔、及び前記第２連通孔が、２以上の前記マニホールド部材にわたって形成されると好ましい。
【0020】
この場合、積層構造を有するマニホールドを用いて、内部パイロット式二連三方弁を構成することができる。これにより、内部パイロット式二連三方弁を小型軽量化することができる。
【0021】
（８）本開示の酸素濃縮装置は、空気中の酸素濃度よりも高濃度の酸素を含む高濃度酸素を生成すると共に、生成した高濃度酸素を供給する酸素濃縮装置であって、空気に含まれる窒素又は酸素の吸着及び吸着した窒素又は酸素の脱離が可能な吸着材と、前記吸着材を収容する第１吸着筒及び第２吸着筒と、高濃度酸素の原料となる空気を前記第１吸着筒及び前記第２吸着筒に供給する給気管と、生成された高濃度酸素を前記第１吸着筒及び前記第２吸着筒から排気する排気管と、前記第１吸着筒又は前記第２吸着筒を交互に選択し、選択した一方を前記給気管に接続すると同時に、他方を前記排気管に接続する切替弁と、を備え、前記切替弁が、前記（４）に記載の三方弁で構成される。
【0022】
この場合、酸素濃縮装置の小型軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本開示の三方弁（第１実施形態）を示す断面模式図である。
【図2】本開示の三方弁（第１実施形態）を示す斜視模式図である。
【図3A】第１三方弁における第１マニホールド部材を示す上面図である。
【図3B】第１三方弁における第１マニホールド部材を示す下面図である。
【図3C】第１三方弁における第１マニホールド部材を示す後面図である。
【図4A】第１三方弁における第２マニホールド部材を示す上面図である。
【図4B】第１三方弁における第２マニホールド部材を示す下面図である。
【図5A】第１三方弁における第３マニホールド部材を示す上面図である。
【図5B】第１三方弁における第３マニホールド部材を示す下面図である。
【図6A】第１三方弁における第４マニホールド部材を示す上面図である。
【図6B】第１三方弁における第４マニホールド部材を示す下面図である。
【図7A】本開示の三方弁の動作（第１モード）の説明図である。
【図7B】本開示の三方弁の動作（第２モード）の説明図である。
【図8】本開示の三方弁（第２実施形態）を示す断面模式図である。
【図9】本開示の三方弁（第２実施形態）を示す斜視模式図である。
【図10A】第２三方弁における第１マニホールド部材を示す上面図である。
【図10B】第２三方弁における第１マニホールド部材を示す下面図である。
【図10C】第２三方弁における第１マニホールド部材を示す後面図である。
【図11A】第２三方弁における第２マニホールド部材を示す上面図である。
【図11B】第２三方弁における第２マニホールド部材を示す下面図である。
【図12A】第２三方弁における第３マニホールド部材を示す上面図である。
【図12B】第２三方弁における第３マニホールド部材を示す下面図である。
【図13A】第２三方弁における第４マニホールド部材を示す上面図である。
【図13B】第２三方弁における第４マニホールド部材を示す下面図である。
【図14A】第２三方弁における第５マニホールド部材を示す上面図である。
【図14B】第２三方弁における第５マニホールド部材を示す下面図である。
【図15】本開示の一実施形態に係る酸素濃縮装置の説明図である。
【図16】酸素濃縮装置の酸素濃縮プロセスを説明するためのブロック図である。
【図17】吸着筒の１サイクルの圧力変化と酸素濃縮装置の制御弁の切替状態との関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、添付図面を参照しつつ、本開示の酸素供給装置を詳細に説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0025】
［本開示の三方弁（第１実施形態）の全体構成］
図１は、本開示の三方弁（第１実施形態）を示す断面模式図である。図２は、本開示の三方弁を示す斜視模式図である。図１及び図２には、本開示の三方弁の一例である三方弁１０を示している。図１に示す三方弁１０は、本開示の第１実施形態に係る三方弁１０であり、以下の説明では、第１三方弁１０Ａとも称する。なお、以下の説明において単に「三方弁１０」と称する場合は、第１実施形態に係る第１三方弁１０Ａと、第２実施形態に係る三方弁１０（後で説明する第２三方弁１０Ｂ）とにおいて、共通する構成を説明している。
図１は、本開示の三方弁（第１実施形態）を示す断面模式図である。図２は、本開示の三方弁を示す斜視模式図である。図１及び図２には、本開示の三方弁の一例である三方弁１０を示している。図１に示す三方弁１０は、本開示の第１実施形態に係る三方弁１０であり、以下の説明では、第１三方弁１０Ａとも称する。なお、以下の説明において単に「三方弁１０」と称する場合は、第１実施形態に係る第１三方弁１０Ａと、第２実施形態に係る三方弁１０（後で説明する第２三方弁１０Ｂ）とにおいて、共通する構成を説明している。
【0026】
図１及び図２に示す三方弁１０は、内部パイロット式の二連三方弁である。本実施形態では、内部パイロット式の二連三方弁である三方弁１０を例示して、本開示の三方弁について説明する。なお、本実施形態では、内部パイロット式二連三方弁である三方弁１０を例示して説明をするが、本開示の三方弁は、単独（二連でない）の三方弁であってもよく、パイロット圧で作動する三方弁でなくてもよい。
【0027】
図１及び図２に示すように、三方弁１０は、制御弁２０、パイロット機構３０、及びマニホールド５０、を備える。本実施形態の三方弁１０において、制御弁２０は、第１制御弁２１及び第２制御弁２２を含んでいる。本実施形態の三方弁１０において、パイロット機構３０は、第１パイロット弁３１及び第２パイロット弁３２を含んでいる。マニホールド５０は、第１制御弁２１を収容する第１弁室５１、及び第２制御弁２２を収容する第２弁室５２を備える。このように、図１及び図２に示す三方弁１０は、一対の第１制御弁２１及び第２制御弁２２、及び一対の第１パイロット弁３１及び第２パイロット弁３２を備えるパイロット式の二連三方弁である。本実施形態では、パイロット式二連三方弁である三方弁１０を例示して、本開示の三方弁を説明する。なお、以下の説明では、三方弁１０に対して、以下の通りに、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向を規定する。本説明におけるＸ方向は、第１制御弁２１及び第２制御弁２２の並び方向及びそれに平行な方向を含む方向である。本説明におけるＺ方向は、第１制御弁２１及び第２制御弁２２が有する各弁体（後で説明する第１弁体２３及び第２弁体２４）の変位方向及びそれに平行な方向を含む方向である。Ｙ方向は、Ｘ方向及びＺ方向に垂直な方向である。以下の説明では、各図においてＸ方向の矢印が指す方向を右方、その反対方向を左方とも称し、Ｙ方向の矢印が指す方向を前方、その反対方向を後方とも称し、Ｚ方向の矢印が指す方向を上方、その反対方向を下方とも称する。
【0028】
【0029】
第１制御弁２１は、第１弁体２３を備える。第１弁体２３は、第１連結ロッド２３ａと、第１連結ロッド２３ａの一端部に固定された第１ダイヤフラム２３ｂと、第１連結ロッド２３ａの他端部に固定された第２ダイヤフラム２３ｃと、第１連結ロッド２３ａの第１ダイヤフラム２３ｂ側に設けられた第１弁部２３ｄと、第１連結ロッド２３ａの第２ダイヤフラム２３ｃ側に設けられた第２弁部２３ｅと、を備える。第１弁体２３は、第１連結ロッド２３ａの軸方向をＺ方向に向けた姿勢で、マニホールド５０の第１弁室５１に収容される。第１ダイヤフラム２３ｂは、第１室Ａ１を区画し、第１ダイヤフラム２３ｂを挟んだ一側（本実施形態では上側）にパイロット室Ａ１ａを形成する。第１ダイヤフラム２３ｂは、パイロット室Ａ１ａに供給されるパイロット用流体の圧力に応じて、第１室Ａ１内で変形される。第１連結ロッド２３ａは、第１ダイヤフラム２３ｂの変形に伴って、Ｚ方向に変位される。第２ダイヤフラム２３ｃは、第１連結ロッド２３ａの変位に伴って、第２室Ａ２内で変形される。
【0030】
第２制御弁２２は、第２弁体２４を備える。第２弁体２４は、第２連結ロッド２４ａと、第２連結ロッド２４ａの一端部に固定された第３ダイヤフラム２４ｂと、第２連結ロッド２４ａの他端部に固定された第４ダイヤフラム２４ｃと、第２連結ロッド２４ａの第３ダイヤフラム２４ｂ側に設けられた第３弁部２４ｄと、第２連結ロッド２４ａの第４ダイヤフラム２４ｃ側に設けられた第４弁部２４ｅと、を備える。第２弁体２４は、第２連結ロッド２４ａの軸方向をＺ方向に向けた姿勢で、マニホールド５０の第２弁室５２に収容される。第３ダイヤフラム２４ｂは、第３室Ａ３を区画し、第３ダイヤフラム２４ｂを挟んだ一側（本実施形態では上側）にパイロット室Ａ３ａを形成する。第３ダイヤフラム２４ｂは、パイロット室Ａ３ａに供給されるパイロット用流体の圧力に応じて、第３室Ａ３内で変形される。第２連結ロッド２４ａは、第３ダイヤフラム２４ｂの変形に伴って、Ｚ方向に変位される。第４ダイヤフラム２４ｃは、第２連結ロッド２４ａの変位に伴って、第４室Ａ４内で変形される。
【0031】
（パイロット弁について）
第１パイロット弁３１は、第１弁体２３の変位（位置の切替え）を制御する電磁弁である。第２パイロット弁３２は、第２弁体２４の変位（位置の切替え）を制御する電磁弁である。本実施形態の第１パイロット弁３１及び第２パイロット弁３２は、いずれも３ポート弁である。なお、図１において（後で説明する図８においても同様）、第１パイロット弁３１及び第２パイロット弁３２の近傍に付した「１」、「２」又は「３」という数字は当該弁のポートの番号を示している。
第１パイロット弁３１は、第１弁体２３の変位（位置の切替え）を制御する電磁弁である。第２パイロット弁３２は、第２弁体２４の変位（位置の切替え）を制御する電磁弁である。本実施形態の第１パイロット弁３１及び第２パイロット弁３２は、いずれも３ポート弁である。なお、図１において（後で説明する図８においても同様）、第１パイロット弁３１及び第２パイロット弁３２の近傍に付した「１」、「２」又は「３」という数字は当該弁のポートの番号を示している。
【0032】
（マニホールドについて）
図１及び図２に示すように、マニホールド５０において、第１弁体２３を収容する第１弁室５１は、第１ダイヤフラム２３ｂを収容する第１室Ａ１と、第２ダイヤフラム２３ｃを収容する第２室Ａ２と、第１室Ａ１及び第２室Ａ２を連通し第１連結ロッド２３ａを収容する空間である第１連通孔Ｂ１とを含んでいる。マニホールド５０は、第１弁室５１において、第１連通孔Ｂ１の第１室Ａ１側の端部に形成される第１弁座５３と、第１連通孔Ｂ１の第２室Ａ２側の端部に形成される第２弁座５４とを備える。第１連通孔Ｂ１は、その軸方向がＺ方向に対して平行となるように形成される。第１弁室５１において、第１弁体２３は、Ｚ方向に変位可能に構成される。
図１及び図２に示すように、マニホールド５０において、第１弁体２３を収容する第１弁室５１は、第１ダイヤフラム２３ｂを収容する第１室Ａ１と、第２ダイヤフラム２３ｃを収容する第２室Ａ２と、第１室Ａ１及び第２室Ａ２を連通し第１連結ロッド２３ａを収容する空間である第１連通孔Ｂ１とを含んでいる。マニホールド５０は、第１弁室５１において、第１連通孔Ｂ１の第１室Ａ１側の端部に形成される第１弁座５３と、第１連通孔Ｂ１の第２室Ａ２側の端部に形成される第２弁座５４とを備える。第１連通孔Ｂ１は、その軸方向がＺ方向に対して平行となるように形成される。第１弁室５１において、第１弁体２３は、Ｚ方向に変位可能に構成される。
【0033】
第１弁座５３は、第１室Ａ１に収容された第１ダイヤフラム２３ｂの第１弁部２３ｄと対向する。第１制御弁２１は、第１弁部２３ｄ及び第１弁座５３が離間している場合に、第１室Ａ１（第１ダイヤフラム２３ｂを挟んだ他側（下方）の部分）と第１連通孔Ｂ１との間の流体の流通が可能となり、第１弁部２３ｄ及び第１弁座５３が密接している場合に、第１室Ａ１と第１連通孔Ｂ１との間の流体の流通が不能となる。第２弁座５４は、第２室Ａ２に収容された第２ダイヤフラム２３ｃの第２弁部２３ｅと対向する。第１制御弁２１は、第２弁部２３ｅ及び第２弁座５４が離間している場合に、第２室Ａ２と第１連通孔Ｂ１との間の流体の流通が可能となり、第２弁部２３ｅ及び第２弁座５４が密接している場合に、第２室Ａ２と第１連通孔Ｂ１との間の流体の流通が不能となる。
【0034】
第１制御弁２１の位置のうち、第１弁部２３ｄ及び第１弁座５３が密接し、かつ、第２弁部２３ｅ及び第２弁座５４が離間する位置を、第１位置Ｐ１と称し、第１弁部２３ｄ及び第１弁座５３が離間し、かつ、第２弁部２３ｅ及び第２弁座５４が密接する位置を、第２位置Ｐ２と称する。
【0035】
マニホールド５０において、第２弁体２４を収容する第２弁室５２は、第３ダイヤフラム２４ｂを収容する第３室Ａ３と、第４ダイヤフラム２４ｃを収容する第４室Ａ４と、第３室Ａ３及び第４室Ａ４を連通し第２連結ロッド２４ａを収容する空間である第２連通孔Ｂ２とを含んでいる。マニホールド５０は、第２弁室５２において、第２連通孔Ｂ２の第３室Ａ３側の端部に形成される第３弁座５５と、第２連通孔Ｂ２の第４室Ａ４側の端部に形成される第４弁座５６とを備える。第２連通孔Ｂ２は、その軸方向がＺ方向に対して平行となるように形成される。第２弁室５２において、第２弁体２４は、Ｚ方向に変位可能に構成される。
【0036】
第３弁座５５は、第３室Ａ３に収容された第３ダイヤフラム２４ｂの第３弁部２４ｄと対向する。第２制御弁２２は、第３弁部２４ｄ及び第３弁座５５が離間している場合に、第３室Ａ３（第３ダイヤフラム２４ｂを挟んだ他側（下方）の部分）と第２連通孔Ｂ２との間の流体の流通が可能となり、第３弁部２４ｄ及び第３弁座５５が密接している場合に、第３室Ａ３と第２連通孔Ｂ２との間の流体の流通が不能となる。第４弁座５６は、第４室Ａ４に収容された第４ダイヤフラム２４ｃの第４弁部２４ｅと対向する。第２制御弁２２は、第４弁部２４ｅ及び第４弁座５６が離間している場合に、第４室Ａ４と第２連通孔Ｂ２との間の流体の流通が可能となり、第４弁部２４ｅ及び第４弁座５６が密接している場合に、第４室Ａ４と第２連通孔Ｂ２との間の流体の流通が不能となる。
【0037】
第２制御弁２２の位置のうち、第３弁部２４ｄ及び第３弁座５５が密接し、かつ、第４弁部２４ｅ及び第４弁座５６が離間する位置を、第１位置Ｐ１と称し、第３弁部２４ｄ及び第３弁座５５が離間し、かつ、第４弁部２４ｅ及び第４弁座５６が密接する位置を、第２位置Ｐ２と称する。換言すると、第１制御弁２１及び第２制御弁２２では、第１弁体２３及び第２弁体２４が最も上側に変位した場合の位置を第２位置Ｐ２と称し、第１弁体２３及び第２弁体２４が最も下側に変位した場合の位置を第１位置Ｐ１と称する。
【0038】
マニホールド５０は、その内部において、第１室Ａ１及び第３室Ａ３を連通する第２連通路Ｃ２、及び第２室Ａ２及び第４室Ａ４を連通する第１連通路Ｃ１が、形成される。
【0039】
マニホールド５０は、その外表面において、給気ポート７１、排気ポート７２、第１給排気ポート７３、及び第２給排気ポート７４、を備える。本開示の三方弁１０は、第１制御弁２１の第１弁体２３、及び第２制御弁２２の第２弁体２４の位置を切り替えることによって、第１給排気ポート７３及び第２給排気ポート７４のうちの何れか一方と、給気ポート７１とを連通させると同時に、第１給排気ポート７３及び第２給排気ポート７４のうちの他方と、排気ポート７２とを連通させる。なお、本実施形態の三方弁１０は、第１制御弁２１及び第２制御弁２２において、給気ポート７１及び排気ポート７２を共用しているが、第１制御弁２１が専用の給気ポート及び排気ポートを有し、かつ、第２制御弁２２が専用の給気ポート及び排気ポートを有する構成であってもよい。
【0040】
マニホールド５０は、その内部において、給気ポート７１と第１連通路Ｃ１とを連通する給気通路７５と、排気ポート７２と第２連通路Ｃ２とを連通する排気通路７６と、第１給排気ポート７３と第１弁室５１とを連通する第１給排気通路７７と、第２給排気ポート７４と第２弁室５２とを連通する第２給排気通路７８と、を備える。
【0041】
マニホールド５０は、その外表面において、第１パイロット弁３１が接続される第１パイロットポート８１、第２パイロットポート８２、及び第３パイロットポート８３と、第２パイロット弁３２が接続される第４パイロットポート８４、第５パイロットポート８５、及び第６パイロットポート８６を備える。マニホールド５０は、第１パイロットポート８１と第１弁室５１とを連通する第１パイロット通路９１と、第４パイロットポート８４と第２弁室５２とを連通する第２パイロット通路９２と、第２パイロットポート８２及び第５パイロットポート８５と第１連通路Ｃ１とを連通する第３パイロット通路９３と、第３パイロットポート８３及び第６パイロットポート８６と第２連通路Ｃ２とを連通する第４パイロット通路９４と、を備える。
【0042】
図１に示すように、第１パイロット弁３１及び第２パイロット弁３２は、３ポート弁である。第１パイロット弁３１は、１つ目のポート「１」に第１パイロット通路９１が接続され、２つ目のポート「２」に第３パイロット通路９３が接続され、３つ目のポート「３」に第４パイロット通路９４が接続されるように、マニホールド５０の後面に付設される。第２パイロット弁３２は、１つ目のポート「１」に第２パイロット通路９２が接続され、２つ目のポート「２」に第３パイロット通路９３が接続され、３つ目のポート「３」に第４パイロット通路９４が接続されるように、マニホールド５０の後面に付設される。
【0043】
［第１実施形態に係る三方弁のマニホールドについて］
図３Ａは、第１三方弁における第１マニホールド部材を示す上面図である。図３Ｂは、第１三方弁における第１マニホールド部材を示す下面図である。図３Ｃは、第１三方弁における第１マニホールド部材を示す後面図である。図４Ａは、第１三方弁における第２マニホールド部材を示す上面図である。図４Ｂは、第１三方弁における第２マニホールド部材を示す下面図である。図５Ａは、第１三方弁における第３マニホールド部材を示す上面図である。図５Ｂは、第１三方弁における第３マニホールド部材を示す下面図である。図６Ａは、第１三方弁における第４マニホールド部材を示す上面図である。図６Ｂは、第１三方弁における第４マニホールド部材を示す下面図である。図１及び図２に示すように、第１三方弁１０Ａを構成するマニホールド５０は、４枚の板状のマニホールド部材６０により構成されている。なお、以下の説明では、第１三方弁１０Ａにおけるマニホールド５０を、第１マニホールド５０Ａとも称する。
図３Ａは、第１三方弁における第１マニホールド部材を示す上面図である。図３Ｂは、第１三方弁における第１マニホールド部材を示す下面図である。図３Ｃは、第１三方弁における第１マニホールド部材を示す後面図である。図４Ａは、第１三方弁における第２マニホールド部材を示す上面図である。図４Ｂは、第１三方弁における第２マニホールド部材を示す下面図である。図５Ａは、第１三方弁における第３マニホールド部材を示す上面図である。図５Ｂは、第１三方弁における第３マニホールド部材を示す下面図である。図６Ａは、第１三方弁における第４マニホールド部材を示す上面図である。図６Ｂは、第１三方弁における第４マニホールド部材を示す下面図である。図１及び図２に示すように、第１三方弁１０Ａを構成するマニホールド５０は、４枚の板状のマニホールド部材６０により構成されている。なお、以下の説明では、第１三方弁１０Ａにおけるマニホールド５０を、第１マニホールド５０Ａとも称する。
【0044】
第１マニホールド５０Ａは、第１のマニホールド部材６０（以下、第１マニホールド部材６１Ａと称する）、第２のマニホールド部材６０（以下、第２マニホールド部材６２Ａと称する）、第３のマニホールド部材６０（以下、第３マニホールド部材６３Ａと称する）、及び第４のマニホールド部材６０（以下、第４マニホールド部材６４Ａと称する）により構成される。
【0045】
第１マニホールド５０Ａは、第１弁室５１に収容される第１連結ロッド２３ａ、及び第２弁室５２に収容される第２連結ロッド２４ａの軸方向（Ｚ方向）について、上側から順に、第１マニホールド部材６１Ａ、第２マニホールド部材６２Ａ、第３マニホールド部材６３Ａ、及び第４マニホールド部材６４Ａ、を板厚方向に積層して構成される。
【0046】
図１及び図３Ａ，Ｂに示すように、第１マニホールド部材６１Ａは、第１室Ａ１の一部と、第３室Ａ３の一部と、第１パイロットポート８１、第２パイロットポート８２、第３パイロットポート８３、第４パイロットポート８４、第５パイロットポート８５、第６パイロットポート８６、第１パイロット通路９１、第２パイロット通路９２、第３パイロット通路９３の一部、及び第４パイロット通路９４の一部が形成される。
【0047】
図１及び図４Ａ，Ｂに示すように、第２マニホールド部材６２Ａは、第１室Ａ１の一部、第３室Ａ３の一部、第１連通孔Ｂ１の一部、第２連通孔Ｂ２の一部、第１連通路Ｃ１の一部、第２連通路Ｃ２の一部、第１弁座５３、第３弁座５５、第１給排気通路７７の一部、第２給排気通路７８の一部、第３パイロット通路９３の一部、及び第４パイロット通路９４の一部が形成される。
【0048】
第１マニホールド５０Ａにおいて、第１室Ａ１及び第３室Ａ３は、２枚のマニホールド部材６０にわたって形成されており、第１マニホールド部材６１Ａ及び第２マニホールド部材６２Ａによって構成される。
【0049】
図１及び図５Ａ，Ｂに示すように、第３マニホールド部材６３Ａは、第２室Ａ２の一部、第４室Ａ４の一部、第１連通孔Ｂ１の一部、第２連通孔Ｂ２の一部、第１連通路Ｃ１の一部、第２連通路Ｃ２の一部、第２弁座５４、第４弁座５６、給気通路７５の一部、排気通路７６の一部、第１給排気通路７７の一部、第２給排気通路７８の一部、第３パイロット通路９３の一部、及び第４パイロット通路９４の一部が形成される。
【0050】
第１マニホールド５０Ａにおいて、第１連通路Ｃ１及び第２連通路Ｃ２は、第２マニホールド部材６２Ａ及び第３マニホールド部材６３Ａの境界面に形成された凹みによって構成される。具体的には、第２マニホールド部材６２Ａの下面（境界面）に形成された平面と、第３マニホールド部材６３Ａの上面（境界面）に形成された凹みとで囲まれた空間によって、第１連通路Ｃ１及び第２連通路Ｃ２が構成される。なお、第１連通路Ｃ１及び第２連通路Ｃ２は、第２マニホールド部材６２Ａの下面（境界面）に形成された凹みと、第３マニホールド部材６３Ａの上面（境界面）に形成された平面とで囲まれた空間によって構成されてもよく、あるいは、第２マニホールド部材６２Ａの下面（境界面）に形成された凹みと、第３マニホールド部材６３Ａの上面（境界面）に形成された凹みとで囲まれた空間によって構成されてもよい。なお、ここでいう隣接するマニホールド部材６０同士の「境界面」には、マニホールド部材６０同士が接触する合わせ面と、前記合わせ面を前記凹みが存在する部分（空間）に延長した仮想の面とが含まれる。
【0051】
換言すると、第１マニホールド５０Ａにおいて、第１連通路Ｃ１及び第２連通路Ｃ２は、隣接するマニホールド部材６０（第２マニホールド部材６２Ａ及び第３マニホールド部材６３Ａ）同士の境界面を含む範囲に形成される。なお、本実施形態では、第１連通路Ｃ１及び第２連通路Ｃ２の両方が、隣接するマニホールド部材６０同士の境界面を含む範囲に形成される場合を例示しているが、本開示の第１マニホールド５０Ａは、第１連通路Ｃ１及び第２連通路Ｃ２のうちの何れか一方が、マニホールド部材６０の内部に穿設される構成であってもよい。
【0052】
例えば、従来のようにマニホールドが一つの金属塊（ブロック）で構成される場合、第１連通路Ｃ１及び第２連通路Ｃ２のような通路は、ドリル等を用いてブロックに穿設される。このドリル等で形成される通路は、断面形状が全て円形となるため、通路以外の余白部分が大きくならざるを得ず、その結果ブロックが大型化し、重量も大きくなる。一方、本開示のマニホールド５０のように、板状のマニホールド部材６０を板厚方向に積層して構成した場合、第１連通路Ｃ１及び第２連通路Ｃ２のような通路を、隣接するマニホールド部材６０同士の境界面を含む範囲に設けた凹みで形成することができる。本開示のマニホールド５０では、マニホールド部材６０の積層方向に対して直交する方向に延びる通路を、前後方向及び左右方向へ拡張することが可能であり、このような通路の断面形状の自由度が従来に比べて高い。このような構成のマニホールド５０では、通路以外の余白部分を抑制することができ、その結果、マニホールドの小型軽量化が可能となる。
【0053】
図１及び図６Ａ，Ｂに示すように、第４マニホールド部材６４Ａは、第２室Ａ２の一部、第４室Ａ４の一部、給気ポート７１、給気通路７５の一部、排気ポート７２、排気通路７６の一部、第１給排気ポート７３、第１給排気通路７７の一部、第２給排気ポート７４、及び第２給排気通路７８の一部が形成される。
【0054】
第１マニホールド５０Ａにおいて、第２室Ａ２及び第４室Ａ４は、２枚のマニホールド部材６０にわたって形成されており、第３マニホールド部材６３Ａ及び第４マニホールド部材６４Ａによって構成される。
【0055】
第１マニホールド５０Ａにおいて、第１連通孔Ｂ１及び第２連通孔Ｂ２は、それらの軸方向が各マニホールド部材６０の積層方向に対して平行となるように形成されている。第１マニホールド５０Ａにおいて、第１連通孔Ｂ１及び第２連通孔Ｂ２は、２枚のマニホールド部材６０（第２マニホールド部材６２Ａ及び第３マニホールド部材６３Ａ）にわたって形成されている。
【0056】
［三方弁の動作について］
図７は、本開示の三方弁の動作の説明図である。図７に示すように、本開示の三方弁１０は、給気ポート７１に圧縮空気が供給されると共に、排気ポート７２からガスを吸引排気する形態で使用される。このような構成の三方弁１０は、一対の吸着筒を備えており、一方の吸着筒に圧縮空気が供給されている間に、他方の吸着筒を吸引することで減圧するＶＰＳＡ（Ｖａｃｕｕｍ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）タイプの酸素濃縮装置への使用に適している。なお、本実施形態で示す三方弁１０は、排気ポート７２から吸引排気を行う場合を例示しているが、本開示の三方弁１０は、排気ポート７２を吸引せずに大気開放することで、当該排気ポート７２からの排気を行う構成であってもよい。この場合の三方弁１０は、一対の吸着筒を備えており、一方の吸着筒に圧縮空気が供給されている間に、他方の吸着筒が大気開放されることで減圧されるＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）タイプの酸素濃縮装置への使用に適している。
図７は、本開示の三方弁の動作の説明図である。図７に示すように、本開示の三方弁１０は、給気ポート７１に圧縮空気が供給されると共に、排気ポート７２からガスを吸引排気する形態で使用される。このような構成の三方弁１０は、一対の吸着筒を備えており、一方の吸着筒に圧縮空気が供給されている間に、他方の吸着筒を吸引することで減圧するＶＰＳＡ（Ｖａｃｕｕｍ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）タイプの酸素濃縮装置への使用に適している。なお、本実施形態で示す三方弁１０は、排気ポート７２から吸引排気を行う場合を例示しているが、本開示の三方弁１０は、排気ポート７２を吸引せずに大気開放することで、当該排気ポート７２からの排気を行う構成であってもよい。この場合の三方弁１０は、一対の吸着筒を備えており、一方の吸着筒に圧縮空気が供給されている間に、他方の吸着筒が大気開放されることで減圧されるＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）タイプの酸素濃縮装置への使用に適している。
【0057】
三方弁１０は、第１モードにおいて、第１パイロット弁３１の「１」ポート及び「２」ポートを連通させるように切り替え、かつ、第２パイロット弁３２の「１」ポート及び「３」ポートを連通させるように切り替える。
【0058】
このとき、第１制御弁２１は、パイロット室Ａ１ａが、第１パイロット通路９１、第１パイロット弁３１、及び第３パイロット通路９３、及び第１連通路Ｃ１を介して、給気通路７５と連通する。これにより、パイロット室Ａ１ａに圧縮空気が供給される（正のパイロット圧が印可される）。
【0059】
第１制御弁２１は、パイロット室Ａ１ａに圧縮空気が供給された場合、第１ダイヤフラム２３ｂにパイロット圧が印可され、これにより、第１連結ロッド２３ａが第１室Ａ１から第２室Ａ２に向かう側へ変位する。このとき、第１弁部２３ｄが第１弁座５３に押圧されて、第１連通孔Ｂ１から第１室Ａ１（第１ダイヤフラム２３ｂより下方の部分）への空気の流れが封止される。本説明では、このときの第１弁体２３の位置を第１位置Ｐ１と称する。
【0060】
さらに、第１制御弁２１は、このとき、第２弁部２３ｅが第２弁座５４から離間され、これにより、第１連通孔Ｂ１及び第２室Ａ２を介して、第１連通路Ｃ１と第１給排気通路７７とが連通される。これにより、第１制御弁２１を介して、給気通路７５から第１給排気通路７７に空気が供給される。
【0061】
このとき、第２制御弁２２は、パイロット室Ａ３ａが、第２パイロット通路９２、第２パイロット弁３２、第４パイロット通路９４、及び第２連通路Ｃ２を介して、排気通路７６と連通する。これにより、パイロット室Ａ３ａから吸引排気される（負のパイロット圧が印可される）。
【0062】
第２制御弁２２は、パイロット室Ａ３ａから吸引排気された場合、第３ダイヤフラム２４ｂに負のパイロット圧が印可され、これにより、第２連結ロッド２４ａが第４室Ａ４から第３室Ａ３に向かう側へ変位する。このとき、第４弁部２４ｅが第４弁座５６に押圧されて、第４室Ａ４から第２連通孔Ｂ２への空気の流れが封止される。
【0063】
さらに、第２制御弁２２は、このとき、第３弁部２４ｄが第３弁座５５から離間され、これにより、第２連通孔Ｂ２及び第３室Ａ３（第３ダイヤフラム２４ｂより下方の部分）を介して、第２連通路Ｃ２と第２給排気通路７８とが連通される。これにより、第２制御弁２２を介して、排気通路７６から第２給排気通路７８にガスが排気される。本説明では、このときの第２弁体２４の位置を第２位置Ｐ２と称する。
【0064】
さらに、第２制御弁２２は、パイロット室Ａ３ａが、第２パイロット通路９２、第２パイロット弁３２、及び第４パイロット通路９４、及び第２連通路Ｃ２を介して、排気通路７６と連通する。第２制御弁２２は、パイロット室Ａ３ａから吸引排気されることで、第２弁体２４（第３ダイヤフラム２４ｂ）に負のパイロット圧が印可される。
【0065】
第２制御弁２２は、パイロット室Ａ３ａから吸引排気された場合、第３ダイヤフラム２４ｂに負のパイロット圧が印可され、これにより、第２弁体２４（第２連結ロッド２４ａ）が、第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２へ確実に変位される。このため、第２制御弁２２は、動作の確実性を確保することができる。
【0066】
このように、本開示の三方弁１０は、第１モードにおいて、給気ポート７１から第１給排気ポート７３へ向かう給気の流れを許容して、第１給排気ポート７３からガスを排出すると共に、第２給排気ポート７４から排気ポート７２へ向かう排気の流れを許容して、第２給排気ポート７４からガスを吸引するように、流体の流れを切り替える。
【0067】
本開示の三方弁１０は、第２モードにおいて、第１パイロット弁３１の「１」ポート及び「３」ポートを連通させるように切り替え、かつ、第２パイロット弁３２の「１」ポート及び「２」ポートを連通させるように切り替える。
【0068】
このとき、第１制御弁２１は、パイロット室Ａ１ａが、第１パイロット通路９１、第１パイロット弁３１、第４パイロット通路９４、及び第２連通路Ｃ２を介して、排気通路７６と連通する。これにより、パイロット室Ａ１ａから吸引排気される（負のパイロット圧が印可される）。
【0069】
第１制御弁２１は、第１室Ａ１のパイロット室Ａ１ａから吸引排気された場合、第１ダイヤフラム２３ｂに負のパイロット圧が印可され、これにより、第１連結ロッド２３ａがＺ方向の第２室Ａ２から第１室Ａ１に向かう側へ変位する。このとき、第２弁部２３ｅが第２弁座５４に押圧されて、第２室Ａ２から第１連通孔Ｂ１への空気の流れが封止される。
【0070】
さらに、第１制御弁２１は、このとき、第１弁部２３ｄが第１弁座５３から離間され、これにより、第１連通孔Ｂ１及び第１室Ａ１（第１ダイヤフラム２３ｂより下方の部分）を介して、第２連通路Ｃ２と第１給排気通路７７とが連通される。これにより、第１制御弁２１を介して、排気通路７６から第１給排気通路７７にガスが排気される。本説明では、このときの第１弁体２３の位置を第２位置Ｐ２と称する。
【0071】
さらに、第１制御弁２１は、パイロット室Ａ１ａが、第１パイロット通路９１、第１パイロット弁３１、及び第４パイロット通路９４、及び第２連通路Ｃ２を介して、排気通路７６と連通する。第１制御弁２１は、パイロット室Ａ１ａから吸引排気されることで、第１弁体２３（第１ダイヤフラム２３ｂ）に負のパイロット圧が印可される。
【0072】
第１制御弁２１は、パイロット室Ａ１ａから吸引排気された場合、第１ダイヤフラム２３ｂに負のパイロット圧が印可され、これにより、第１弁体２３（第１連結ロッド２３ａ）が、第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２へ確実に変位される。このため、第１制御弁２１は、動作の確実性を確保することができる。
【0073】
このとき、第２制御弁２２は、パイロット室Ａ３ａが、第２パイロット通路９２、第２パイロット弁３２、及び第３パイロット通路９３、及び第１連通路Ｃ１を介して、給気通路７５と連通する。これにより、パイロット室Ａ３ａに圧縮空気が供給される（正のパイロット圧が印可される）。
【0074】
第２制御弁２２は、パイロット室Ａ３ａに圧縮空気が供給された場合、第３ダイヤフラム２４ｂに正のパイロット圧が印可され、これにより、第２連結ロッド２４ａがＺ方向について第３室Ａ３から第４室Ａ４に向かう側へ変位する。このとき、第３弁部２４ｄが第３弁座５５に押圧されて、第３室Ａ３（第３ダイヤフラム２４ｂより下方の部分）から第２連通孔Ｂ２への空気の流れが封止される。本説明では、このときの第２弁体２４の位置を第１位置Ｐ１と称する。
【0075】
さらに、第２制御弁２２は、このとき、第４弁部２４ｅが第４弁座５６から離間され、これにより、第２連通孔Ｂ２及び第４室Ａ４を介して、第１連通路Ｃ１と第２給排気通路７８とが連通される。これにより、第２制御弁２２を介して、給気通路７５から第２給排気通路７８に空気が供給される。
【0076】
このように、本開示の三方弁１０は、第２モードにおいて、給気ポート７１から第２給排気ポート７４へ向かう給気の流れを許容して、第２給排気ポート７４からガスを排出すると共に、第１給排気ポート７３から排気ポート７２へ向かう排気の流れを許容して、第１給排気ポート７３からガスを吸引するように、流体の流れを切り替える。
【0077】
本開示の三方弁１０は、第１モード及び第２モードを交互に切り替えることで、第１給排気ポート７３を、給気用ポート及び排気用ポートとして交互に切り替えて利用するとともに、第２給排気ポート７４を、給気用ポート及び排気用ポートのうちの第１給排気ポートとは異なる側のポートとして交互に切り替えて利用することができる。
【0078】
［第２実施形態に係る三方弁について］
図８は、本開示の三方弁（第２実施形態）を示す断面模式図である。図９は、本開示の三方弁（第２実施形態）を示す斜視模式図である。図８及び図９には、本開示の第２実施形態に係る三方弁１０である第２三方弁１０Ｂを示している。図８及び図９に示すように、第２三方弁１０Ｂでは、マニホールド５０が、５枚の板状のマニホールド部材６０により構成されており、この点で、先述した第１三方弁１０Ａと相違している。なお、以下の説明では、第２三方弁１０Ｂにおけるマニホールド５０を、第２マニホールド５０Ｂとも称する。
図８は、本開示の三方弁（第２実施形態）を示す断面模式図である。図９は、本開示の三方弁（第２実施形態）を示す斜視模式図である。図８及び図９には、本開示の第２実施形態に係る三方弁１０である第２三方弁１０Ｂを示している。図８及び図９に示すように、第２三方弁１０Ｂでは、マニホールド５０が、５枚の板状のマニホールド部材６０により構成されており、この点で、先述した第１三方弁１０Ａと相違している。なお、以下の説明では、第２三方弁１０Ｂにおけるマニホールド５０を、第２マニホールド５０Ｂとも称する。
【0079】
［第２実施形態に係る三方弁のマニホールドについて］
図１０Ａは、第２三方弁における第１マニホールド部材を示す上面図である。図１０Ｂは、第２三方弁における第１マニホールド部材を示す下面図である。図１０Ｃは、第２三方弁における第１マニホールド部材を示す後面図である。図１１Ａは、第２三方弁における第２マニホールド部材を示す上面図である。図１１Ｂは、第２三方弁における第２マニホールド部材を示す下面図である。図１２Ａは、第２三方弁における第３マニホールド部材を示す上面図である。図１２Ｂは、第２三方弁における第３マニホールド部材を示す下面図である。図１３Ａは、第２三方弁における第４マニホールド部材を示す上面図である。図１３Ｂは、第２三方弁における第４マニホールド部材を示す下面図である。図１４Ａは、第２三方弁における第５マニホールド部材を示す上面図である。図１４Ｂは、第２三方弁における第５マニホールド部材を示す下面図である。図８及び図９に示すように、第２マニホールド５０Ｂは、第１のマニホールド部材６０（以下、第１マニホールド部材６１Ｂと称する）、第２のマニホールド部材６０（以下、第２マニホールド部材６２Ｂと称する）、第３のマニホールド部材６０（以下、第３マニホールド部材６３Ｂと称する）、第４のマニホールド部材６０（以下、第４マニホールド部材６４Ｂと称する）、及び第５のマニホールド部材６０（以下、第５マニホールド部材６５と称する）と、により構成される。
図１０Ａは、第２三方弁における第１マニホールド部材を示す上面図である。図１０Ｂは、第２三方弁における第１マニホールド部材を示す下面図である。図１０Ｃは、第２三方弁における第１マニホールド部材を示す後面図である。図１１Ａは、第２三方弁における第２マニホールド部材を示す上面図である。図１１Ｂは、第２三方弁における第２マニホールド部材を示す下面図である。図１２Ａは、第２三方弁における第３マニホールド部材を示す上面図である。図１２Ｂは、第２三方弁における第３マニホールド部材を示す下面図である。図１３Ａは、第２三方弁における第４マニホールド部材を示す上面図である。図１３Ｂは、第２三方弁における第４マニホールド部材を示す下面図である。図１４Ａは、第２三方弁における第５マニホールド部材を示す上面図である。図１４Ｂは、第２三方弁における第５マニホールド部材を示す下面図である。図８及び図９に示すように、第２マニホールド５０Ｂは、第１のマニホールド部材６０（以下、第１マニホールド部材６１Ｂと称する）、第２のマニホールド部材６０（以下、第２マニホールド部材６２Ｂと称する）、第３のマニホールド部材６０（以下、第３マニホールド部材６３Ｂと称する）、第４のマニホールド部材６０（以下、第４マニホールド部材６４Ｂと称する）、及び第５のマニホールド部材６０（以下、第５マニホールド部材６５と称する）と、により構成される。
【0080】
第２マニホールド５０Ｂは、第１弁室５１に収容される第１連結ロッド２３ａ、及び第２弁室５２に収容される第２連結ロッド２４ａの軸方向（Ｚ方向）について、上側から順に、第１マニホールド部材６１Ｂ、第２マニホールド部材６２Ｂ、第３マニホールド部材６３Ｂ、第４マニホールド部材６４Ｂ、及び第５マニホールド部材６５を板厚方向に積層して構成される。
【0081】
図８及び図１０Ａ，Ｂに示すように、第１マニホールド部材６１Ｂは、第１室Ａ１の一部と、第３室Ａ３の一部と、第１パイロットポート８１、第２パイロットポート８２、第３パイロットポート８３、第４パイロットポート８４、第５パイロットポート８５、第６パイロットポート８６、第１パイロット通路９１、第２パイロット通路９２、第３パイロット通路９３の一部、及び第４パイロット通路９４の一部が形成される。
【0082】
図８及び図１１Ａ，Ｂに示すように、第２マニホールド部材６２Ｂは、第１室Ａ１の一部、第３室Ａ３の一部、第１連通孔Ｂ１の一部、第２連通孔Ｂ２の一部、第２連通路Ｃ２の一部、第１弁座５３、第３弁座５５、第３パイロット通路９３の一部、及び第４パイロット通路９４の一部が形成される。
【0083】
第２マニホールド５０Ｂにおいて、第１室Ａ１及び第３室Ａ３は、２枚のマニホールド部材６０にわたって形成されており、第１マニホールド部材６１Ｂ及び第２マニホールド部材６２Ｂによって構成される。
【0084】
図８及び図１２Ａ，Ｂに示すように、第３マニホールド部材６３Ｂは、第１連通孔Ｂ１の一部、第２連通孔Ｂ２の一部、第１連通路Ｃ１の一部、第２連通路Ｃ２の一部、排気通路７６の一部、第１給排気通路７７の一部、第２給排気通路７８の一部、第３パイロット通路９３の一部、及び第４パイロット通路９４の一部が形成される。
【0085】
第２マニホールド５０Ｂにおいて、第２連通路Ｃ２は、第２マニホールド部材６２Ｂ及び第３マニホールド部材６３Ｂの境界面を含む範囲に形成された凹みによって構成される。具体的には、第２マニホールド部材６２Ｂの下面（平面）と、第３マニホールド部材６３Ｂの上面に形成された凹みとで囲まれた空間によって、第２連通路Ｃ２が構成される。なお、第２連通路Ｃ２は、第２マニホールド部材６２Ｂの下面に形成された凹みと、第３マニホールド部材６３Ｂの上面（平面）とで囲まれた空間によって構成されてもよく、あるいは、第２マニホールド部材６２Ｂの下面に形成された凹みと、第３マニホールド部材６３Ｂの上面に形成された凹みとで囲まれた空間によって構成されてもよい。
【0086】
換言すると、第２マニホールド５０Ｂにおいて、第２連通路Ｃ２は、隣接するマニホールド部材６０（第２マニホールド部材６２Ｂ及び第３マニホールド部材６３Ｂ）同士の境界面を含む範囲に形成される。
【0087】
図８及び図１３Ａ，Ｂに示すように、第４マニホールド部材６４Ｂは、前記第４マニホールド部材は、第２室Ａ２の一部、第４室Ａ４の一部、第１連通孔Ｂ１の一部、第２連通孔Ｂ２の一部、第１連通路Ｃ１の一部、第２弁座５４、第４弁座５６、給気通路７５の一部、排気通路７６の一部、第１給排気通路７７の一部、及び第２給排気通路７８の一部が形成される。
【0088】
第２マニホールド５０Ｂにおいて、第１連通路Ｃ１は、第３マニホールド部材６３Ｂ及び第４マニホールド部材６４Ｂの境界面を含む範囲に形成された凹みによって構成される。具体的には、第３マニホールド部材６３Ｂの下面（平面）と、第４マニホールド部材６４Ｂの上面に形成された凹みとで囲まれた空間によって、第１連通路Ｃ１が構成される。なお、第１連通路Ｃ１は、第３マニホールド部材６３Ｂの下面に形成された凹みと、第４マニホールド部材６４Ｂの上面（平面）とで囲まれた空間によって構成されてもよく、あるいは、第３マニホールド部材６３Ｂの下面に形成された凹みと、第４マニホールド部材６４Ｂの上面に形成された凹みとで囲まれた空間によって構成されてもよい。
【0089】
換言すると、第２マニホールド５０Ｂにおいて、第１連通路Ｃ１は、隣接するマニホールド部材６０（第３マニホールド部材６３Ｂ及び第４マニホールド部材６４Ｂ）同士の境界面を含む範囲に形成される。なお、本実施形態では、第１連通路Ｃ１及び第２連通路Ｃ２の両方が、隣接するマニホールド部材６０同士の境界面を含む範囲に形成される場合を例示しているが、本開示の第２マニホールド５０Ｂは、第１連通路Ｃ１及び第２連通路Ｃ２のうちの何れか一方が、マニホールド部材６０の内部に穿設される構成であってもよい。
【0090】
図８及び図１４Ａ，Ｂに示すように、第５マニホールド部材６５は、第２室Ａ２の一部、第４室Ａ４の一部、給気ポート７１、給気通路７５の一部、排気ポート７２、排気通路７６の一部、第１給排気ポート７３、第１給排気通路７７の一部、第２給排気ポート７４、及び第２給排気通路７８の一部が形成される。
【0091】
第２マニホールド５０Ｂにおいて、第２室Ａ２及び第４室Ａ４は、２枚のマニホールド部材６０にわたって形成されており、第４マニホールド部材６４Ｂ及び第５マニホールド部材６５によって構成される。
【0092】
第２マニホールド５０Ｂにおいて、第１連通孔Ｂ１及び第２連通孔Ｂ２は、それらの軸方向が各マニホールド部材６０の積層方向に対して平行となるように形成されている。第２マニホールド５０Ｂにおいて、第１連通孔Ｂ１及び第２連通孔Ｂ２は、３枚のマニホールド部材６０（第２マニホールド部材６２Ｂ、第３マニホールド部材６３Ｂ、及び第４マニホールド部材６４Ｂ）にわたって形成されている。
【0093】
例えば、４層構造を有する第１マニホールド５０Ａのように、１つの第３マニホールド部材６３Ａに、積層方向に直交する方向へ延びる通路を２系統（第１連通路Ｃ１及び第２連通路Ｃ２）設けた場合、各通路の前後方向への拡張が制約されて、その結果、各通路の断面積の確保が困難になることが懸念される。一方、５層構造を有する第２マニホールド５０Ｂのように、第３マニホールド部材６３Ｂ及び第４マニホールド部材６４Ｂに、それぞれ積層方向に直交する方向へ延びる通路を１系統ずつ設けた場合、各通路の前後方向への拡張の制約が緩和され、その結果、各通路（第１連通路Ｃ１及び第２連通路Ｃ２）の断面積の確保が容易になる。
【0094】
［本開示の酸素濃縮装置について］
図１５は、本開示の一実施形態に係る酸素濃縮装置の説明図である。図１６は、酸素濃縮装置の酸素濃縮プロセスを説明するためのブロック図である。なお、図１６では、分かり易くするために、図１５に示される構成ないし要素の一部の表現を簡略化するか、又は、図示を省略している。本開示の酸素濃縮装置は、空気中の酸素濃度よりも高い酸素濃度の酸素を含む高濃度酸素を生成して、ユーザに供給する装置である。酸素濃縮装置は、例えば、ユーザである呼吸器疾患患者等に対して高濃度酸素を提供する在宅酸素療法において用いられる。
図１５は、本開示の一実施形態に係る酸素濃縮装置の説明図である。図１６は、酸素濃縮装置の酸素濃縮プロセスを説明するためのブロック図である。なお、図１６では、分かり易くするために、図１５に示される構成ないし要素の一部の表現を簡略化するか、又は、図示を省略している。本開示の酸素濃縮装置は、空気中の酸素濃度よりも高い酸素濃度の酸素を含む高濃度酸素を生成して、ユーザに供給する装置である。酸素濃縮装置は、例えば、ユーザである呼吸器疾患患者等に対して高濃度酸素を提供する在宅酸素療法において用いられる。
【0095】
［酸素濃縮装置Ｍの構成］
図１５及び図１６に示すように、酸素濃縮装置Ｍは、第１吸着筒１０１及び第２吸着筒１０２と、第１吸着筒１０１及び第２吸着筒１０２に加圧空気を供給する圧縮機１０３と、高濃度酸素を貯留する酸素タンク１０５と、を備えている。本実施形態における圧縮機１０３は、空気等のガスの加圧及び吸引を行うことができる加圧・真空併用型の圧縮機である。圧縮機１０３は、第１吸着筒１０１及び第２吸着筒１０２に加圧空気を供給し吸着した窒素リッチガスを減圧により脱着・排気する。なお、本実施形態では、加圧・真空併用型の圧縮機１０３を用いているが、本開示の酸素濃縮装置は、加圧空気を供給する圧縮機とは別に、吸気部である真空ポンプを装置内に別途有する構成であってもよい。
図１５及び図１６に示すように、酸素濃縮装置Ｍは、第１吸着筒１０１及び第２吸着筒１０２と、第１吸着筒１０１及び第２吸着筒１０２に加圧空気を供給する圧縮機１０３と、高濃度酸素を貯留する酸素タンク１０５と、を備えている。本実施形態における圧縮機１０３は、空気等のガスの加圧及び吸引を行うことができる加圧・真空併用型の圧縮機である。圧縮機１０３は、第１吸着筒１０１及び第２吸着筒１０２に加圧空気を供給し吸着した窒素リッチガスを減圧により脱着・排気する。なお、本実施形態では、加圧・真空併用型の圧縮機１０３を用いているが、本開示の酸素濃縮装置は、加圧空気を供給する圧縮機とは別に、吸気部である真空ポンプを装置内に別途有する構成であってもよい。
【0096】
圧縮機１０３の作動や、後述する種々の電磁弁等の作動は、装置内に配設された制御部１４０により行われる。制御部１４０は、酸素濃縮装置Ｍを作動させるためのプログラムが記憶されている記憶部１４０ａ、及び電磁弁等の作動信号などを発信する演算部１４０ｂを備えている。制御部１４０には、電源に接続していない状態で電力の供給源となるバッテリー１４１と、酸素濃縮装置Ｍの作動状態等を表示する表示部１４２が接続されている。
【0097】
ケーシング１０９内には、圧縮機１０３、及び排気マフラー１１４を収容する圧縮機ボックス１１０、圧縮機１０３を冷却するための冷却ファン１１２、給気フィルタ１１６、給気消音ボックス１１３を収容するファンボックス１３０が設けられる。圧縮機ボックス１１０、給気消音ボックス１１３、及びファンボックス１３０は、酸素濃縮装置Ｍにおける消音機構を構成する。換言すると、圧縮機ボックス１１０、給気消音ボックス１１３、及びファンボックス１３０は、ケーシング１０９内に配設された各機器より発生する騒音を低減させることができる。
【0098】
ケーシング１０９内には、圧縮機１０３から第１吸着筒１０１及び第２吸着筒１０２への加圧空気の流れ、及び、第１吸着筒１０１及び第２吸着筒１０２から圧縮機１０３への排気ガスの流れを切り替える切替弁１１１がさらに設けられる。本実施形態における切替弁１１１は、３ポート弁である第１制御弁１１１Ａと、同じく３ポート弁である第２制御弁１１１Ｂとで構成されている。
【0099】
本開示の酸素濃縮装置Ｍは、切替弁１１１として、先述した三方弁１０を採用する。第１制御弁１１１Ａは、先述した第１制御弁２１に対応し、第２制御弁１１１Ｂは、先述した第２制御弁２２に対応する。なお、図１６において、弁を示す標記の近傍に付した「１」、「２」又は「３」という数字は当該弁のポートの番号を示している。３ポート弁には、「１」から「３」までの数字が付されており、２ポート弁には、「１」及び「２」の数字が付されている。図１５の切替弁１１１に示すポート「Ａ」は、給気ポート７１に対応し、ポート「Ｂ」は、排気ポート７２に対応し、ポート「Ｃ」は、第１給排気ポート７３に対応し、ポート「Ｄ」は、第２給排気ポート７４に対応する。
【0100】
ケーシング１０９に設けた給気口１８０には、装置内に導入される外部の空気中に含まれる塵埃等を捕集するための防塵フィルタ１１５が設けられている。防塵フィルタ１１５を通過してケーシング１０９内に導入された外部からの空気は、ファンボックス１３０の開口部１３１を通って給気フィルタ１１６に吸い込まれ、給気消音ボックス１１３を通過して圧縮機１０３に吸引される。給気消音ボックス１１３は、給気フィルタ１１６から圧縮機１０３に至る空気の流路に配設されており、圧縮機１０３の給気・圧縮に起因する騒音を低減させる。
【0101】
圧縮機１０３により圧縮されて加圧された空気（加圧空気）は、第１制御弁１１１Ａ及び第２制御弁１１１Ｂを経由して第１吸着筒１０１及び第２吸着筒１０２に供給される。また、第１吸着筒１０１及び第２吸着筒１０２からの排気ガスは、第１制御弁１１１Ａ及び第２制御弁１１１Ｂを経由して圧縮機１０３により減圧・吸引され、排気マフラー１１４から圧縮機ボックス１１０の開口部１１７を経由して排気口１７０から外部に排出される。運転により発生する圧縮機１０３の熱は、冷却ファン１１２によって、ケーシング１０９の給気口１８０及びファンボックス１３０の開口部１３１を経由して当該ファンボックス１３０内に吸引され、且つ、冷却ファン１１２によって圧縮機１０３に吹き付けられる空気により冷却される。
【0102】
第１吸着筒１０１及び第２吸着筒１０２の内部には、圧縮機１０３から供給される加圧空気中の窒素を選択的ないし優先的に吸着する吸着剤が収容されている。吸着剤としては、例えばゼオライト等を用いることができる。第１吸着筒１０１及び第２吸着筒１０２を用いた酸素濃縮のプロセスの詳細については後述する。
【0103】
第１吸着筒１０１及び第２吸着筒１０２の下流側の流路（高濃度酸素の出口側の流路。図１５では第１吸着筒１０１及び第２吸着筒１０２の下部から第１酸素出口１５０に至る流路）には、高濃度酸素等の流体の流量又は流れを制御するための種々の弁、すなわちパージ弁１１８、逆止弁１１９、１２０、同調弁１２２が設けられている。同調弁１２２には、ユーザの呼吸を検知するための微圧センサ１２８が付設されている。同調弁１２２は、微圧センサ１２８の検知結果に応じて、「開」状態又は「閉」状態に切り替えられる。酸素タンク１０５は、同調弁１２２の上流側であり、且つ、逆止弁１１９、１２０の下流側に設けられている。また、逆止弁１１９、１２０と酸素タンク１０５との間のガス流路には、圧力異常等を検出するための圧力センサ１２３が設けられている。
【0104】
本実施形態に係る酸素濃縮装置Ｍは、一方の吸着筒に圧縮機１０３で圧縮された空気が供給されている間に、他方の吸着筒を当該圧縮機１０３によって吸引することで減圧するＶＰＳＡ（Ｖａｃｕｕｍ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）タイプの酸素濃縮装置である。しかし、本開示の酸素濃縮装置はこれに限定されず、一方の吸着筒に圧縮機で圧縮された空気が供給されている間に、他方の吸着筒が大気開放されることで減圧されるＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）タイプの酸素濃縮装置とすることもできる。
【0105】
第１制御弁１１１Ａ及び第２制御弁１１１Ｂは、いずれも３ポート弁であり、圧縮機１０３から吐出された加圧空気を第１吸着筒１０１（第２吸着筒１０２）に供給する加圧状態と、吸引することで当該第１吸着筒１０１（第２吸着筒１０２）内の排気ガスを外部に排出する減圧状態とを切り替える。一方の吸着筒が加圧状態にあるときは、他方の吸着筒は減圧状態にある。
【0106】
逆止弁１１９は第１吸着筒１０１の下流側のガス流路に配設され、逆止弁１２０は第２吸着筒１０２の下流側のガス流路に配設されている。両逆止弁１１９、１２０は、第１吸着筒１０１及び第２吸着筒１０２から排出される高濃度酸素が下流側に向かってだけ流れるように構成されている。パージ弁１１８は、第１吸着筒１０１と逆止弁１１９との間のガス流路と、第２吸着筒１０２と逆止弁１２０との間のガス流路とを接続するガス流路に配設されている。
【0107】
逆止弁１１９からの高濃度酸素と、逆止弁１２０からの高濃度酸素とが交互に酸素タンク１０５に供給され、当該酸素タンク１０５に貯留される。酸素タンク１０５の下流側には、高濃度酸素から異物を除去するためのバクテリアフィルタ１２５、酸素タンク１０５からの高濃度酸素の流量を調製する同調弁１２２が配設されている。同調弁１２２で流量調整された高濃度酸素は酸素濃度異常を検出するための酸素センサ１２４及びを経由して、ケーシング１０９の酸素出口１５０に送られる。酸素濃縮装置Ｍにおいて、高濃度酸素は、酸素出口１５０にカニューラ継手１２６を設けると共に、カニューラ継手１２６に接続されたチューブＴＡ及びカニューラＣａ（図１６参照）を介して患者に供給される。
【0108】
［酸素濃縮プロセス］
図１７は、吸着筒の１サイクルの圧力変化と酸素濃縮装置の制御弁の切替状態との関係を説明する図である。ここで、酸素濃縮装置Ｍにおける高濃度酸素の生成プロセスを説明する。
図１７は、吸着筒の１サイクルの圧力変化と酸素濃縮装置の制御弁の切替状態との関係を説明する図である。ここで、酸素濃縮装置Ｍにおける高濃度酸素の生成プロセスを説明する。
【0109】
図１７において、上側の図は酸素濃縮プロセスに関係する第１制御弁１１１Ａ、第２制御弁１１１Ｂ、及びパージ弁１１８（図１６参照）の各ステップにおける開閉状態を示しており、下側の図は第１吸着筒１０１及び第２吸着筒１０２内（図１６参照）の圧力変化を示している。下側の図において、太い実線は第１吸着筒１０１の内部の圧力変化を示しており、細い実線は第２吸着筒１０２の内部の圧力変化を示している。図１７に示される例では、第１吸着筒１０１及び第２吸着筒１０２の順に吸着筒内の加圧工程が行われる。また、図１７において、「Ｔ」で示される期間で第１吸着筒１０１の１サイクルの処理が行われる。この１サイクルの処理には、上側の図に示される「Ｔ１」から「Ｔ６」までの６つのステップが含まれる。
【0110】
図１６において、第１制御弁１１１Ａ、第２制御弁１１１Ｂ、及びパージ弁１１８を示す各ブロックに付された数字は、前述したように各弁におけるポートの番号を示している。第１制御弁１１１Ａ及び第２制御弁１１１Ｂは３ポート弁であるので、１から３までの３つの数字が付されており、パージ弁１１８は２ポート弁であるので、１から２までの２つの数字が付されている。図１７の上側の図において、例えば第１制御弁１１１Ａの「１→２」が「開」であるとは、第１制御弁１１１Ａにおいて「１」で示されるポートから「２」で示されるポートまでが連通状態にあることを示している。このとき、当該第１制御弁１１１Ａにおいて「２」で示されるポートから「３」で示されるポートまでは非連通の状態である。
【0111】
図１７の下側の図において、横軸は時間経過を示しており、同図において、左側から右側に時間が経過している。ステップＴ１では、パージ弁１１８が「開」の状態であり、第２吸着筒１０２から第１吸着筒１０１に当該第２吸着筒１０２内の高濃度酸素ガスが供給される。このステップＴ１では、第１制御弁１１１Ａ及び第２制御弁１１１Ｂのポート「２」からポート「３」はいずれも「閉」の状態であるので、第１吸着筒１０１及び第２吸着筒１０２内が吸引されることはない。第１吸着筒１０１及び第２吸着筒１０２の各吸引は、弁の開閉を制御することでタイミングが互いにずれるように行われる。
【0112】
つづくステップＴ２では、第１制御弁１１１Ａのポート「１」からポート「２」、及び第２制御弁１１１Ｂのポート「２」からポート「３」が「開」の状態であり、圧縮機１０３による第１吸着筒１０１の加圧及び第２吸着筒１０２の減圧が行われる。このステップＴ２では、ステップＴ１で「開」の状態であったパージ弁１１８は「閉」の状態である。加圧空気が供給されて加圧状態になった第１吸着筒１０１内では、加圧空気に含まれる窒素が当該第１吸着筒１０１内に収容されている吸着剤に吸着される。これにより、第１吸着筒１０１内のガスは、酸素濃度が通常の空気中の酸素濃度よりも高い高濃度酸素となる。
【0113】
つづくステップＴ３では、パージ弁１１８が「開」の状態であり、第１吸着筒１０１内の高濃度酸素がパージ弁１１８を経由して第２吸着筒１０２内に供給される。
【0114】
つづくステップＴ４では、第１制御弁１１１Ａのポート「２」からポート「３」、及び第２制御弁１１１Ｂのポート「２」からポート「３」が「閉」の状態である。このステップＴ４では、ステップＴ３での第１吸着筒１０１から第２吸着筒１０２への高濃度酸素の供給が継続される。
【0115】
つづくステップＴ５では、第１制御弁１１１Ａのポート「２」からポート「３」、及び第２制御弁１１１Ｂのポート「１」からポート「２」が「開」の状態であり、圧縮機１０３による第２吸着筒１０２の加圧及び第１吸着筒１０１の減圧が行われる。このステップＴ４では、ステップＴ３で「開」の状態であったパージ弁１１８は「閉」の状態である。加圧空気が供給されて加圧状態になった第２吸着筒１０２内では、加圧空気に含まれる窒素が当該第２吸着筒１０２内に収容されている吸着剤に吸着される。これにより、第２吸着筒１０２内のガスは、酸素濃度が通常の空気中の酸素濃度よりも高い高濃度酸素となる。
【0116】
つづくステップＴ６では、パージ弁１１８が「開」の状態であり、第２吸着筒１０２内の高濃度酸素がパージ弁１１８を経由して第１吸着筒１０１内に供給される。以後、前述したステップＴ１～Ｔ６が繰り返される。酸素濃縮装置Ｍは、第１吸着筒１０１及び第２吸着筒１０２においてかかるステップＴ１～Ｔ６が繰り返されることで高濃度酸素を生成し、生成した高濃度酸素を酸素タンク１０５に貯留する。
【0117】
［実施形態の作用効果］
（１）上記実施形態の三方弁１０は、給気ポート７１と、給気ポート７１に繋がる給気通路７５と、排気ポート７２と、排気ポート７２に繋がる排気通路７６と、給排気ポート７３，７４と、給排気ポート７３，７４に繋がる給排気通路７７，７８と、給気通路７５、排気通路７６及び給排気通路７７，７８に連通する弁室５１，５２と、を含む流路が形成されるマニホールド５０と、弁室５１，５２に収容され、給気ポート７１と給排気通路７７，７８とが連通する第１位置、又は排気ポート７２と給排気通路７７，７８とが連通する第２位置に変位可能な弁体２３，２４と、弁体２３，２４の位置を第１位置又は第２位置に切り替えるパイロット機構３０と、を備える。三方弁１０において、マニホールド５０は、複数の板状のマニホールド部材６０を板厚方向に積層して構成される。
（１）上記実施形態の三方弁１０は、給気ポート７１と、給気ポート７１に繋がる給気通路７５と、排気ポート７２と、排気ポート７２に繋がる排気通路７６と、給排気ポート７３，７４と、給排気ポート７３，７４に繋がる給排気通路７７，７８と、給気通路７５、排気通路７６及び給排気通路７７，７８に連通する弁室５１，５２と、を含む流路が形成されるマニホールド５０と、弁室５１，５２に収容され、給気ポート７１と給排気通路７７，７８とが連通する第１位置、又は排気ポート７２と給排気通路７７，７８とが連通する第２位置に変位可能な弁体２３，２４と、弁体２３，２４の位置を第１位置又は第２位置に切り替えるパイロット機構３０と、を備える。三方弁１０において、マニホールド５０は、複数の板状のマニホールド部材６０を板厚方向に積層して構成される。
【0118】
この三方弁１０によれば、積層構造を有するマニホールド５０を採用することによって、マニホールド５０内の各流路を構成する通路の断面形状を円形以外にすることが可能となり、マニホールド５０内の空間効率（マニホールド５０の体積に対するマニホールド５０内に確保すべき空間の比率）を高めることができる。これにより、三方弁１０の小型軽量化を図ることができる。
【0119】
（２）上記実施形態の三方弁１０は、マニホールド５０に形成される前記流路が、第１弁室５１と、第２弁室５２と、第１弁室５１と第２弁室５２とを連通し給気通路７５に接続される第１連通路Ｃ１と、第１弁室５１と第２弁室５２とを連通し排気通路７６に接続される第２連通路Ｃ２と、第１弁室５１側の第１給排気ポート７３と、第１弁室５１側の第１給排気通路７７と、第２弁室５２側の第２給排気ポート７４と、第２弁室５２側の第２給排気通路７８と、を含む。三方弁１０は、弁体が、第１弁体２３と、第２弁体２４と、を含み、第１弁室５１に第１弁体２３が収容されると共に、第２弁室５２に第２弁体２４が収容される。
【0120】
この三方弁１０は、二連三方弁である場合において、小型軽量化を図ることができる。
【0121】
（３）上記実施形態の三方弁１０において、第１連通路Ｃ１及び第２連通路Ｃ２は、隣接するマニホールド部材６０同士の境界面の凹みにより形成される。
【0122】
マニホールド５０を積層構造とした三方弁１０では、第１連通路Ｃ１及び第２連通路Ｃ２をマニホールド部材６０の境界部分に形成することができる。これにより、マニホールド５０内の空間効率を高めて、マニホールド５０を小型化することができる。
【0123】
（４）上記実施形態の三方弁１０において、マニホールド５０に形成される流路は、給気通路７５又は排気通路７６と第１弁室５１とを連通する第１パイロット通路９１と、給気通路７５又は排気通路７６と第２弁室５２とを連通する第２パイロット通路９２と、をさらに含んでいる。第１弁体２３は、第１パイロット通路９１を介して第１弁室５１に供給される流体の圧力によって変形可能な第１ダイヤフラム２３ｂ及び第２ダイヤフラム２３ｃを有する。第２弁体２４は、第２パイロット通路９２を介して第２弁室５２に供給される流体の圧力によって変形可能な第３ダイヤフラム２４ｂ及び第４ダイヤフラム２４ｃを有する。パイロット機構３０は、第１パイロット弁３１及び第２パイロット弁３２により構成される。パイロット機構３０は、第１パイロット弁３１及び第２パイロット弁３２によって、流体の供給先を第１パイロット通路９１又は第２パイロット通路９２の何れか一方に切り替えて、第１ダイヤフラム２３ｂ及び第２ダイヤフラム２３ｃ、又は、第３ダイヤフラム２４ｂ及び第４ダイヤフラム２４ｃの変形によって、第１弁体２３又は第２弁体２４の何れか一方を第１位置Ｐ１に位置させると共に、第１弁体２３及び第２弁体２４のうちの他方を第２位置Ｐ２に位置させる。
【0124】
この三方弁１０は、パイロット圧で作動するパイロット式三方弁である場合において、小型軽量化を図ることができる。
【0125】
（５）上記実施形態の三方弁１０は、マニホールド５０に形成される流路が、第１パイロット通路９１又は第２パイロット通路９２と排気通路７６とを連通する第４パイロット通路９４をさらに含んでいる。三方弁１０において、第１パイロット弁３１及び第２パイロット弁３２は、第４パイロット通路９４の連通先を第１パイロット通路９１又は第２パイロット通路９２の何れか一方に切り替えて、第１ダイヤフラム２３ｂ又は第３ダイヤフラム２４ｂを変形させる。
【0126】
この三方弁１０によれば、排気ポート７２から吸引排気を行う場合に、第１弁体２３及び第２弁体２４の変位動作の確実性を高めることができる。
【0127】
（６）上記実施形態の三方弁１０において、第１弁体２３は、第１連結ロッド２３ａ、第１連結ロッド２３ａの一端部に連結された第１ダイヤフラム２３ｂ、第１連結ロッド２３ａの他端部に連結された第２ダイヤフラム２３ｃ、第１連結ロッド２３ａの第１ダイヤフラム２３ｂ側に設けられた第１弁部２３ｄ、第１連結ロッド２３ａの第２ダイヤフラム２３ｃ側に設けられた第２弁部２３ｅ、を備える。第２弁体２４は、第２連結ロッド２４ａ、第２連結ロッド２４ａの一端部に連結された第３ダイヤフラム２４ｂ、第２連結ロッド２４ａの他端部に連結された第４ダイヤフラム２４ｃ、第２連結ロッド２４ａの第３ダイヤフラム２４ｂ側に設けられた第３弁部２４ｄ、第２連結ロッド２４ａの第４ダイヤフラム２４ｃ側に設けられた第４弁部２４ｅ、を備える。第１弁室５１は、第１ダイヤフラム２３ｂを収容する第１室Ａ１、第２ダイヤフラム２３ｃを収容する第２室Ａ２、第１室Ａ１及び第２室Ａ２を連通し第１連結ロッド２３ａを収容する第１連通孔Ｂ１、第１連通孔Ｂ１の第１室Ａ１側の端部に形成され第１弁部２３ｄと対向する第１弁座５３、第１連通孔Ｂ１の第２室Ａ２側の端部に形成され第２弁部２３ｅと対向する第２弁座５４、を有する。第２弁室５２は、第３ダイヤフラム２４ｂを収容する第３室Ａ３、第４ダイヤフラム２４ｃを収容する第４室Ａ４、第３室Ａ３及び第４室Ａ４を連通し第２連結ロッド２４ａを収容する第２連通孔Ｂ２、第２連通孔Ｂ２の第３室Ａ３側の端部に形成され第３弁部２４ｄと対向する第３弁座５５、第２連通孔Ｂ２の第４室Ａ４側の端部に形成され第４弁部２４ｅと対向する第４弁座５６、を有する。第１連通路Ｃ１が、第２室Ａ２及び第４室Ａ４を連通し、第２連通路Ｃ２が、第１室Ａ１及び第３室Ａ３を連通し、第３パイロット通路９３が、第１連絡路Ｃ１を介して給気通路７５と連通し、第４パイロット通路９４が、第２連絡路Ｃ２を介して排気通路７６と連通する。
【0128】
この三方弁１０は、内部パイロット式の二連三方弁である場合に、小型軽量化を図ることができる。
【0129】
（７）上記実施形態の三方弁１０において、マニホールド５０は、第１連通孔Ｂ１及び第２連通孔Ｂ２の軸線方向が、複数のマニホールド部材６０の積層方向（Ｚ方向）に対して平行である。マニホールド５０は、第１室Ａ１、第２室Ａ２、第３室Ａ３、第４室Ａ４、第１連通孔Ｂ１、及び第２連通孔Ｂ２が、２以上のマニホールド部材６０にわたって形成されている。
【0130】
この三方弁１０によれば、積層構造を有するマニホールド５０を用いて、内部パイロット式二連三方弁を構成することができる。これにより、内部パイロット式二連三方弁を小型軽量化することができる。
【0131】
（８）上記実施形態の酸素濃縮装置Ｍは、空気中の酸素濃度よりも高濃度の酸素を含む高濃度酸素を生成すると共に、生成した高濃度酸素を供給する。酸素濃縮装置Ｍは、空気に含まれる窒素又は酸素の吸着及び吸着した窒素又は酸素の脱離が可能な吸着材と、吸着材を収容する第１吸着筒１０１及び第２吸着筒１０２と、高濃度酸素の原料となる空気を第１吸着筒１０１及び第２吸着筒１０２に供給する給気管１０６と、生成された高濃度酸素を第１吸着筒１０１及び第２吸着筒１０２から排気する排気管１０７と、第１吸着筒１０１又は第２吸着筒１０２を交互に選択し、選択した一方を給気管１０６に接続すると同時に、他方を排気管１０７に接続する切替弁１１１と、を備え、切替弁１１１が、三方弁１０で構成される。
【0132】
この酸素濃縮装置Ｍは、切替弁１１１に三方弁１０を採用しているため、小型軽量化を図ることができる。なお、酸素濃縮装置Ｍには、屋外での使用に適した携帯型と、屋内での使用に適した定置型とがある。酸素濃縮装置Ｍでは、携帯型及び定置型に関わらず、切替弁１１１として三方弁１０を採用すると好ましいが、携帯型である場合において、切替弁１１１として三方弁１０を採用すると特に好ましい。
【0133】
なお、本開示の酸素濃縮装置は、吸着材としてゼオライト等の窒素吸着材を使用しているが、本開示は、吸着材として酸素吸着材を使用した酸素濃縮装置に対して適用しても良い。
【符号の説明】
【0134】
Ｍ ：酸素濃縮装置
１０ ：三方弁
２３ ：第１弁体（弁体）
２３ｂ：第１ダイヤフラム（第１ダイヤフラム）
２３ｃ：第２ダイヤフラム（第１ダイヤフラム）
２４ ：第２弁体（弁体）
２４ｂ：第３ダイヤフラム（第２ダイヤフラム）
２４ｃ：第４ダイヤフラム（第２ダイヤフラム）
３０ ：パイロット機構（切替機構）
５０ ：マニホールド
５１ ：第１弁室（弁室）
５２ ：第２弁室（弁室）
６０ ：マニホールド部材
７１ ：給気ポート（第１ポート）
７２ ：排気ポート（第２ポート）
７３ ：第１給排気ポート（第３ポート）
７４ ：第２給排気ポート（第３ポート）
７５ ：給気通路（第１通路）
７６ ：排気通路（第２通路）
７７ ：第１給排気通路（第３通路）
７８ ：第２給排気通路（第３通路）
９１ ：第１パイロット通路
９２ ：第２パイロット通路
９３ ：第３パイロット通路
９４ ：第４パイロット通路
９５ ：第５パイロット通路
９６ ：第６パイロット通路
Ｃ１ ：第１連通路
Ｃ２ ：第２連通路
Ｐ１ ：第１位置
Ｐ２ ：第２位置
１０ ：三方弁
２３ ：第１弁体（弁体）
２３ｂ：第１ダイヤフラム（第１ダイヤフラム）
２３ｃ：第２ダイヤフラム（第１ダイヤフラム）
２４ ：第２弁体（弁体）
２４ｂ：第３ダイヤフラム（第２ダイヤフラム）
２４ｃ：第４ダイヤフラム（第２ダイヤフラム）
３０ ：パイロット機構（切替機構）
５０ ：マニホールド
５１ ：第１弁室（弁室）
５２ ：第２弁室（弁室）
６０ ：マニホールド部材
７１ ：給気ポート（第１ポート）
７２ ：排気ポート（第２ポート）
７３ ：第１給排気ポート（第３ポート）
７４ ：第２給排気ポート（第３ポート）
７５ ：給気通路（第１通路）
７６ ：排気通路（第２通路）
７７ ：第１給排気通路（第３通路）
７８ ：第２給排気通路（第３通路）
９１ ：第１パイロット通路
９２ ：第２パイロット通路
９３ ：第３パイロット通路
９４ ：第４パイロット通路
９５ ：第５パイロット通路
９６ ：第６パイロット通路
Ｃ１ ：第１連通路
Ｃ２ ：第２連通路
Ｐ１ ：第１位置
Ｐ２ ：第２位置
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図11A】
【図11B】
【図12A】
【図12B】
【図13A】
【図13B】
【図14A】
【図14B】
【図15】
【図16】
【図17】
【手続補正書】
【提出日】2024-01-24
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１ポートと、前記第１ポートに繋がる第１通路と、第２ポートと、前記第２ポートに繋がる第２通路と、第３ポートと、前記第３ポートに繋がる第３通路と、前記第１通路、前記第２通路及び前記第３通路に連通する弁室と、を含む流路が形成されるマニホールドと、
前記弁室に収容され、前記第１ポート及び前記第３ポートが連通する第１位置、又は前記第２ポート及び前記第３ポートが連通する第２位置に変位可能な弁体と、
前記弁体の位置を前記第１位置又は前記第２位置に切り替える切替機構と、を備え、
前記マニホールドが、
複数の板状のマニホールド部材を板厚方向に積層して構成される、三方弁。
前記弁室に収容され、前記第１ポート及び前記第３ポートが連通する第１位置、又は前記第２ポート及び前記第３ポートが連通する第２位置に変位可能な弁体と、
前記弁体の位置を前記第１位置又は前記第２位置に切り替える切替機構と、を備え、
前記マニホールドが、
複数の板状のマニホールド部材を板厚方向に積層して構成される、三方弁。
【請求項2】
前記マニホールドに形成される前記流路が、第１の前記弁室である第１弁室と、第２の前記弁室である第２弁室と、前記第１弁室と前記第２弁室とを連通し前記第１通路に接続される第１連通路と、前記第１弁室と前記第２弁室とを連通し前記第２通路に接続される第２連通路と、前記第１弁室側の前記第３ポートである第１弁室側第３ポートと、前記第１弁室側の前記第３通路である第１弁室側第３通路と、前記第２弁室側の前記第３ポートである第２弁室側第３ポートと、前記第２弁室側の前記第３通路である第２弁室側第３通路と、を含み、
前記弁体が、第１の前記弁体である第１弁体と、第２の前記弁体である第２弁体と、を含み、
前記第１弁室に前記第１弁体が収容されると共に、前記第２弁室に前記第２弁体が収容される、請求項１に記載の三方弁。
前記弁体が、第１の前記弁体である第１弁体と、第２の前記弁体である第２弁体と、を含み、
前記第１弁室に前記第１弁体が収容されると共に、前記第２弁室に前記第２弁体が収容される、請求項１に記載の三方弁。
【請求項3】
前記第１連通路及び／又は前記第２連通路は、隣接する前記マニホールド部材同士の境界面の凹みにより形成される、請求項２に記載の三方弁。
【請求項4】
前記マニホールドに形成される前記流路が、前記第１弁室と連通する第１パイロット通路と、前記第２弁室と連通する第２パイロット通路と、前記第１パイロット通路又は前記第２パイロット通路と前記第１通路とを連通する第３パイロット通路と、をさらに含み、
前記第１弁体が、前記第１パイロット通路を介して前記第１弁室に供給される流体の圧力によって変形可能な第１ダイヤフラム及び第２ダイヤフラムをさらに有し、
前記第２弁体が、前記第２パイロット通路を介して前記第２弁室に供給される流体の圧力によって変形可能な第３ダイヤフラム及び第４ダイヤフラムをさらに有し、
前記切替機構が、パイロット弁により構成され、前記パイロット弁によって、前記第３パイロット通路の連通先を前記第１パイロット通路又は前記第２パイロット通路の何れか一方に切り替えて、前記第１ダイヤフラム及び前記第２ダイヤフラムと、前記第３ダイヤフラム及び前記第４ダイヤフラムとの変形によって、前記第１弁体又は前記第２弁体の何れか一方を前記第１位置に位置させると共に、前記第１弁体及び前記第２弁体のうちの他方を前記第２位置に位置させる、請求項２又は請求項３に記載の三方弁。
前記第１弁体が、前記第１パイロット通路を介して前記第１弁室に供給される流体の圧力によって変形可能な第１ダイヤフラム及び第２ダイヤフラムをさらに有し、
前記第２弁体が、前記第２パイロット通路を介して前記第２弁室に供給される流体の圧力によって変形可能な第３ダイヤフラム及び第４ダイヤフラムをさらに有し、
前記切替機構が、パイロット弁により構成され、前記パイロット弁によって、前記第３パイロット通路の連通先を前記第１パイロット通路又は前記第２パイロット通路の何れか一方に切り替えて、前記第１ダイヤフラム及び前記第２ダイヤフラムと、前記第３ダイヤフラム及び前記第４ダイヤフラムとの変形によって、前記第１弁体又は前記第２弁体の何れか一方を前記第１位置に位置させると共に、前記第１弁体及び前記第２弁体のうちの他方を前記第２位置に位置させる、請求項２又は請求項３に記載の三方弁。
【請求項5】
前記マニホールドに形成される前記流路が、
前記第１パイロット通路又は前記第２パイロット通路と前記第２通路とを連通する第４パイロット通路をさらに含み、
前記パイロット弁が、前記第４パイロット通路の連通先を前記第１パイロット通路又は前記第２パイロット通路の何れか一方に切り替えて、前記第１ダイヤフラム及び前記第２ダイヤフラム、又は、前記第３ダイヤフラム及び前記第４ダイヤフラムを変形させる、請求項４に記載の三方弁。
前記第１パイロット通路又は前記第２パイロット通路と前記第２通路とを連通する第４パイロット通路をさらに含み、
前記パイロット弁が、前記第４パイロット通路の連通先を前記第１パイロット通路又は前記第２パイロット通路の何れか一方に切り替えて、前記第１ダイヤフラム及び前記第２ダイヤフラム、又は、前記第３ダイヤフラム及び前記第４ダイヤフラムを変形させる、請求項４に記載の三方弁。
【請求項6】
前記第１弁体が、第１連結ロッド、前記第１連結ロッドの一端部に連結された前記第１ダイヤフラム、前記第１連結ロッドの他端部に連結された前記第２ダイヤフラム、前記第１ダイヤフラムに設けられた第１弁部、前記第２ダイヤフラムに設けられた第２弁部、を備え、
前記第２弁体が、第２連結ロッド、前記第２連結ロッドの一端部に連結された前記第３ダイヤフラム、前記第２連結ロッドの他端部に連結された前記第４ダイヤフラム、前記第３ダイヤフラムに設けられた第３弁部、前記第４ダイヤフラムに設けられた第４弁部、を備え、
前記第１弁室が、前記第１ダイヤフラムを収容する第１室、前記第２ダイヤフラムを収容する第２室、前記第１室及び前記第２室を連通し前記第１連結ロッドを収容する第１連通孔、前記第１連通孔の前記第１室側の端部に形成され前記第１弁部と対向する第１弁座、前記第１連通孔の前記第２室側の端部に形成され前記第２弁部と対向する第２弁座、を有し、
前記第２弁室が、前記第３ダイヤフラムを収容する第３室、前記第４ダイヤフラムを収容する第４室、前記第３室及び前記第４室を連通し前記第２連結ロッドを収容する第２連通孔、前記第２連通孔の前記第３室側の端部に形成され前記第３弁部と対向する第３弁座、前記第２連通孔の前記第４室側の端部に形成され前記第４弁部と対向する第４弁座、を有し、
前記第１連通路が、前記第２室及び前記第４室を連通し、
前記第２連通路が、前記第１室及び前記第３室を連通し、
前記第３パイロット通路が、前記第１連通路を介して前記第１通路と連通し、
前記第４パイロット通路が、前記第２連通路を介して前記第２通路と連通する、請求項５に記載の三方弁。
前記第２弁体が、第２連結ロッド、前記第２連結ロッドの一端部に連結された前記第３ダイヤフラム、前記第２連結ロッドの他端部に連結された前記第４ダイヤフラム、前記第３ダイヤフラムに設けられた第３弁部、前記第４ダイヤフラムに設けられた第４弁部、を備え、
前記第１弁室が、前記第１ダイヤフラムを収容する第１室、前記第２ダイヤフラムを収容する第２室、前記第１室及び前記第２室を連通し前記第１連結ロッドを収容する第１連通孔、前記第１連通孔の前記第１室側の端部に形成され前記第１弁部と対向する第１弁座、前記第１連通孔の前記第２室側の端部に形成され前記第２弁部と対向する第２弁座、を有し、
前記第２弁室が、前記第３ダイヤフラムを収容する第３室、前記第４ダイヤフラムを収容する第４室、前記第３室及び前記第４室を連通し前記第２連結ロッドを収容する第２連通孔、前記第２連通孔の前記第３室側の端部に形成され前記第３弁部と対向する第３弁座、前記第２連通孔の前記第４室側の端部に形成され前記第４弁部と対向する第４弁座、を有し、
前記第１連通路が、前記第２室及び前記第４室を連通し、
前記第２連通路が、前記第１室及び前記第３室を連通し、
前記第３パイロット通路が、前記第１連通路を介して前記第１通路と連通し、
前記第４パイロット通路が、前記第２連通路を介して前記第２通路と連通する、請求項５に記載の三方弁。
【請求項7】
前記マニホールドは、
前記第１連通孔及び前記第２連通孔の軸線方向が、前記複数のマニホールド部材の積層方向に対して平行であり、
前記第１室、前記第２室、前記第３室、前記第４室、前記第１連通孔、及び前記第２連通孔が、
２以上の前記マニホールド部材にわたって形成される、請求項６に記載の三方弁。
前記第１連通孔及び前記第２連通孔の軸線方向が、前記複数のマニホールド部材の積層方向に対して平行であり、
前記第１室、前記第２室、前記第３室、前記第４室、前記第１連通孔、及び前記第２連通孔が、
２以上の前記マニホールド部材にわたって形成される、請求項６に記載の三方弁。
【請求項8】
空気中の酸素濃度よりも高濃度の酸素を含む高濃度酸素を生成すると共に、生成した高濃度酸素を供給する酸素濃縮装置であって、
空気に含まれる窒素又は酸素の吸着及び吸着した窒素又は酸素の脱離が可能な吸着材と、
前記吸着材を収容する第１吸着筒及び第２吸着筒と、
高濃度酸素の原料となる空気を前記第１吸着筒及び前記第２吸着筒に供給する給気管と、
生成された高濃度酸素を前記第１吸着筒及び前記第２吸着筒から排気する排気管と、
前記第１吸着筒又は前記第２吸着筒を交互に選択し、選択した一方を前記給気管に接続すると同時に、他方を前記排気管に接続する切替弁と、を備え、
前記切替弁が、請求項４に記載の前記三方弁で構成される、酸素濃縮装置。
空気に含まれる窒素又は酸素の吸着及び吸着した窒素又は酸素の脱離が可能な吸着材と、
前記吸着材を収容する第１吸着筒及び第２吸着筒と、
高濃度酸素の原料となる空気を前記第１吸着筒及び前記第２吸着筒に供給する給気管と、
生成された高濃度酸素を前記第１吸着筒及び前記第２吸着筒から排気する排気管と、
前記第１吸着筒又は前記第２吸着筒を交互に選択し、選択した一方を前記給気管に接続すると同時に、他方を前記排気管に接続する切替弁と、を備え、
前記切替弁が、請求項４に記載の前記三方弁で構成される、酸素濃縮装置。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0134】
Ｍ ：酸素濃縮装置
１０ ：三方弁
２３ ：第１弁体（弁体）
２３ｂ：第１ダイヤフラム（第１ダイヤフラム）
２３ｃ：第２ダイヤフラム（第１ダイヤフラム）
２４ ：第２弁体（弁体）
２４ｂ：第３ダイヤフラム（第２ダイヤフラム）
２４ｃ：第４ダイヤフラム（第２ダイヤフラム）
３０ ：パイロット機構（切替機構）
５０ ：マニホールド
５１ ：第１弁室（弁室）
５２ ：第２弁室（弁室）
６０ ：マニホールド部材
７１ ：給気ポート（第１ポート）
７２ ：排気ポート（第２ポート）
７３ ：第１給排気ポート（第３ポート）
７４ ：第２給排気ポート（第３ポート）
７５ ：給気通路（第１通路）
７６ ：排気通路（第２通路）
７７ ：第１給排気通路（第３通路）
７８ ：第２給排気通路（第３通路）
９１ ：第１パイロット通路
９２ ：第２パイロット通路
９３ ：第３パイロット通路
９４ ：第４パイロット通路
Ｃ１ ：第１連通路
Ｃ２ ：第２連通路
Ｐ１ ：第１位置
Ｐ２ ：第２位置
１０ ：三方弁
２３ ：第１弁体（弁体）
２３ｂ：第１ダイヤフラム（第１ダイヤフラム）
２３ｃ：第２ダイヤフラム（第１ダイヤフラム）
２４ ：第２弁体（弁体）
２４ｂ：第３ダイヤフラム（第２ダイヤフラム）
２４ｃ：第４ダイヤフラム（第２ダイヤフラム）
３０ ：パイロット機構（切替機構）
５０ ：マニホールド
５１ ：第１弁室（弁室）
５２ ：第２弁室（弁室）
６０ ：マニホールド部材
７１ ：給気ポート（第１ポート）
７２ ：排気ポート（第２ポート）
７３ ：第１給排気ポート（第３ポート）
７４ ：第２給排気ポート（第３ポート）
７５ ：給気通路（第１通路）
７６ ：排気通路（第２通路）
７７ ：第１給排気通路（第３通路）
７８ ：第２給排気通路（第３通路）
９１ ：第１パイロット通路
９２ ：第２パイロット通路
９３ ：第３パイロット通路
９４ ：第４パイロット通路
Ｃ１ ：第１連通路
Ｃ２ ：第２連通路
Ｐ１ ：第１位置
Ｐ２ ：第２位置