(57)【要約】【目的】  圧力変動吸着型の酸素濃縮装置で、使用するコンプレッサを駆動するモータの負荷の増大を招くことなく、コンプレッサのピストン駆動機構に起因する音の発生を抑さえる。【構成】  コンプレッサ２１に、モーター２３の回転によってピストン２６，２７を往復動させるタイプのものを使用してなるもので、そのコンプレッサ２１のうち、ピストン駆動機構がコンプレッサ自身の外部に露出しないようにケース２８でカバーした。ケース２８の適所には、その内外に貫通する開口部１２８を設けた。その開口部１２８は通気性のあるスポンジなどの吸音材を詰め込んで閉塞した。ケース２８でカバーされているピストン駆動機構のある空間に起きる空気圧変動は、通気性のある吸音材を通じて防止されるため、モータ２３の負荷の増大もなく、音の発生も抑さえることができる。【選択図】     図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素よりも窒素を優先的に吸着し得る吸着剤を充填した窒素吸着容器内に、コンプレッサによって圧縮空気を供給することによって高酸素濃度ガスを得る加圧工程と、窒素吸着容器内の圧力を減じることによって吸着された窒素を外部に排気することで吸着剤の再生を行う減圧工程とを、交互に繰り返し行うことによって高酸素濃度ガスを得る方式の圧力変動吸着型の酸素濃縮装置であって、
そのコンプレッサに、電動式のモーターの回転によってピストン駆動機構を駆動してピストンを往復動させるレシプロ式のものを使用してなるものにおいて、
前記コンプレッサは、前記ピストン駆動機構がコンプレッサ自身の外部に露出しないようにケースでカバーされているとともに、そのケースの適所には、ケースの内外に向けて貫通する開口部が設けられており、しかもその開口部は通気性のある吸音材で閉塞されていることを特徴とする酸素濃縮装置。
【請求項２】
前記吸音材がスポンジであることを特徴とする請求項１に記載の酸素濃縮装置。
【請求項３】
酸素よりも窒素を優先的に吸着し得る吸着剤を充填した窒素吸着容器内に、コンプレッサによって圧縮空気を供給することによって高酸素濃度ガスを得る加圧工程と、窒素吸着容器内の圧力を減じることによって吸着された窒素を外部に排気することで吸着剤の再生を行う減圧工程とを、交互に繰り返し行うことによって高酸素濃度ガスを得る方式の圧力変動吸着型の酸素濃縮装置であって、
そのコンプレッサに、電動式のモーターの回転によってピストン駆動機構を駆動してピストンを往復動させるレシプロ式のものを使用してなるものにおいて、
前記コンプレッサは、前記ピストン駆動機構がコンプレッサ自身の外部に露出しないようにケースでカバーされているとともに、そのケースの適所には、ケース内外に向けて貫通する開口部が設けられており、しかもその開口部には、前記ケース内の空気圧変動に応じて変形して該ケース内の空気圧変動を吸収又は緩和するように形成された弾性材からなる膜又は袋が該開口部を閉塞するように取り付けられていることを特徴とする酸素濃縮装置。
【請求項４】
前記コンプレッサは、前記モーターの回転軸を挟む両側に、その回転軸と軸が垂直で互いに対向するようにシリンダを配置すると共に、その各シリンダ内にピストンを往復動自在に設け、前記回転軸に設けられたピストン駆動機構によってそのピストンを往復動させるようにしたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の酸素濃縮装置。
【請求項５】
前記回転軸を挟む両側に対向して配置された前記各シリンダのうち、前記回転軸の一方の側に配置されたシリンダが圧縮工程にあるときは、他方の側に配置されたシリンダが吸気工程にあるように、各ピストンを往復動させるようにピストン駆動機構を構成したことを特徴とする請求項４に記載の酸素濃縮装置。
【請求項６】
電動式のモーターの回転によってピストン駆動機構を駆動してピストンを往復動させるレシプロ式のコンプレッサにおいて、
前記ピストン駆動機構がコンプレッサ自身の外部に露出しないようにケースでカバーされているとともに、そのケースの適所には、ケースの内外に向けて貫通する開口部が設けられており、しかもその開口部は通気性のある吸音材で閉塞されていることを特徴とするコンプレッサ。
【請求項７】
前記吸音材がスポンジであることを特徴とする請求項６に記載のコンプレッサ。
【請求項８】
電動式のモーターの回転によってピストン駆動機構を駆動してピストンを往復動させるレシプロ式のコンプレッサにおいて、
前記ピストン駆動機構がコンプレッサ自身の外部に露出しないようにケースでカバーされているとともに、そのケースの適所には、ケース内外に向けて貫通する開口部が設けられており、しかもその開口部には、前記ケース内の空気圧変動に応じて変形して該ケース内の空気圧変動を吸収又は緩和するように形成された弾性材からなる膜又は袋が該開口部を閉塞するように取り付けられていることを特徴とするコンプレッサ。
【請求項９】
前記コンプレッサは、前記モーターの回転軸を挟む両側に、その回転軸と軸が垂直で互いに対向するようにシリンダを配置すると共に、その各シリンダ内にピストンを往復動自在に設け、前記回転軸に設けられたピストン駆動機構によってそのピストンを往復動させるようにしたものであることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載のコンプレッサ。
【請求項１０】
前記回転軸を挟む両側に対向して配置された前記各シリンダのうち、前記回転軸の一方の側に配置されたシリンダが圧縮工程にあるときは、他方の側に配置されたシリンダが吸気工程にあるように、各ピストンを往復動させるようにピストン駆動機構を構成したことを特徴とする請求項９に記載のコンプレッサ。
【請求項１１】
請求項６〜１０のいずれか１項に記載のコンプレッサが、酸素よりも窒素を優先的に吸着し得る吸着剤を充填した窒素吸着容器内に、圧縮空気を供給することによって高酸素濃度ガスを得る加圧工程と、窒素吸着容器内の圧力を減じることによって吸着された窒素を外部に排気することで吸着剤の再生を行う減圧工程とを、交互に繰り返し行うことによって高酸素濃度ガスを得る方式の圧力変動吸着型の酸素濃縮装置において、その圧縮空気を供給するのに使用されることを特徴とするコンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素濃縮装置及びコンプレッサに関し、詳しくは慢性気管支炎等の呼吸器系器官の疾患の治療法として有効な酸素吸入療法に使用される酸素濃縮装置及びコンプレッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の酸素濃縮装置（酸素濃縮器ともいわれる。以下、単に装置ともいう）において空気中の酸素を分離、濃縮する酸素濃縮法としては、酸素を透過し窒素を選択的（優先的）に吸着する吸着剤（例えばゼオライト）を用いた、いわゆる吸着型酸素濃縮装置が広く使用されている。この酸素濃縮装置は、通常、酸素よりも窒素を優先的に吸着し得る吸着剤を充填した窒素吸着容器内（吸着筒）にコンプレッサで圧縮された空気を供給し、その内部に加圧状態で窒素を吸着させることにより、高酸素濃度ガス（高酸素濃度ガス）を得る加圧工程（吸着工程）と、窒素吸着容器内の圧力を減じて吸着された窒素を外部に排気（放出）することで吸着剤の再生を行う減圧工程（再生工程）とを、交互に（順次）繰り返し行うことによって、高酸素濃度ガスが連続して生成（製造）されるように構成されている。そして、こうして生成された高圧の高酸素濃度ガスは、これを一時的に貯蔵するタンク（リザーバ）へ送り込まれ、レギュレーター及び流量設定器で、圧力、流量が調整され、加湿などの処理を施された後、患者に供給される。
【０００３】
このような酸素濃縮装置において、窒素吸着容器内に圧縮空気を供給するには、コンプレッサ（電動モーター付の空気加圧ポンプ）が使用されるのが普通であり（特許文献１）、それには従来、レシプロ式の加圧コンプレッサが広く採用されている。このようなコンプレッサにおけるシリンダは、水平に配置されるもの（特許文献２）か、或いは縦型に配置されるものに大別される。水平に配置されるコンプレッサ（水平対向配置式コンプレッサともいわれる）は、片軸のモーターを用い、その回転軸と、軸（摺動方向）が垂直で水平をなして互いに対向するようにシリンダを配置し、その１つの回転軸に２つのコンロッドを介してピストンを取り付け、各ピストンを各シリンダ内で往復動させるように構成されている。このものでは、水平に配置された対向する一対を成すシリンダにおける各ピストンが、その一方が圧縮工程にあるときは他方が吸気工程にある、１８０度の位相差で圧縮工程（又は吸気工程）をなすものと、同位相すなわち対向するシリンダにおいて同時に圧縮工程（又は吸気工程）をなすものがある。
【０００４】
また、シリンダが縦に配置されるものは、両軸を有するモーターが使用され、その各先端側にそれぞれコンロッドを介してピストンを連結し、その各ピストンを、軸が上下を向くシリンダ内に配置して往復動させるものである。そして、このようなコンプレッサにおける両ピストンは、一方が圧縮工程にあるときは、他方が吸気工程にあるように１８０度の位相差を与えて往復動が行われるように設定されているのが普通である。
【０００５】
ところで、酸素濃縮装置は、在宅療法患者が睡眠時も含め昼夜にわたって常時使用するものであることから、騒音が発生することなく運転されることが強く要請される。一方、この酸素濃縮装置において問題となる騒音は、コンプレッサの作動音、および吸着剤の再生のために窒素吸着容器で吸着した窒素を定期的に大気中に放出させる際に発生する排気音である。このため、従来の酸素濃縮装置においては、コンプレッサやその排気音を抑えるため、コンプレッサや排気音の発生源となる機器（例えばマフラ）を、酸素濃縮装置内の、内壁面に吸音材が貼り付けられた防音室（金属製消音ボックス）内に配置することが行われている。ただし、このような吸音材では、１ｋＨｚ以下の低周波帯域の騒音を抑えることは限界とされている。こうした中、騒音発生源として一番問題とされているコンプレッサ自体については、その低騒音化の要請が特に高いことから、コンプレッサの型式を問わず、それ自体の運転時に発生するピストンやクランク機構の摺動音（摩擦音）等の騒音が外部へ漏出しないように各種の対策が講じられている。その対策として、コンプレッサを構成するピストンロッドなどのクランク機構をなすピストン駆動機構をコンプレッサ自身の外部に露出させないように、これをケースでカバーしたものがある（特許文献３）。
【特許文献１】特開２００３−２４６６０７公報
【特許文献２】特開２００１−２８０２３４公報
【特許文献３】特開２００４−２１１７０８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献３に記載のコンプレッサのように、ケースにてピストンロッドなどのピストン駆動機構をカバーしているものでは騒音対策としての効果は上がるが、次のような別の問題が浮上してきた。というのは、ケースによってピストン駆動機構をカバーしたものでは、そのケース内の空間（空気）は密閉状態とされることから、防音効果は得られるものの、ピストンの往復動やそれを駆動させるピストンロッドの揺動、ピストンの往復動等に起因して、それらのピストン駆動機構が存在しているケース内の空間部位（以下、駆動機構空間ともいう）では、その内部の空気に急激な動き（流動やかくはん）、或いは内部容積の急変が起きることになり、その内部の空気圧が激しく変化する。すなわち、このものでは、そのピストンのシリンダ室内とは反対側に位置する駆動機構空間は、ピストン（シリンダ）の往工程（圧縮工程）ではその駆動機構空間内の容積が大きくなるために低圧となる。一方、逆にピストンの復工程（吸気工程）においては駆動機構空間の容積が小さくなることから、同駆動機構空間内が高圧となる。このため、このようにケースで駆動機構空間がカバーされている場合には、カバーされていない場合に比べると、ピストンの吸気工程においても、モーターにかかる負荷が大きくなってしまうという問題があった。
【０００７】
この問題は、在宅療法患者が日夜を問わず毎日長時間にわたって使用する酸素濃縮装置にあっては、在宅療法患者に対する電気料金の負担の増大を強いることを意味するものともなる。このように、従来、ケースによってピストン駆動機構をカバーしたものでは、コンプレッサの低騒音化は図られるものの、モーター負荷の増大を招いていたといった問題があった。
【０００８】
とりわけ、水平対向配置方式のもので、対向する１対のシリンダにおける両ピストンの圧縮工程（又は吸気工程）が、同時に（同位相で）行われるタイプのものでは上記した問題が大きい。すなわち、このものでは、対向するシリンダにおける両ピストンの吸気工程が同時に行われるので、衝撃ないし振動を打ち消しあう効果はあるものの、両ピストンに挟まれるピストン駆動機構の空間が密閉状をなすことから、シリンダの吸気工程においては、その両ピストンに挟まれるケース内の空間内の容積がその各ピストンのストローク分、減少するためにその内部空間が確実に高圧となるためである。したがって、このようなコンプレッサでは、両ピストンによるシリンダ内の圧縮工程だけでなく、吸気工程においてもモーターにかかる負荷が大きいものとなる。
【０００９】
なお、このようなモーターにかかる負荷の増大の問題は、ピストン駆動機構側空間をカバーしているケースに、その（壁面）の内外に向けて貫通するように適所に適寸の開口を設けてやり、その開口（貫通部）を空気抜き穴としてやれば回避することができる。しかし、そのような対策では、その開口から騒音が漏出することになり、カバーが目的とする本来の防音性能の低下を招いてしまう。
【００１０】
本発明は、酸素濃縮装置におけるこうした問題点に鑑みてなされたもので、搭載するコンプレッサを駆動するモータの負荷の増大を招くことなく、コンプレッサのピストン駆動機構に起因する音の発生を抑制し、もって、酸素濃縮装置の運転音の低減を図ることをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の目的達成のために請求項１に記載の本発明は、酸素よりも窒素を優先的に吸着し得る吸着剤を充填した窒素吸着容器内に、コンプレッサによって圧縮空気を供給することによって高酸素濃度ガスを得る加圧工程と、窒素吸着容器内の圧力を減じることによって吸着された窒素を外部に排気することで吸着剤の再生を行う減圧工程とを、交互に繰り返し行うことによって高酸素濃度ガスを得る方式の圧力変動吸着型の酸素濃縮装置であって、
そのコンプレッサに、電動式のモーターの回転によってピストン駆動機構を駆動してピストンを往復動させるレシプロ式のものを使用してなるものにおいて、
前記コンプレッサは、前記ピストン駆動機構がコンプレッサ自身の外部に露出しないようにケースでカバーされているとともに、そのケースの適所には、ケースの内外に向けて貫通する開口部が設けられており、しかもその開口部は通気性のある吸音材で閉塞されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の本発明は、前記吸音材がスポンジであることを特徴とする請求項１に記載の酸素濃縮装置である。
【００１３】
請求項３に記載の本発明は、酸素よりも窒素を優先的に吸着し得る吸着剤を充填した窒素吸着容器内に、コンプレッサによって圧縮空気を供給することによって高酸素濃度ガスを得る加圧工程と、窒素吸着容器内の圧力を減じることによって吸着された窒素を外部に排気することで吸着剤の再生を行う減圧工程とを、交互に繰り返し行うことによって高酸素濃度ガスを得る方式の圧力変動吸着型の酸素濃縮装置であって、
そのコンプレッサに、電動式のモーターの回転によってピストン駆動機構を駆動してピストンを往復動させるレシプロ式のものを使用してなるものにおいて、
前記コンプレッサは、前記ピストン駆動機構がコンプレッサ自身の外部に露出しないようにケースでカバーされているとともに、そのケースの適所には、ケース内外に向けて貫通する開口部が設けられており、しかもその開口部には、前記ケース内の空気圧変動に応じて変形して該ケース内の空気圧変動を吸収又は緩和するように形成された弾性材からなる膜又は袋が該開口部を閉塞するように取り付けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の本発明は、前記コンプレッサは、前記モーターの回転軸を挟む両側に、その回転軸と軸が垂直で互いに対向するようにシリンダを配置すると共に、その各シリンダ内にピストンを往復動自在に設け、前記回転軸に設けられたピストン駆動機構によってそのピストンを往復動させるようにしたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の酸素濃縮装置である。
【００１５】
請求項５に記載の本発明は、前記回転軸を挟む両側に対向して配置された前記各シリンダのうち、前記回転軸の一方の側に配置されたシリンダが圧縮工程にあるときは、他方の側に配置されたシリンダが吸気工程にあるように、各ピストンを往復動させるようにピストン駆動機構を構成したことを特徴とする請求項４に記載の酸素濃縮装置である。
【００１６】
請求項６に記載の本発明は、電動式のモーターの回転によってピストン駆動機構を駆動してピストンを往復動させるレシプロ式のコンプレッサにおいて、
前記ピストン駆動機構がコンプレッサ自身の外部に露出しないようにケースでカバーされているとともに、そのケースの適所には、ケースの内外に向けて貫通する開口部が設けられており、しかもその開口部は通気性のある吸音材で閉塞されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載の本発明は、前記吸音材がスポンジであることを特徴とする請求項６に記載のコンプレッサである。
【００１８】
請求項８に記載の本発明は、電動式のモーターの回転によってピストン駆動機構を駆動してピストンを往復動させるレシプロ式のコンプレッサにおいて、
前記ピストン駆動機構がコンプレッサ自身の外部に露出しないようにケースでカバーされているとともに、そのケースの適所には、ケース内外に向けて貫通する開口部が設けられており、しかもその開口部には、前記ケース内の空気圧変動に応じて変形して該ケース内の空気圧変動を吸収又は緩和するように形成された弾性材からなる膜又は袋が該開口部を閉塞するように取り付けられていることを特徴とするコンプレッサである。
【００１９】
請求項９に記載の本発明は、前記コンプレッサは、前記モーターの回転軸を挟む両側に、その回転軸と軸が垂直で互いに対向するようにシリンダを配置すると共に、その各シリンダ内にピストンを往復動自在に設け、前記回転軸に設けられたピストン駆動機構によってそのピストンを往復動させるようにしたものであることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載のコンプレッサである。
【００２０】
請求項１０に記載の本発明は、前記回転軸を挟む両側に対向して配置された前記各シリンダのうち、前記回転軸の一方の側に配置されたシリンダが圧縮工程にあるときは、他方の側に配置されたシリンダが吸気工程にあるように、各ピストンを往復動させるようにピストン駆動機構を構成したことを特徴とする請求項９に記載のコンプレッサである。
【００２１】
請求項１１に記載の本発明は、請求項６〜１０のいずれか１項に記載のコンプレッサが、酸素よりも窒素を優先的に吸着し得る吸着剤を充填した窒素吸着容器内に、圧縮空気を供給することによって高酸素濃度ガスを得る加圧工程と、窒素吸着容器内の圧力を減じることによって吸着された窒素を外部に排気することで吸着剤の再生を行う減圧工程とを、交互に繰り返し行うことによって高酸素濃度ガスを得る方式の圧力変動吸着型の酸素濃縮装置において、その圧縮空気を供給するのに使用されることを特徴とするコンプレッサである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の請求項１に記載の酸素濃縮装置においては、それに使用しているコンプレッサが、そのケースの適所に、内外に貫通する開口部（空気が移動可能の空気抜き孔）が設けられており、しかも、その開口部は通気性のある吸音材で閉塞されている。このため、このような本願発明では、単に、コンプレッサ自身が発する騒音の防止効果だけでなく、ピストンの往復動によって生じるケース内の空気の動き（流れ）や、内部容積に変動が生じても、それらに応じて、前記吸音材を通じて、空気をケースの内外に移動させることができる。すなわち、本発明の酸素濃縮装置によれば、吸音材によりケース外部への騒音の流出を防止しつつも、吸音材の通気性によって息をすることができることから、ケース内の空気圧変動を緩和ないし防止できる。かくして、コンプレッサを駆動するモータの負荷の増大を招くことなく、コンプレッサのピストン駆動機構に起因する音の発生を抑制できる。その結果、本発明にかかる酸素濃縮装置によれば、消費電力の増大を招くことなく、運転音の低減が図られることから、使用者たる患者にとって福音となる。
【００２３】
なお、吸音材としては、請求項２に記載の発明のように、低コストで高い防音効果の得られるスポンジを用いるのが好ましいが、連続気孔を有する硬質の多孔質体で形成してもよい。吸音材がスポンジのような弾性体である場合には、それ自体を圧縮変形させて開口部に押込むか圧入することで取付けられるので便利である。なお、硬質材からなる吸音材では、ケースに設ける開口部を円形孔としかつその内周面にメスねじを形成しておく一方、吸音材の外周面にオスねじを形成し、これをねじ込み方式でプラグすることとするこことしてもよい。
【００２４】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のように開口部を通気性のある吸音材で閉塞したことに代えて、前記ケース内の空気圧変動に応じて変形して該ケース内の空気圧変動を吸収又は緩和するように形成された弾性材からなる膜又は袋が、その開口部を閉塞するように取り付けられていることとしたものである。酸素濃縮装置に使用されるコンプレッサのシリンダにおける１ピストンのストロークに起因する容積変動値は、通常１０〜５０ｃｃと比較的小さい。したがって、通気性がない膜又は袋が該開口部を閉塞するように取り付けられていることでも、該ケース内の空気圧変動を吸収又は緩和することができる。なお、このような膜又は袋は、ゴムのような伸縮性の大きい弾性体で形成するのが好ましい。
【００２５】
本発明の酸素濃縮装置は、そのコンプレッサに、電動式のモーターの回転によってピストン駆動機構を駆動してピストンを往復動させるレシプロ式のものを使用してなるものにおいて、広く適用できる。一方、コンプレッサは、請求項４に記載の発明にように、前記モーターの回転軸を挟む両側に、その回転軸と軸が垂直で互いに対向するようにシリンダを配置すると共に、その各シリンダ内にピストンを往復動自在に設け、前記回転軸に設けられたピストン駆動機構によってそのピストンを往復動させるようにしたものを使用するのが好ましい。このようにシリンダを配置してなる、いわゆる水平対向配置のレシプロ式のコンプレッサにおいては、上記した縦型のコンプレッサに比べて、コンプレッサ自体の小型化が図られるためである。
【００２６】
また、水平対向配置のレシプロ式のコンプレッサを使用する場合には、請求項５に記載の発明のように、前記回転軸を挟む両側に対向して配置された前記各シリンダのうち、前記回転軸の一方の側に配置されたシリンダが圧縮工程にあるときは、他方の側に配置されたシリンダが吸気工程にあるように、各ピストンを往復動させるようにピストン駆動機構を構成したものが好ましい。というのは、このように、対向するシリンダにおけるピストンが異なる位相で動くものは、同位相で動くものに比べて、ケース内の駆動機構空間の容積変動を小さくできるため、その分、基本的に空気圧変動も小さいので、モータの負荷を小さくできるためである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図８に基いて詳細に説明する。図１〜図３は、本発明に係る酸素濃縮装置１０１をなす筐体（外部ケース）の概略構成を示した図である。この筺体１００の内部には、酸素よりも窒素を優先的に吸着し得る吸着剤（例えばゼオライト）を充填した窒素吸着容器（図示せず）が２つ設けられており、この各窒素吸着容器には、筺体の下方寄り部位に設置されたコンプレッサ２１によって圧縮空気を供給することによって高酸素濃度ガスを得る加圧工程と、窒素吸着容器内の圧力を減じることによって吸着された窒素を外部に排気することで吸着剤の再生を行う減圧工程とが、交互に繰り返し行われるとともに、それによって、高酸素濃度ガスが連続して生成されるように形成されている。
【００２８】
すなわち、本装置は、図４のブロック線図（回路図）に示したように、２つ（２本）の窒素吸着容器（以下、単に容器ともいう）３１、３２が設けられている。そして、このような各窒素吸着容器３１、３２には、筺体１００の上方寄り部位に設けられた図示しない空気取入れ口から取り込んだ空気をコンプレッサ２１で圧縮し、窒素吸着容器３１、３２の加圧工程又は減圧工程のための各切換弁４１，４２，５１，５２を切換え制御することで、各窒素吸着容器３１，３２において、窒素の吸着による高濃度酸素ガスの生成と吸着剤の再生のための加圧、減圧を一定サイクルで交互に繰り返すことで高酸素濃度ガスを連続して生成、供給するように構成されている。なお、このように交互に生成された高酸素濃度ガスは、２つの窒素吸着容器３１，３２の２次側（図４上方）から配管を介して製品タンク７１に送り込まれ、そのタンク７１の２次側において酸素出口に至る間に設けられた、各種の機器、すなわち図示はしないがレギュレータ（流量調整弁）、バクテリアフィルタ、流量設定器、酸素センサ、圧力センサ及び加湿器等を介して、酸素出口から患者に供給されるように構成されている。
【００２９】
すなわち、本形態では、酸素よりも窒素を優先的に吸着し得る吸着剤を充填した窒素吸着容器３１、３２内に、コンプレッサ２１によって圧縮空気を供給することによって高酸素濃度ガスを得る加圧工程と、窒素吸着容器３１、３２内の圧力を減じることによって吸着された窒素を排気マフラ６０を介して外部に排気することで吸着剤の再生を行う減圧工程とを、交互に繰り返し行うことによって高酸素濃度ガスを連続的に得るとともに、これを製品タンク７１に送り込んで、酸素出口から患者に供給されるように構成されている。なお、図４中の窒素吸着容器３１，３２の２次側において左右の配管が開閉弁８１、固定絞りを介して接続されているが、これは、一方の窒素吸着容器で加圧工程時に得られた高酸素濃度ガスの一部で他方の窒素吸着容器内の排気されるべき窒素をパージするためのものである。
【００３０】
このような本形態の酸素濃縮装置１０１においては、取り込んだ空気を圧縮して窒素吸着容器３１，３２に供給するコンプレッサ２１は、図１に示したように装置１０１の最下部の消音ボックス（空間）１０５の天井板１０６の上に配置されている。また、その天井板１０６の中央には開口が設けられており、本形態ではコンプレッサ２１がそのモーター２３における回転軸２３ａを略鉛直で先端が上を向く配置として設けられているため、モーター２３の下部がその開口に遊嵌状態とされている。そして、コンプレッサ２１は、装置１０１をなす筺体１００の内側の下方の消音ボックス１０５の天井板１０６の上に、その下部の４箇所を振動減衰部材（振動吸収部材）であるゴムやコイルスプリング等の弾性部材１０７を介して支持されている。
【００３１】
さて、このような酸素濃縮装置１０１に使用されている本発明の要旨をなすところのコンプレッサ２１は、次のように構成されている（図５〜図８参照）。すなわち、コンプレッサ２１は、モーター２３の回転軸２３ａを挟む両側に、その回転軸２３ａと、シリンダ２４，２５の軸が垂直で水平をなして互いに対向するように、本形態では一対のシリンダ２４，２５を配置している。そして、その各シリンダ２４，２５内には、ピストン２６，２７を往復動自在に設けてある。このような本形態では、１つの回転軸２３ａの回転によって、その両ピストン２６，２７を往復動させるため、ピストン駆動機構が次のように構成されている。すなわち、本形態では、モーター２３の回転軸２３ａの一方の側（図５左側）に配置されたシリンダ２４が圧縮工程にあるときは、回転軸２３ａの他方の側（図５右側）に配置されたシリンダ２５が吸気工程にある、１８０度の位相角をなすように、各ピストン２６、２７に連結されたコンロッド２６ｂ，２７ｂ等を含むピストン駆動機構が設けられている。
【００３２】
具体的には、回転軸２３ａに、それより大径をなす円断面からなる偏心軸部１３を、各ピストン２６、２７のストローク量の１／２の大きさだけ偏心させて外嵌めして固定し、この偏心軸部１３に、各コンロッド２６ｂ、２７ｂの基端部に形成（又は固定）されたリング部１４、１５に圧入したベアリング（ラジアル軸受け）１６，１７を外嵌し、回転軸２３ａの回りにリング部１４、１５が回転自在に取り付けられている。図７は、図６において、ベアリング１４、１５を圧入した各コンロッド２６ｂ、２７ｂを取り出した説明図である。ただし、本形態では、ピストン２６、２７は、各コンロッド２６ｂ、２７ｂと一体のものとされており、それが一体となって動く、いわゆるピストン揺動型レシプロ式のものとされている。なお、回転軸２３ａの偏心軸部１３の両端寄り部位には、回転バランス保持用のリング状をなすバランスウエイト１８、１８が、両コンロッド２６ｂ，２７ｂを挟む配置で取付けられている。また、この各バランスウエイト１８はその外周面側から回転軸２３ａの半径方向に図示はしないが止めねじをねじ込むことで固定されている。
【００３３】
このような構成により、本形態では、一方のピストン（例えば図５左）２６が圧縮工程の上死点にあるとき、他方のピストン（例えば図５右）２７は吸気工程の下死点にあるようにされている。なお、モーター２３の回転軸２３ａは、その先端２３ｃ寄り部位が、詳しくは次記するが、ケース２８の蓋２８ｂの内面（内壁面）の取付け用凹部２８ｅに圧入に固定されたベアリング１９にて軸支されている。また、蓋２８ｂにおける回転軸２３ａの先端２３ｃに対応する部位には開口２８ｆが設けられているが、この開口ｆは図５に示されるように、スペーサリング２０、蓋２８ｂの内面の取付け用凹部２８ｅに固定されたベアリング１９にて閉塞されている。また、回転軸２３ａのうち、このベアリング１９と図５における上方のバランスウエイト１８との間には、スペーサリング２０が嵌められており、バランスウエイト１８と同様にして、図示はしないが止めねじをねじ込むことで回転軸２３ａに固定されている。なお、スペーサリング２０は、バランスウエイト１８側の外径が大径で、回転軸２３ａの先端側が小径をなし、その小径の円筒部２０ｂが回転軸２３ａの外周面とベアリングの内周面との間に介挿され、大径の円筒部２０ｃが、ベアリング１９とバランスウエイト１８との間において、その両部品の間隔を保持するカラーをなしている。なお、ベアリング１６，１７，１９はいずれもシールドタイプのものが使用されている。またコンプレッサ２１の各シリンダ２４、２５には、それぞれヘッドカバー２９，３０が設けられ、図示はしないが、その内部で吸気室と排気室に分割されており、それぞれの室の外部には、圧縮すべき空気の吸気ポートと圧縮した空気の供給ポートとが取り付けられており、それぞれに配管が接続されている。
【００３４】
さて、このような本形態におけるコンプレッサは、ピストン駆動機構をなす、各コンロッド２６ｂ，２７ｂと、モーター２３の回転軸２３ａは、左右の各シリンダ２４，２５の間において金属製（例えばアルミニウム合金製）のケース２８にて密閉状にカバーされている。すなわち、本形態では、モーター２３の回転軸２３ａが存在する空間部位であって、左右のシリンダ２４，２５に挟まれる空間部に、ピストン駆動機構が設けられているが、このピストン駆動機構は、金属製のケース２８にてカバーされており、コンプレッサ２１自身において外部に露出しないようにされている。ただし、本形態におけるケース２８は、図５における上部（天板部）が開放されたケース本体２８ａと、その上部を塞いでいる蓋２８ｂとからなっている。本形態では、ケース本体２８ａに、モーター２３及び左右の各シリンダ２４，２５を組み付けた後において、各コンロッド２６ｂ，２７ｂ等のピストン駆動機構をケース本体２８ａの上部開口から挿入するようにして組み付け、その後で、図示しないねじ部材により、要すれば、パッキングを介して、その上部開口を蓋２８ｂで塞ぐように構成されている。このため、ケース本体２８ａのうち、図５における下面はモーター２３のフランジ取付け面とされている。そして、図５における左右各面は、各シリンダ２４，２５の取付け部であり、ピストン２６，２７を、それと各一体をなすコンロッド２６ｂ，２７ｂとともに、各シリンダ２４，２５内にセットするため、そのシリンダ２４，２５の内周面と同大、同形状の孔（円形孔）を備えている。
【００３５】
一方、このようなケース２８は、その適所に例えば図１及び図５における正面の壁面２８ｃの左右の中央に、縦に並ぶように３つの開口部１２８がケース２８の内外に向けて貫通して設けられている。この開口部１２８は、いずれも例えば直径が１０ｍｍ程度の円形孔からなるものとされ、本形態では、図６、図８及びその各要部拡大図に示したようにその開口部１２８には通気性のある吸音材（例えばスポンジをなすポリウレタンフォーム）１３１が圧入されており、それによって開口部１２８を通気が可能の状態で閉塞している。
【００３６】
しかして、このような本形態の酸素濃縮装置１０１を運転し、そのコンプレッサ２１が駆動される際には、両シリンダ２４、２５のピストン２６，２７が１８０度の位相差で運転される。これにより、ケース２８内の両ピストン２６，２７に挟まれる駆動機構空間内部では、ピストン２６，２７の往復動やそれを駆動させるコンロッド２６ｂ，２７ｂの揺動等に起因して、騒音の発生と共に、空気に急激な動き（流動やかくはん）及びこれに起因する空気圧変動が発生すべきところ、本実施の形態では、ケース２８でカバーされているとともに、それに開口部１２８が設けられており、開口部１２８は通気性のある吸音材（スポンジ）１３１で閉塞されているため、騒音の外部への流出が防止される上に、吸音材１３１を通してケース２８内外に、図６及び図８（拡大図）中の矢印で示したように、空気の移動ができることから、その分、駆動機構空間内部での空気圧の変動が防止ないし緩和される。
【００３７】
すなわち、本形態の酸素濃縮装置１０１においては、それに使用しているコンプレッサ２１が、ピストン駆動機構をケース２８にて単にカバーしているだけでなく、そのカバー２８に開口部１２８を設けている一方で、その開口部１２８は、通気性の有る吸音材１３１にて閉塞されている。このため、ピストン駆動機構の運動に伴う駆動音がその開口部１２８から漏出することが防止される上に、駆動機構空間の容積が変動しても、その変動に応じて、ケース２８の内外の空気が吸音材１３１を通じて、いわば呼吸（息）するようにその内外に移動する。このように、吸音材１３１が防音性を確保しつついわば空気抜き穴として作用するため、ピストン駆動機構をケース２８にてカバーしたものであっても、開口部１２８のないケースでカバーした場合に比べると、ケース内の圧力変動が有効に防止ないし緩和されるので、ピストン２６，２７を往復動させるモータ２３の負荷の低減が図られる。したがって、このようなコンプレッサ２１を搭載した酸素濃縮装置１０１によれば、その運転時に発生する音の低減が図られる上に、消費電力の低減も図られる。
【００３８】
なお、本形態におけるコンプレッサ２１は、上記もしたようにモーター２３の回転軸２３ａには、バランスウエイト１８及びスペーサリング２０が嵌められて、それらの外周面から半径方向に止めねじ（図示はしないが例えば六角穴付き止めねじ）をねじ込んで、その固定をしている。したがって、開口部１２８は、回転軸２３ａに沿って、これらの止めねじの位置に対応させて設けておくとよい。このようにしておけば、その開口部１２８から、レンチ又はねじ回しを挿入して止めねじをねじ込むことができるため、ねじ込み作業が容易となるためである。すなわち、ケース２８に、コンプレッサ２１の組立上などに必要な孔を設けるような場合には、その孔を開口部１２８として用いることとすればよい。
【００３９】
図９は、吸音材の別例を示したものである。すなわち、同図においては、ケース２８の開口部１２８を円形としてその内周面にねじ１２９を切っておく一方で、吸音材１４１に、通気性のある硬質の多孔質体からなりかつ外周面にそのねじ１２９に螺合するねじ１４２を有するもの（プラグ）を用いてもよい。このものでは、これを開口部１２８のねじ１２９にねじ込むことで、確実にその取り付けができる。その他、吸音材の開口部に対する取付けは、接着によることとしてもよいなど、適宜の手段を用いればよい。なお、吸音材の開口部に対する取付けは口金（リング）などの別部材を介して間接的に取付けてもよい。なお吸音材は、いずれの材質とする場合であって、通気性及び防音性に優れるものを使用するのが好ましいことはいうまでもない。
【００４０】
さて、次に本発明の別の実施の形態について、図１０に基づいて説明する。ただし、このものは、ケース２８に設けられた、内外に向けて貫通する開口部１２８に、駆動機構空間内の空気圧変動に応じて変形してその内部の空気圧変動を吸収又は緩和するように形成された伸縮自在の弾性材（例えばゴム）からなる膜１５１を貼り付けることで、開口部１２８を閉塞した点のみが、上記したコンプレッサ２１と異なるだけのため、その相違点のみ説明する。なお、この開口部１２８は、その孔面積が上記したものに比べて大きく設定されている。
【００４１】
すなわち、このように、ケース２８の開口部１２８に膜１５１を貼り付けて閉塞した場合には、ケース内外に空気の移動はできないものの、駆動機構空間内での内部圧力の変動に応じて、膜１５１が図１０中２点鎖線で示したように、ふくらみ或いは萎むように変形することができることから、その分、その内部圧力の変動が防止ないし緩和される。このものでは、高い遮音性が期待される。シリンダの排気量（吸気量）が小さく、駆動機構空間内の容積変化の小さいものにおいて好適である。また、図示はしないが、このような膜１５１に代えて、袋（例えばゴム風船状の袋）で、開口部１２８を閉塞するようにしてもよい。このようにしておけば、比較的小さな開口部でも、駆動機構空間内の大きな空気圧変動を吸収又は緩和できる。なお、膜又は袋の取付けは接着など、適宜の取付け手段によればよいが、この場合においても、口金（リング）などの別部材を介して間接的に取付けてもよい。
【００４２】
上記においては、水平対向配置式コンプレッサを搭載した酸素濃縮装置において本発明を具体化し、そのコンプレッサ２１は、対向するシリンダ２４、２５において、１８０度の位相差でピストン２６，２７が動くものにおいて具体化した。このため、駆動機構空間内の容積の変化は基本的にはなく、圧力変動は、ピストン駆動機構の運動によって生じる空気の動きやかくはんに基づくものであるため、その変動も基本的に小さい。したがって、開口部１２８は小さなものでよく、しかも、モーター２３の負荷も小さくできるというメリットがある。しかし、本発明に用いるコンプレッサは、対向するシリンダ２４、２５におけるピストン２６，２７の圧縮工程（又は吸気工程）が同時に行われる、同位相タイプのものにおいても具体化できる。このような同位相タイプのものでは、振動を打ち消し合うという基本的効果があるものの、ケースを設けたことによって駆動機構空間内の容積の変化が大きくなるため、モーターの負荷が増大するという問題があるが、本発明を適用することでこうした問題点も解消できる。
【００４３】
さらに、本発明の酸素濃縮装置に用いるコンプレッサは、上記した水平対向配置式のものに限られるものではない。すなわち、両側に突出する回転軸を有するモーターを用いた縦型シリンダ式のコンプレッサにおいても、その各回転軸に設けられるピストン駆動機構をケースでカバーする場合には、当然適用できる。また、コンプレッサ自体は、酸素濃縮装置以外にも用いることができる。
【００４４】
本発明は、上記した実施の形態のものに限定されるものではなく、適宜に、設計変更して具体化できる。例えば、ケースの形状、構造は、コンプレッサのピストン駆動機構等の構成やコンプレッサ自体の製造、組立に応じて適宜に設定すればよい。また、ケースに設ける開口部の大きさ、形状、その数、或いは設ける位置についても適宜に設定すればよい。また、吸音材をねじ込み方式で設ける場合の開口部は、実質的に円形となるが、それ以外の場合には、例えばスリット状の開口部としてもよいし、適宜の多角形としてもよい。なお、ケースの材質は遮音性の高いものとするのが好ましいが、これも金属製に限定されるものではなく、プラスチック製としてもよいなど、遮音性ないし防音性を考慮して適宜に選択すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の酸素濃縮装置をなす筐体内の概略構成正面縦断面図。
【図２】図１の平断面図。
【図３】図１の側面断面図。
【図４】本発明の酸素濃縮装置の要部を説明する配管ブロック線図（回路図）。
【図５】酸素濃縮装置に使用されているコンプレッサを説明する一部破断正面図。
【図６】図５の一部破断平面図（上面図）及び要部拡大図。
【図７】図６において左右のコンロッドを取り出した説明用平面図。
【図８】図５の一部破断右側面図及び要部拡大図。
【図９】ケースの開口部を閉塞している吸音材の別例を説明する部分拡大断面図。
【図１０】ケースの開口部を閉塞している吸音材の別例を説明する部分拡大断面図。
【符号の説明】
【００４６】
２１  コンプレッサ
２３  モーター
２３ａ  回転軸
２４，２５  シリンダ
２６，２７  ピストン
２６ｂ，２７ｂ  コンロッド
２８  ケース
１０１  酸素濃縮装置
１２８  開口部
１３１、１４１ 吸音材
１５１ 膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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