(57)【要約】【課題】コンプレッサのシール部材や軸受の耐久性を向上でき、冷却ファンの小型化,低回転化により省エネルギー化と静音化が図れ、酸素濃縮ガスの酸素濃度の低下を防止できる酸素濃縮装置を提供する。【解決手段】コンプレッサ２により圧縮された空気中から窒素を、第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂの吸着剤により選択的に吸着する。第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂ内から酸素濃縮ガスを酸素濃縮ガス取出部(５Ａ,５Ｂ)を介して酸素タンク７に溜める。上記第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂ内を減圧することにより吸着剤から脱着された窒素を含むガスを上記第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂ内からガス排出部(３c,３d)により排出する。上記第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂから排出された窒素を含むガスを、排出ガス流路Ｌを介してコンプレッサ２のケーシング内部に導いた後に外部に排出する。【選択図】図１
2008194136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉型のケーシング(３０)内で往復動するピストン(３２)により空気を圧縮するコンプレッサ(２)と、
上記コンプレッサ(２)により圧縮された空気が供給され、その空気中から窒素を選択的に吸着する吸着剤が収納された吸着容器(４Ａ,４Ｂ)と、
上記吸着容器(４Ａ,４Ｂ)内から酸素濃縮ガスを取り出す酸素濃縮ガス取出部(５Ａ,５Ｂ)と、
上記酸素濃縮ガス取出部(５Ａ,５Ｂ)を介して上記吸着容器(４Ａ,４Ｂ)からの上記酸素濃縮ガスを溜める酸素タンク(７)と、
上記吸着容器(４Ａ,４Ｂ)内を減圧することにより上記吸着剤から脱着された窒素を含むガスを上記吸着容器(４Ａ,４Ｂ)内から排出するガス排出部(３c,３d)と、
を備え、
上記ガス排出部(３c,３d)により上記吸着容器(４Ａ,４Ｂ)から排出された窒素を含むガスを、上記コンプレッサ(２)の上記ケーシング(３０)内部に導いた後に外部に排出するための排出ガス流路(Ｌ)を設けたことを特徴とする酸素濃縮装置。
【請求項２】
請求項１に記載の酸素濃縮装置において、
上記コンプレッサ(２)の上記ピストン(３２)は、ピストンヘッド部(３２a)とピストンロッド部(３２b)とを有し、
上記ピストンヘッド部(３２a)に上記ピストンロッド部(３２b)を介して連結された偏心軸(３３)が上記ケーシング(３０)内に配置され、
上記吸着容器(４Ａ,４Ｂ)から排気された窒素を含むガスを、上記排出ガス流路(Ｌ)を介して上記ケーシング(３０)内の上記偏心軸(３３)に導いた後に外部に排出することを特徴とする酸素濃縮装置。
【請求項３】
請求項１に記載の酸素濃縮装置において、
上記コンプレッサ(２)の上記ピストン(３２)は、ピストンヘッド部(３２a)とピストンロッド部(３２b)とを有し、
上記ピストンヘッド部(３２a)に上記ピストンロッド部(３２b)を介して連結された偏心軸(３３)が上記ケーシング(３０)内に配置され、
上記吸着容器(４Ａ,４Ｂ)から排気された窒素を含むガスを、上記排出ガス流路(Ｌ)を介して上記ケーシング(３０)内の上記ピストンヘッド部(３２a)に導いた後に外部に排出することを特徴とする酸素濃縮装置。
【請求項４】
請求項１に記載の酸素濃縮装置において、
上記コンプレッサ(２)の上記ピストン(３２)は、ピストンヘッド部(３２a)とピストンロッド部(３２b)とを有し、
上記ピストンヘッド部(３２a)に上記ピストンロッド部(３２b)を介して連結された偏心軸(３３)が上記ケーシング(３０)内に配置され、
上記吸着容器(４Ａ,４Ｂ)から排気された窒素を含むガスを、上記排出ガス流路(Ｌ)を介して上記ケーシング(３０)内の上記ピストンヘッド部(３２a)および上記偏心軸(３３)に夫々導いた後に外部に排出することを特徴とする酸素濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、酸素濃縮装置に関し、詳しくは空気中の窒素を吸着剤に吸着させて酸素濃縮ガスを生成する酸素濃縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、揺動する偏心軸に連結されたピストンヘッド部が往復動することにより圧縮動作を行うコンプレッサがある(例えば、特開平１０−８９２５３号公報(特許文献１)参照)。
【０００３】
このようなコンプレッサを用いた酸素濃縮装としては、空気中の窒素を吸着剤に吸着させて酸素濃縮ガスを生成するＰＳＡ(Pressure Swing Adsorption；圧力スイング吸着)方式の酸素濃縮装置がある。
【０００４】
上記酸素濃縮装置は、防音ボックス内にコンプレッサが配置されており、コンプレッサの熱は、ボックス外から冷却ファンにより冷却されて放熱される。
【０００５】
しかしながら、ボックス外からの冷却用ファンによる冷却効果は十分ではなく、コンプレッサ全体の放熱が困難で、特に密閉型のコンプレッサの内部部品が高温になりやすく、圧縮空気の温度が上昇するために吸着剤の能力が低下して酸素濃度が低下したり、シール部材や軸受性能が低下してコンプレッサの耐久性が低下したりするという問題がある。
【０００６】
このような冷却構造において、冷却効果を高めるために冷却用ファンを高回転化したり大型化したりすることが考えられるが、騒音や消費電力が増大する。また、コンプレッサ内部を冷却するために密閉構造をやめて、開放部分から冷却用ファンの風を内部に供給することによりコンプレッサの内部を直接冷却する方法もあるが、この場合、コンプレッサの機械音が外部に漏れて、騒音が増大する。
【０００７】
特に、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酸素濃縮装置では、静音化は重要である。
【特許文献１】特開平１０−８９２５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、この発明の課題は、コンプレッサのシール部材や軸受の耐久性を向上でき、冷却ファンの小型化,低回転化により省エネルギー化と静音化が図れ、酸素濃縮ガスの酸素濃度の低下を防止できる酸素濃縮装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、この発明の酸素濃縮装置は、
密閉型のケーシング内で往復動するピストンにより空気を圧縮するコンプレッサと、
上記コンプレッサにより圧縮された空気が供給され、その空気中から窒素を選択的に吸着する吸着剤が収納された吸着容器と、
上記吸着容器内から酸素濃縮ガスを取り出す酸素濃縮ガス取出部と、
上記酸素濃縮ガス取出部を介して上記吸着容器からの上記酸素濃縮ガスを溜める酸素タンクと、
上記吸着容器内を減圧することにより上記吸着剤から脱着された窒素を含むガスを上記吸着容器内から排出するガス排出部と、
を備え、
上記ガス排出部により上記吸着容器から排出された窒素を含むガスを、上記コンプレッサの上記ケーシング内部に導いた後に外部に排出するための排出ガス流路を設けたことを特徴とする。
【００１０】
上記構成の酸素濃縮装置によれば、上記ガス排出部により吸着容器から排出された窒素を含むガスを、排出ガス流路を介してコンプレッサのケーシング内部に導いた後に外部に出すことによって、コンプレッサの密閉構造を保ちつつ、コンプレッサのケーシング内のシール部材や軸受などを冷却することが可能となる。これによって、コンプレッサのシール部材や軸受の耐久性を向上でき、冷却ファンの小型化,低回転化により省エネルギー化と静音化が図れ、酸素濃縮ガスの酸素濃度の低下を防止できる。
【００１１】
また、一実施形態の酸素濃縮装置では、
上記コンプレッサの上記ピストンは、ピストンヘッド部とピストンロッド部とを有し、
上記ピストンヘッド部に上記ピストンロッド部を介して連結された偏心軸が上記ケーシング内に配置され、
上記吸着容器から排気された窒素を含むガスを、上記排出ガス流路を介して上記ケーシング内の上記偏心軸に導いた後に外部に排出する。
【００１２】
上記実施形態によれば、上記吸着容器から排気された窒素を含むガスを、排出ガス流路を介して偏心軸に導いた後に外部に排出することによって、コンプレッサのケーシング内の偏心軸が集中的に冷却され、特に高熱が発生する偏心軸の軸受の耐久性を向上できる。
【００１３】
また、一実施形態の酸素濃縮装置では、
上記コンプレッサの上記ピストンは、ピストンヘッド部とピストンロッド部とを有し、
上記ピストンヘッド部に上記ピストンロッド部を介して連結された偏心軸が上記ケーシング内に配置され、
上記吸着容器から排気された窒素を含むガスを、上記排出ガス流路を介して上記ケーシング内の上記ピストンヘッド部に導いた後に外部に排出する。
【００１４】
上記実施形態によれば、上記吸着容器から排気された窒素を含むガスを、排出ガス流路を介してピストンヘッド部に導いた後に外部に排出することによって、コンプレッサのケーシング内のピストンヘッド部が集中的に冷却され、特に高熱が発生するピストンヘッド部のシール部材の耐久性を向上できる。
【００１５】
また、一実施形態の酸素濃縮装置では、
上記コンプレッサの上記ピストンは、ピストンヘッド部とピストンロッド部とを有し、
上記ピストンヘッド部に上記ピストンロッド部を介して連結された偏心軸が上記ケーシング内に配置され、
上記吸着容器から排気された窒素を含むガスを、上記排出ガス流路を介して上記ケーシング内の上記ピストンヘッド部および上記偏心軸に夫々導いた後に外部に排出する。
【００１６】
上記実施形態によれば、上記吸着容器から排気された窒素を含むガスを、排出ガス流路を介してピストンヘッド部および偏心軸に導いた後に外部に排出することによって、コンプレッサのケーシング内のピストンヘッド部および偏心軸が集中的に冷却され、特に高熱が発生するピストンヘッド部のシール部材や偏心軸の軸受の耐久性を向上できる。
【発明の効果】
【００１７】
以上より明らかなように、この発明の酸素濃縮装置によれば、コンプレッサのシール部材や軸受の耐久性を向上でき、冷却ファンの小型化,低回転化により省エネルギー化と静音化が図れ、酸素濃縮ガスの酸素濃度の低下を防止できる酸素濃縮装置を実現することができる。
【００１８】
また、一実施形態の酸素濃縮装置によれば、吸着容器から排気された窒素を含むガスを、コンプレッサの偏心軸に導いて外部に排出する排出ガス流路を設けることによって、コンプレッサのケーシング内の偏心軸が集中的に冷却され、特に高熱が発生する偏心軸の軸受の耐久性を向上できる。
【００１９】
また、一実施形態の酸素濃縮装置によれば、吸着容器から排気された窒素を含むガスを、コンプレッサのピストンヘッド部に導いて外部に排出する排出ガス流路を設けることによって、コンプレッサのケーシング内のピストンヘッド部が集中的に冷却され、特に高熱が発生するピストンヘッド部のシール部材の耐久性を向上できる。
【００２０】
また、一実施形態の酸素濃縮装置によれば、吸着容器から排気された窒素を含むガスを、コンプレッサのピストンヘッド部および偏心軸に導いて外部に排出する排出ガス流路を設けることによって、コンプレッサのケーシング内のピストンヘッド部および偏心軸が集中的に冷却され、特に高熱が発生するピストンヘッド部のシール部材や偏心軸の軸受の耐久性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の酸素濃縮装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２２】
〔第１実施形態〕
図１はこの発明の第１実施形態の酸素濃縮装置のブロック図である。この酸素濃縮装置は、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。
【００２３】
この第１実施形態の酸素濃縮装置は、図１に示すように、外部から吸い込む空気中の塵を除去するための防塵フィルタ１と、上記防塵フィルタ１を介して吸い込んだ空気を圧縮するコンプレッサ２と、上記コンプレッサ２の圧縮空気が吐出される側のガス流路に配設された制御弁３と、上記制御弁３を介してコンプレッサ２から圧縮空気が供給され、その圧縮空気中の窒素を吸着する吸着剤が収納された吸着容器の一例としての第１吸着筒４Ａと、上記第１吸着筒４Ａの下流側のガス流路に配設された逆止弁５Ａと、上記制御弁３を介してコンプレッサ２から供給された空気中の窒素を吸着する吸着剤が収納された吸着容器の一例としての第２吸着筒４Ｂと、上記第２吸着筒４Ｂの下流側のガス流路に配設された逆止弁５Ｂと、第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂの下流側のガス流路間に配設されたパージ弁６と、上記第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂに逆止弁５Ａ,５Ｂを介して接続された酸素タンク７と、上記酸素タンク７からの酸素濃縮ガスを減圧する減圧弁８と、上記酸素タンク７から減圧弁８を介して供給する酸素濃縮ガスの流量を調整するための流量調整器９と、上記流量調整器９により流量が調整された酸素濃縮ガスを人に提供するためのカニューラ(図示せず)が接続される吐出口カプラ１０とを備えている。
【００２４】
上記コンプレッサ２は、防音ボックス２２内に配置されており、その防音ボックス２２の側面に冷却用のファン２３を取り付けている。この冷却用のファン２３により防音ボックス２２内のコンプレッサ２を冷却する。また、上記酸素濃縮装置は、制御弁３とパージ弁６および冷却用のファン２３等を制御する制御部２０とを備えている。上記制御部２０により、コンプレッサ２内のモータ(図示せず)を駆動する。
【００２５】
また、上記制御弁３は、一端がコンプレッサ２の圧縮空気流路に接続され、他端が第１吸着筒４Ａに接続された第１ポート３aと、一端がコンプレッサ２の圧縮空気流路に接続され、他端が第２吸着筒４Ｂに接続された第２ポート３bと、一端がコンプレッサ２の排出ガス流路Ｌに接続され、他端が第１吸着筒４Ａに接続された第３ポート３cと、一端がコンプレッサ２の排出ガス流路Ｌに接続され、他端が第２吸着筒４Ｂに接続された第４ポート３dとを有する。
【００２６】
また、上記制御部２０は、マイクロコンピュータと入出力回路等からなり、パージ弁６およびファン２３を制御する。上記制御部２０は、第１切換部と第２切換部を制御する切換制御部の機能を備えている。
【００２７】
上記構成の酸素濃縮装置において、制御部２０により、制御弁３の第１ポート３aと第４ポート３dを開き、第２ポート３bと第３ポート３cを閉じて、コンプレッサ２を運転する(第１吸着筒４Ａの加圧工程、第２吸着筒４Ｂの減圧工程)。そして、コンプレッサ２は、防塵フィルタ１を介して吸い込んだ空気を圧縮する。上記コンプレッサ２により圧縮された空気は、制御弁３の第１ポート３aを通って第１吸着筒４Ａにおいて加圧され、空気中の窒素を吸着剤に吸着させて高濃度酸素を生成する。上記第１吸着筒４Ａで生成された高濃度酸素は、逆止弁５Ａを通って酸素タンク７に貯留する。そうして、酸素タンク７に溜めた酸素濃縮ガスは、減圧弁８により減圧した後、流量調整器９により流量が調整されて吐出口カプラ１０から吐出される。
【００２８】
このとき、第２吸着筒４Ｂ側は、減圧により吸着剤から窒素を脱着させて、脱着させた窒素を含むガスを、制御弁３の第４ポート３dとコンプレッサ２を介して外部に排気する。
【００２９】
ここで、第１吸着筒４Ａの加圧工程中に、第２吸着筒４Ｂには、第１吸着筒４Ａで生成された高濃度酸素の一部がパージ弁６を介して供給され、第２吸着筒４Ｂ内の圧力を少し上げた状態で、制御部２０により、制御弁３の第２ポート３bと第３ポート３cを開き、第１ポート３aと第４ポート３dを閉じて、第２吸着筒４Ｂの加圧工程に切り換える。このようにして、第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂ内の吸着剤を用いた窒素の吸着と脱着を交互に行うサイクルが繰り返される。
【００３０】
図２は上記酸素濃縮装置に用いられるコンプレッサ２の縦断面図である。
【００３１】
上記コンプレッサ２は、図２に示すように、ピストンヘッド部３２aとピストンロッド部３２bからなるピストン３２と、上記ピストン３２のピストンロッド部３２bに内嵌された偏心軸３３と、上記ピストン３２および偏心軸３３が収納されたケーシング３０と、上記偏心軸３３を回転軸４１を介して回転駆動するモータ４０とを有している。上記ピストン３２のピストンヘッド部３２a上に押板３１を取り付けている。
【００３２】
上記ケーシング３０は、モータ４０がモータ取付部５５を介して一端に取り付けられ、モータ４０の回転軸４１を回転自在に支持する軸受４２が内側に設けられた本体部５１と、上記本体部５１の開口に配置され、回転軸４１に対して軸が直交する円筒形状のシリンダ部５２と、上記シリンダ部５２の一端に取り付けられた弁板５３と、上記弁板５３を覆うヘッドカバー部５４と、上記本体部５１の他端に取り付けられ、モータ４０の回転軸４１の先端側を回転自在に支持する軸受４３が設けられた端板５６とを有している。上記ケーシング３０のシリンダ部５２内をピストン３２が往復動する。上記ピストン３２の外周にシール部材３５を設けている。上記弁板５３に吸気ポートと吐出ポートを設けている。
【００３３】
図３は図２に示すII−II線から見た断面図を示しており、回転軸４１に対して直交しかつピストン３２の往復動の方向に対して直交する線上であって、本体部５１の一方の側(図３中の右側)に、窒素を含むガスが流入するようにチューブ６１の一端を接続している。上記本体部５１に対してチューブ６１と反対の側に出口６３を設け、その出口６３と排出口２４(図１に示す)とを排出チューブ６２により接続している。
【００３４】
上記チューブ６１と本体部５１および排出チューブ６２によって、図１に示す酸素濃縮装置の第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂから排気された窒素を含むガスを、電磁弁３の第３ポート３cと第４ポート３dを介してコンプレッサ２のケーシング３０内部に導いた後に外部に排出する排出ガス流路Ｌ(図１に示す)を形成している。
【００３５】
上記構成の酸素濃縮装置において、酸素濃縮装置の第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂから排気された窒素を含むガスは、チューブ６１を介してコンプレッサ２のケーシング３０内に流入した後、偏心軸３３の軸受３４,軸受４２,４３およびピストン３２を冷却して外部に排出される。
【００３６】
したがって、上記第１実施形態の酸素濃縮装置によれば、密閉型のコンプレッサ２内を冷却することにより耐久性を向上でき、冷却用のファン２３の小型化,低回転化により省エネルギー化と静音化が図れる。また、コンプレッサ２の内部温度を下げることにより、第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂに供給される圧縮空気の温度上昇が抑えられるので、第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂ内の吸着剤への窒素の吸着効率の低下を防いで、酸素濃縮ガスの酸素濃度の低下を防止することができる。
【００３７】
また、上記第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂから排気された窒素を含むガスを、偏心軸３３に導いて外部に排出する排出ガス流路Ｌを設けることによって、コンプレッサ２のケーシング３０内の偏心軸３３が集中的に冷却され、特に高熱が発生する偏心軸３３の軸受３４の耐久性を向上できる。
【００３８】
〔第２実施形態〕
図４はこの発明の第２実施形態の酸素濃縮装置のコンプレッサの断面図しており、この第２実施形態の酸素濃縮装置は、排出ガス流路を除いて第１実施形態の酸素濃縮装置と同一の構成をしている。
【００３９】
図４に示すように、回転軸４１に対して直交しかつピストン３２の往復動の方向に対して直交する線上であって、本体部５１の一方の側(図４中の右側)に、ピストン３２のピストンヘッド部３２aに向かって窒素を含むガスが流入するようにチューブ７１の一端を接続している。上記本体部５１に対してチューブ７１と反対の側に出口７３を設け、その出口７３と排出口２４(図１に示す)とを排出チューブ７２により接続している。
【００４０】
上記チューブ７１と本体部５１および排出チューブ７２によって、図１に示す酸素濃縮装置の第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂから排気された窒素を含むガスを、コンプレッサ２のケーシング３０内部に導いた後に外部に排出する排出ガス流路Ｌ(図１に示す)を形成している。
【００４１】
したがって、上記第２実施形態の酸素濃縮装置によれば、密閉型のコンプレッサ２内を冷却することにより耐久性を向上でき、冷却用のファン２３の小型化,低回転化により省エネルギー化と静音化が図れる。また、コンプレッサ２の内部温度を下げることにより、第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂに供給される圧縮空気の温度上昇が抑えられるので、第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂ内の吸着剤への窒素の吸着効率の低下を防いで、酸素濃縮ガスの酸素濃度の低下を防止することができる。
【００４２】
また、上記第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂから排気された窒素を含むガスを、ピストンヘッド部３２aに導いて外部に排出する排出ガス流路Ｌを設けることによって、コンプレッサ２のケーシング３０内のピストンヘッド部３２aが集中的に冷却され、特に高熱が発生するピストンヘッド部３２aのシール部材３５の耐久性を向上できる。
【００４３】
〔第３実施形態〕
図５はこの発明の第３実施形態の酸素濃縮装置のコンプレッサの断面図しており、この第２実施形態の酸素濃縮装置は、排出ガス流路を除いて第１実施形態の酸素濃縮装置と同一の構成をしている。
【００４４】
図５に示すように、回転軸４１に対して直交しかつピストン３２の往復動の方向に対して直交する線上であって、本体部５１の一方の側(図５中の右側)に、窒素を含むガスが流入するようにチューブ８１の一端を接続している。また、このチューブ８１には、ピストン３２のピストンヘッド部３２a側に向かって上記窒素を含むガスの一部が流入するように分岐部８１aを設けている。上記本体部５１に対してチューブ８１と反対の側に出口８３を設け、その出口８３と排出口２４(図１に示す)とを排出チューブ８２により接続している。
【００４５】
上記チューブ８１と本体部５１および排出チューブ７２によって、図１に示す酸素濃縮装置の第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂから排気された窒素を含むガスを、コンプレッサ２のケーシング３０内部に導いた後に外部に排出する排出ガス流路Ｌ(図１に示す)を形成している。
【００４６】
したがって、上記第３実施形態の酸素濃縮装置によれば、密閉型のコンプレッサ２内を冷却することにより耐久性を向上でき、冷却用のファン２３の小型化,低回転化により省エネルギー化と静音化が図れる。また、コンプレッサ２の内部温度を下げることにより、第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂに供給される圧縮空気の温度上昇が抑えられるので、第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂ内の吸着剤への窒素の吸着効率の低下を防いで、酸素濃縮ガスの酸素濃度の低下を防止することができる。
【００４７】
また、上記第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂから排気された窒素を含むガスを、ピストンヘッド部３２aおよび偏心軸３３に導いて外部に排出する排出ガス流路Ｌを設けることによって、コンプレッサ２のケーシング３０内のピストンヘッド部３２aおよび偏心軸３３が集中的に冷却され、特に高熱が発生するピストンヘッド部３２aのシール部材３５や偏心軸３３の軸受３４の耐久性を向上できる。
【００４８】
上記第１〜第３実施形態では、２つの第１,第２吸着筒を備えた酸素濃縮装置について説明したが、１または３以上の吸着筒を備えた酸素濃縮装置にこの発明を適用してもよい。しかしながら、吸着容器として２以上の吸着筒を備えて、複数の吸着筒を切り換えて交互に吸着と脱着を繰り返すことにより連続して脱着された窒素を含むガスが排気されるので、密閉型のコンプレッサ内を効率よく冷却することができる。
【００４９】
また、第１〜第３実施形態では、呼吸器疾患患者等に対して在宅酸素療法を行うために用いる酸素濃縮装置について説明したが、酸素濃縮装置はこれに限らず、高濃度の酸素を提供する全ての分野にこの発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態の酸素濃縮装置のブロック図である。
【図２】図２は上記酸素濃縮装置に用いられるコンプレッサの縦断面図である。
【図３】図３は図２に示すII−II線から見た断面図である。
【図４】図４はこの発明の第２実施形態の酸素濃縮装置のコンプレッサの断面図である。
【図５】図５はこの発明の第３実施形態の酸素濃縮装置のコンプレッサの断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…防塵フィルタ
２…コンプレッサ
３…制御弁
４Ａ…第１吸着筒
４Ｂ…第２吸着筒
５Ａ,５Ｂ…逆止弁
６…パージ弁
７…酸素タンク
８…減圧弁
９…流量調整器
１０…吐出口カプラ
２０…制御部
２２…防音ボックス
２３…ファン
２４…排出口
３０…ケーシング
３１…押板
３２…ピストン
３２a…ピストンヘッド部
３２b…ピストンロッド部
３３…偏心軸
３４…軸受
３５…シール部材
４０…モータ
４１…回転軸
４２,４３…軸受
５１…本体部
５２…シリンダ部
５３…弁板
５４…ヘッド部
５５…モータ取付部
５６…端板
６１,７１,８１…チューブ
６２,７２,８２…排出チューブ
Ｌ…排出ガス流路
【図１】
2008194136.tif 000003
【図２】
2008194136.tif 000004
【図３】
2008194136.tif 000005
【図４】
2008194136.tif 000006
【図５】
2008194136.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成20年4月30日(2008.4.30)
【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】
密閉型のケーシング(３０)内で往復動するピストン(３２)により空気を圧縮するコンプレッサ(２)と、
上記コンプレッサ(２)により圧縮された空気が供給され、その空気中から窒素を選択的に吸着する吸着剤が収納された吸着容器(４Ａ,４Ｂ)と、
上記吸着容器(４Ａ,４Ｂ)内から酸素濃縮ガスを取り出す酸素濃縮ガス取出部(５Ａ,５Ｂ)と、
上記酸素濃縮ガス取出部(５Ａ,５Ｂ)を介して上記吸着容器(４Ａ,４Ｂ)からの上記酸素濃縮ガスを溜める酸素タンク(７)と、
上記吸着容器(４Ａ,４Ｂ)内を減圧することにより上記吸着剤から脱着された窒素を含むガスを上記吸着容器(４Ａ,４Ｂ)内から排出するガス排出部(３c,３d)と、
を備え、
上記ガス排出部(３c,３d)により上記吸着容器(４Ａ,４Ｂ)から排出された窒素を含むガスを、上記コンプレッサ(２)の上記ケーシング(３０)内部に導いた後に外部に排出するための排出ガス流路(Ｌ)を設けると共に、
上記コンプレッサ(２)の上記ピストン(３２)は、ピストンヘッド部(３２a)とピストンロッド部(３２b)とを有し、
上記ピストンヘッド部(３２a)に上記ピストンロッド部(３２b)を介して連結された偏心軸(３３)が上記ケーシング(３０)内に配置され、
上記吸着容器(４Ａ,４Ｂ)から排気された窒素を含むガスを、上記排出ガス流路(Ｌ)を介して上記ケーシング(３０)内の上記偏心軸(３３)に導いた後に外部に排出することを特徴とする酸素濃縮装置。
【請求項２】
密閉型のケーシング(３０)内で往復動するピストン(３２)により空気を圧縮するコンプレッサ(２)と、
上記コンプレッサ(２)により圧縮された空気が供給され、その空気中から窒素を選択的に吸着する吸着剤が収納された吸着容器(４Ａ,４Ｂ)と、
上記吸着容器(４Ａ,４Ｂ)内から酸素濃縮ガスを取り出す酸素濃縮ガス取出部(５Ａ,５Ｂ)と、
上記酸素濃縮ガス取出部(５Ａ,５Ｂ)を介して上記吸着容器(４Ａ,４Ｂ)からの上記酸素濃縮ガスを溜める酸素タンク(７)と、
上記吸着容器(４Ａ,４Ｂ)内を減圧することにより上記吸着剤から脱着された窒素を含むガスを上記吸着容器(４Ａ,４Ｂ)内から排出するガス排出部(３c,３d)と、
を備え、
上記ガス排出部(３c,３d)により上記吸着容器(４Ａ,４Ｂ)から排出された窒素を含むガスを、上記コンプレッサ(２)の上記ケーシング(３０)内部に導いた後に外部に排出するための排出ガス流路(Ｌ)を設けると共に、
上記コンプレッサ(２)の上記ピストン(３２)は、ピストンヘッド部(３２a)とピストンロッド部(３２b)とを有し、
上記ピストンヘッド部(３２a)に上記ピストンロッド部(３２b)を介して連結された偏心軸(３３)が上記ケーシング(３０)内に配置され、
上記吸着容器(４Ａ,４Ｂ)から排気された窒素を含むガスを、上記排出ガス流路(Ｌ)を介して上記ケーシング(３０)内の上記ピストンヘッド部(３２a)に導いた後に外部に排出することを特徴とする酸素濃縮装置。
【請求項３】
密閉型のケーシング(３０)内で往復動するピストン(３２)により空気を圧縮するコンプレッサ(２)と、
上記コンプレッサ(２)により圧縮された空気が供給され、その空気中から窒素を選択的に吸着する吸着剤が収納された吸着容器(４Ａ,４Ｂ)と、
上記吸着容器(４Ａ,４Ｂ)内から酸素濃縮ガスを取り出す酸素濃縮ガス取出部(５Ａ,５Ｂ)と、
上記酸素濃縮ガス取出部(５Ａ,５Ｂ)を介して上記吸着容器(４Ａ,４Ｂ)からの上記酸素濃縮ガスを溜める酸素タンク(７)と、
上記吸着容器(４Ａ,４Ｂ)内を減圧することにより上記吸着剤から脱着された窒素を含むガスを上記吸着容器(４Ａ,４Ｂ)内から排出するガス排出部(３c,３d)と、
を備え、
上記ガス排出部(３c,３d)により上記吸着容器(４Ａ,４Ｂ)から排出された窒素を含むガスを、上記コンプレッサ(２)の上記ケーシング(３０)内部に導いた後に外部に排出するための排出ガス流路(Ｌ)を設けると共に、
上記コンプレッサ(２)の上記ピストン(３２)は、ピストンヘッド部(３２a)とピストンロッド部(３２b)とを有し、
上記ピストンヘッド部(３２a)に上記ピストンロッド部(３２b)を介して連結された偏心軸(３３)が上記ケーシング(３０)内に配置され、
上記吸着容器(４Ａ,４Ｂ)から排気された窒素を含むガスを、上記排出ガス流路(Ｌ)を介して上記ケーシング(３０)内の上記ピストンヘッド部(３２a)および上記偏心軸(３３)に夫々導いた後に外部に排出することを特徴とする酸素濃縮装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、酸素濃縮装置に関し、詳しくは空気中の窒素を吸着剤に吸着させて酸素濃縮ガスを生成する酸素濃縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、揺動する偏心軸に連結されたピストンヘッド部が往復動することにより圧縮動作を行うコンプレッサがある(例えば、特開平１０−８９２５３号公報(特許文献１)参照)。
【０００３】
このようなコンプレッサを用いた酸素濃縮装としては、空気中の窒素を吸着剤に吸着させて酸素濃縮ガスを生成するＰＳＡ(Pressure Swing Adsorption；圧力スイング吸着)方式の酸素濃縮装置がある。
【０００４】
上記酸素濃縮装置は、防音ボックス内にコンプレッサが配置されており、コンプレッサの熱は、ボックス外から冷却ファンにより冷却されて放熱される。
【０００５】
しかしながら、ボックス外からの冷却用ファンによる冷却効果は十分ではなく、コンプレッサ全体の放熱が困難で、特に密閉型のコンプレッサの内部部品が高温になりやすく、圧縮空気の温度が上昇するために吸着剤の能力が低下して酸素濃度が低下したり、シール部材や軸受性能が低下してコンプレッサの耐久性が低下したりするという問題がある。
【０００６】
このような冷却構造において、冷却効果を高めるために冷却用ファンを高回転化したり大型化したりすることが考えられるが、騒音や消費電力が増大する。また、コンプレッサ内部を冷却するために密閉構造をやめて、開放部分から冷却用ファンの風を内部に供給することによりコンプレッサの内部を直接冷却する方法もあるが、この場合、コンプレッサの機械音が外部に漏れて、騒音が増大する。
【０００７】
特に、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酸素濃縮装置では、静音化は重要である。
【特許文献１】特開平１０−８９２５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、この発明の課題は、コンプレッサのシール部材や軸受の耐久性を向上でき、冷却ファンの小型化,低回転化により省エネルギー化と静音化が図れ、酸素濃縮ガスの酸素濃度の低下を防止できる酸素濃縮装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
上記課題を解決するため、この発明の酸素濃縮装置は、
密閉型のケーシング内で往復動するピストンにより空気を圧縮するコンプレッサと、
上記コンプレッサにより圧縮された空気が供給され、その空気中から窒素を選択的に吸着する吸着剤が収納された吸着容器と、
上記吸着容器内から酸素濃縮ガスを取り出す酸素濃縮ガス取出部と、
上記酸素濃縮ガス取出部を介して上記吸着容器からの上記酸素濃縮ガスを溜める酸素タンクと、
上記吸着容器内を減圧することにより上記吸着剤から脱着された窒素を含むガスを上記吸着容器内から排出するガス排出部と、
を備え、
上記ガス排出部により上記吸着容器から排出された窒素を含むガスを、上記コンプレッサの上記ケーシング内部に導いた後に外部に排出するための排出ガス流路を設けると共に、
上記コンプレッサの上記ピストンは、ピストンヘッド部とピストンロッド部とを有し、
上記ピストンヘッド部に上記ピストンロッド部を介して連結された偏心軸が上記ケーシング内に配置され、
上記吸着容器から排気された窒素を含むガスを、上記排出ガス流路を介して上記ケーシング内の上記偏心軸に導いた後に外部に排出することを特徴とする。
【００１２】
上記構成の酸素濃縮装置によれば、上記ガス排出部により吸着容器から排出された窒素を含むガスを、排出ガス流路を介してコンプレッサのケーシング内部に導いた後に外部に出すことによって、コンプレッサの密閉構造を保ちつつ、コンプレッサのケーシング内のシール部材や軸受などを冷却することが可能となる。これによって、コンプレッサのシール部材や軸受の耐久性を向上でき、冷却ファンの小型化,低回転化により省エネルギー化と静音化が図れ、酸素濃縮ガスの酸素濃度の低下を防止できる。また、上記吸着容器から排気された窒素を含むガスを、排出ガス流路を介して偏心軸に導いた後に外部に排出することによって、コンプレッサのケーシング内の偏心軸が集中的に冷却され、特に高熱が発生する偏心軸の軸受の耐久性を向上できる。
【００１３】
また、この発明の酸素濃縮装置は、
密閉型のケーシング内で往復動するピストンにより空気を圧縮するコンプレッサと、
上記コンプレッサにより圧縮された空気が供給され、その空気中から窒素を選択的に吸着する吸着剤が収納された吸着容器と、
上記吸着容器内から酸素濃縮ガスを取り出す酸素濃縮ガス取出部と、
上記酸素濃縮ガス取出部を介して上記吸着容器からの上記酸素濃縮ガスを溜める酸素タンクと、
上記吸着容器内を減圧することにより上記吸着剤から脱着された窒素を含むガスを上記吸着容器内から排出するガス排出部と、
を備え、
上記ガス排出部により上記吸着容器から排出された窒素を含むガスを、上記コンプレッサの上記ケーシング内部に導いた後に外部に排出するための排出ガス流路を設けると共に、
上記コンプレッサの上記ピストンは、ピストンヘッド部とピストンロッド部とを有し、
上記ピストンヘッド部に上記ピストンロッド部を介して連結された偏心軸が上記ケーシング内に配置され、
上記吸着容器から排気された窒素を含むガスを、上記排出ガス流路を介して上記ケーシング内の上記ピストンヘッド部に導いた後に外部に排出することを特徴とする。
【００１４】
上記構成の酸素濃縮装置によれば、上記ガス排出部により吸着容器から排出された窒素を含むガスを、排出ガス流路を介してコンプレッサのケーシング内部に導いた後に外部に出すことによって、コンプレッサの密閉構造を保ちつつ、コンプレッサのケーシング内のシール部材や軸受などを冷却することが可能となる。これによって、コンプレッサのシール部材や軸受の耐久性を向上でき、冷却ファンの小型化,低回転化により省エネルギー化と静音化が図れ、酸素濃縮ガスの酸素濃度の低下を防止できる。また、上記吸着容器から排気された窒素を含むガスを、排出ガス流路を介してピストンヘッド部に導いた後に外部に排出することによって、コンプレッサのケーシング内のピストンヘッド部が集中的に冷却され、特に高熱が発生するピストンヘッド部のシール部材の耐久性を向上できる。
【００１５】
また、この発明の酸素濃縮装置は、
密閉型のケーシング内で往復動するピストンにより空気を圧縮するコンプレッサと、
上記コンプレッサにより圧縮された空気が供給され、その空気中から窒素を選択的に吸着する吸着剤が収納された吸着容器と、
上記吸着容器内から酸素濃縮ガスを取り出す酸素濃縮ガス取出部と、
上記酸素濃縮ガス取出部を介して上記吸着容器からの上記酸素濃縮ガスを溜める酸素タンクと、
上記吸着容器内を減圧することにより上記吸着剤から脱着された窒素を含むガスを上記吸着容器内から排出するガス排出部と、
を備え、
上記ガス排出部により上記吸着容器から排出された窒素を含むガスを、上記コンプレッサの上記ケーシング内部に導いた後に外部に排出するための排出ガス流路を設けると共に、
上記コンプレッサの上記ピストンは、ピストンヘッド部とピストンロッド部とを有し、
上記ピストンヘッド部に上記ピストンロッド部を介して連結された偏心軸が上記ケーシング内に配置され、
上記吸着容器から排気された窒素を含むガスを、上記排出ガス流路を介して上記ケーシング内の上記ピストンヘッド部および上記偏心軸に夫々導いた後に外部に排出することを特徴とする。
【００１６】
上記構成の酸素濃縮装置によれば、上記ガス排出部により吸着容器から排出された窒素を含むガスを、排出ガス流路を介してコンプレッサのケーシング内部に導いた後に外部に出すことによって、コンプレッサの密閉構造を保ちつつ、コンプレッサのケーシング内のシール部材や軸受などを冷却することが可能となる。これによって、コンプレッサのシール部材や軸受の耐久性を向上でき、冷却ファンの小型化,低回転化により省エネルギー化と静音化が図れ、酸素濃縮ガスの酸素濃度の低下を防止できる。また、上記吸着容器から排気された窒素を含むガスを、排出ガス流路を介してピストンヘッド部および偏心軸に導いた後に外部に排出することによって、コンプレッサのケーシング内のピストンヘッド部および偏心軸が集中的に冷却され、特に高熱が発生するピストンヘッド部のシール部材や偏心軸の軸受の耐久性を向上できる。
【発明の効果】
【００１７】
以上より明らかなように、この発明の酸素濃縮装置によれば、コンプレッサのシール部材や軸受の耐久性を向上でき、冷却ファンの小型化,低回転化により省エネルギー化と静音化が図れ、酸素濃縮ガスの酸素濃度の低下を防止できる酸素濃縮装置を実現することができる。
【００１８】
また、吸着容器から排気された窒素を含むガスを、コンプレッサの偏心軸に導いて外部に排出する排出ガス流路を設けることによって、コンプレッサのケーシング内の偏心軸が集中的に冷却され、特に高熱が発生する偏心軸の軸受の耐久性を向上できる。
【００１９】
また、吸着容器から排気された窒素を含むガスを、コンプレッサのピストンヘッド部に導いて外部に排出する排出ガス流路を設けることによって、コンプレッサのケーシング内のピストンヘッド部が集中的に冷却され、特に高熱が発生するピストンヘッド部のシール部材の耐久性を向上できる。
【００２０】
また、吸着容器から排気された窒素を含むガスを、コンプレッサのピストンヘッド部および偏心軸に導いて外部に排出する排出ガス流路を設けることによって、コンプレッサのケーシング内のピストンヘッド部および偏心軸が集中的に冷却され、特に高熱が発生するピストンヘッド部のシール部材や偏心軸の軸受の耐久性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の酸素濃縮装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２２】
〔第１実施形態〕
図１はこの発明の第１実施形態の酸素濃縮装置のブロック図である。この酸素濃縮装置は、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。
【００２３】
この第１実施形態の酸素濃縮装置は、図１に示すように、外部から吸い込む空気中の塵を除去するための防塵フィルタ１と、上記防塵フィルタ１を介して吸い込んだ空気を圧縮するコンプレッサ２と、上記コンプレッサ２の圧縮空気が吐出される側のガス流路に配設された制御弁３と、上記制御弁３を介してコンプレッサ２から圧縮空気が供給され、その圧縮空気中の窒素を吸着する吸着剤が収納された吸着容器の一例としての第１吸着筒４Ａと、上記第１吸着筒４Ａの下流側のガス流路に配設された逆止弁５Ａと、上記制御弁３を介してコンプレッサ２から供給された空気中の窒素を吸着する吸着剤が収納された吸着容器の一例としての第２吸着筒４Ｂと、上記第２吸着筒４Ｂの下流側のガス流路に配設された逆止弁５Ｂと、第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂの下流側のガス流路間に配設されたパージ弁６と、上記第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂに逆止弁５Ａ,５Ｂを介して接続された酸素タンク７と、上記酸素タンク７からの酸素濃縮ガスを減圧する減圧弁８と、上記酸素タンク７から減圧弁８を介して供給する酸素濃縮ガスの流量を調整するための流量調整器９と、上記流量調整器９により流量が調整された酸素濃縮ガスを人に提供するためのカニューラ(図示せず)が接続される吐出口カプラ１０とを備えている。
【００２４】
上記コンプレッサ２は、防音ボックス２２内に配置されており、その防音ボックス２２の側面に冷却用のファン２３を取り付けている。この冷却用のファン２３により防音ボックス２２内のコンプレッサ２を冷却する。また、上記酸素濃縮装置は、制御弁３とパージ弁６および冷却用のファン２３等を制御する制御部２０とを備えている。上記制御部２０により、コンプレッサ２内のモータ(図示せず)を駆動する。
【００２５】
また、上記制御弁３は、一端がコンプレッサ２の圧縮空気流路に接続され、他端が第１吸着筒４Ａに接続された第１ポート３aと、一端がコンプレッサ２の圧縮空気流路に接続され、他端が第２吸着筒４Ｂに接続された第２ポート３bと、一端がコンプレッサ２の排出ガス流路Ｌに接続され、他端が第１吸着筒４Ａに接続された第３ポート３cと、一端がコンプレッサ２の排出ガス流路Ｌに接続され、他端が第２吸着筒４Ｂに接続された第４ポート３dとを有する。
【００２６】
また、上記制御部２０は、マイクロコンピュータと入出力回路等からなり、パージ弁６およびファン２３を制御する。上記制御部２０は、第１切換部と第２切換部を制御する切換制御部の機能を備えている。
【００２７】
上記構成の酸素濃縮装置において、制御部２０により、制御弁３の第１ポート３aと第４ポート３dを開き、第２ポート３bと第３ポート３cを閉じて、コンプレッサ２を運転する(第１吸着筒４Ａの加圧工程、第２吸着筒４Ｂの減圧工程)。そして、コンプレッサ２は、防塵フィルタ１を介して吸い込んだ空気を圧縮する。上記コンプレッサ２により圧縮された空気は、制御弁３の第１ポート３aを通って第１吸着筒４Ａにおいて加圧され、空気中の窒素を吸着剤に吸着させて高濃度酸素を生成する。上記第１吸着筒４Ａで生成された高濃度酸素は、逆止弁５Ａを通って酸素タンク７に貯留する。そうして、酸素タンク７に溜めた酸素濃縮ガスは、減圧弁８により減圧した後、流量調整器９により流量が調整されて吐出口カプラ１０から吐出される。
【００２８】
このとき、第２吸着筒４Ｂ側は、減圧により吸着剤から窒素を脱着させて、脱着させた窒素を含むガスを、制御弁３の第４ポート３dとコンプレッサ２を介して外部に排気する。
【００２９】
ここで、第１吸着筒４Ａの加圧工程中に、第２吸着筒４Ｂには、第１吸着筒４Ａで生成された高濃度酸素の一部がパージ弁６を介して供給され、第２吸着筒４Ｂ内の圧力を少し上げた状態で、制御部２０により、制御弁３の第２ポート３bと第３ポート３cを開き、第１ポート３aと第４ポート３dを閉じて、第２吸着筒４Ｂの加圧工程に切り換える。このようにして、第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂ内の吸着剤を用いた窒素の吸着と脱着を交互に行うサイクルが繰り返される。
【００３０】
図２は上記酸素濃縮装置に用いられるコンプレッサ２の縦断面図である。
【００３１】
上記コンプレッサ２は、図２に示すように、ピストンヘッド部３２aとピストンロッド部３２bからなるピストン３２と、上記ピストン３２のピストンロッド部３２bに内嵌された偏心軸３３と、上記ピストン３２および偏心軸３３が収納されたケーシング３０と、上記偏心軸３３を回転軸４１を介して回転駆動するモータ４０とを有している。上記ピストン３２のピストンヘッド部３２a上に押板３１を取り付けている。
【００３２】
上記ケーシング３０は、モータ４０がモータ取付部５５を介して一端に取り付けられ、モータ４０の回転軸４１を回転自在に支持する軸受４２が内側に設けられた本体部５１と、上記本体部５１の開口に配置され、回転軸４１に対して軸が直交する円筒形状のシリンダ部５２と、上記シリンダ部５２の一端に取り付けられた弁板５３と、上記弁板５３を覆うヘッドカバー部５４と、上記本体部５１の他端に取り付けられ、モータ４０の回転軸４１の先端側を回転自在に支持する軸受４３が設けられた端板５６とを有している。上記ケーシング３０のシリンダ部５２内をピストン３２が往復動する。上記ピストン３２の外周にシール部材３５を設けている。上記弁板５３に吸気ポートと吐出ポートを設けている。
【００３３】
図３は図２に示すII−II線から見た断面図を示しており、回転軸４１に対して直交しかつピストン３２の往復動の方向に対して直交する線上であって、本体部５１の一方の側(図３中の右側)に、窒素を含むガスが流入するようにチューブ６１の一端を接続している。上記本体部５１に対してチューブ６１と反対の側に出口６３を設け、その出口６３と排出口２４(図１に示す)とを排出チューブ６２により接続している。
【００３４】
上記チューブ６１と本体部５１および排出チューブ６２によって、図１に示す酸素濃縮装置の第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂから排気された窒素を含むガスを、電磁弁３の第３ポート３cと第４ポート３dを介してコンプレッサ２のケーシング３０内部に導いた後に外部に排出する排出ガス流路Ｌ(図１に示す)を形成している。
【００３５】
上記構成の酸素濃縮装置において、酸素濃縮装置の第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂから排気された窒素を含むガスは、チューブ６１を介してコンプレッサ２のケーシング３０内に流入した後、偏心軸３３の軸受３４,軸受４２,４３およびピストン３２を冷却して外部に排出される。
【００３６】
したがって、上記第１実施形態の酸素濃縮装置によれば、密閉型のコンプレッサ２内を冷却することにより耐久性を向上でき、冷却用のファン２３の小型化,低回転化により省エネルギー化と静音化が図れる。また、コンプレッサ２の内部温度を下げることにより、第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂに供給される圧縮空気の温度上昇が抑えられるので、第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂ内の吸着剤への窒素の吸着効率の低下を防いで、酸素濃縮ガスの酸素濃度の低下を防止することができる。
【００３７】
また、上記第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂから排気された窒素を含むガスを、偏心軸３３に導いて外部に排出する排出ガス流路Ｌを設けることによって、コンプレッサ２のケーシング３０内の偏心軸３３が集中的に冷却され、特に高熱が発生する偏心軸３３の軸受３４の耐久性を向上できる。
【００３８】
〔第２実施形態〕
図４はこの発明の第２実施形態の酸素濃縮装置のコンプレッサの断面図しており、この第２実施形態の酸素濃縮装置は、排出ガス流路を除いて第１実施形態の酸素濃縮装置と同一の構成をしている。
【００３９】
図４に示すように、回転軸４１に対して直交しかつピストン３２の往復動の方向に対して直交する線上であって、本体部５１の一方の側(図４中の右側)に、ピストン３２のピストンヘッド部３２aに向かって窒素を含むガスが流入するようにチューブ７１の一端を接続している。上記本体部５１に対してチューブ７１と反対の側に出口７３を設け、その出口７３と排出口２４(図１に示す)とを排出チューブ７２により接続している。
【００４０】
上記チューブ７１と本体部５１および排出チューブ７２によって、図１に示す酸素濃縮装置の第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂから排気された窒素を含むガスを、コンプレッサ２のケーシング３０内部に導いた後に外部に排出する排出ガス流路Ｌ(図１に示す)を形成している。
【００４１】
したがって、上記第２実施形態の酸素濃縮装置によれば、密閉型のコンプレッサ２内を冷却することにより耐久性を向上でき、冷却用のファン２３の小型化,低回転化により省エネルギー化と静音化が図れる。また、コンプレッサ２の内部温度を下げることにより、第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂに供給される圧縮空気の温度上昇が抑えられるので、第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂ内の吸着剤への窒素の吸着効率の低下を防いで、酸素濃縮ガスの酸素濃度の低下を防止することができる。
【００４２】
また、上記第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂから排気された窒素を含むガスを、ピストンヘッド部３２aに導いて外部に排出する排出ガス流路Ｌを設けることによって、コンプレッサ２のケーシング３０内のピストンヘッド部３２aが集中的に冷却され、特に高熱が発生するピストンヘッド部３２aのシール部材３５の耐久性を向上できる。
【００４３】
〔第３実施形態〕
図５はこの発明の第３実施形態の酸素濃縮装置のコンプレッサの断面図しており、この第２実施形態の酸素濃縮装置は、排出ガス流路を除いて第１実施形態の酸素濃縮装置と同一の構成をしている。
【００４４】
図５に示すように、回転軸４１に対して直交しかつピストン３２の往復動の方向に対して直交する線上であって、本体部５１の一方の側(図５中の右側)に、窒素を含むガスが流入するようにチューブ８１の一端を接続している。また、このチューブ８１には、ピストン３２のピストンヘッド部３２a側に向かって上記窒素を含むガスの一部が流入するように分岐部８１aを設けている。上記本体部５１に対してチューブ８１と反対の側に出口８３を設け、その出口８３と排出口２４(図１に示す)とを排出チューブ８２により接続している。
【００４５】
上記チューブ８１と本体部５１および排出チューブ７２によって、図１に示す酸素濃縮装置の第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂから排気された窒素を含むガスを、コンプレッサ２のケーシング３０内部に導いた後に外部に排出する排出ガス流路Ｌ(図１に示す)を形成している。
【００４６】
したがって、上記第３実施形態の酸素濃縮装置によれば、密閉型のコンプレッサ２内を冷却することにより耐久性を向上でき、冷却用のファン２３の小型化,低回転化により省エネルギー化と静音化が図れる。また、コンプレッサ２の内部温度を下げることにより、第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂに供給される圧縮空気の温度上昇が抑えられるので、第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂ内の吸着剤への窒素の吸着効率の低下を防いで、酸素濃縮ガスの酸素濃度の低下を防止することができる。
【００４７】
また、上記第１,第２吸着筒４Ａ,４Ｂから排気された窒素を含むガスを、ピストンヘッド部３２aおよび偏心軸３３に導いて外部に排出する排出ガス流路Ｌを設けることによって、コンプレッサ２のケーシング３０内のピストンヘッド部３２aおよび偏心軸３３が集中的に冷却され、特に高熱が発生するピストンヘッド部３２aのシール部材３５や偏心軸３３の軸受３４の耐久性を向上できる。
【００４８】
上記第１〜第３実施形態では、２つの第１,第２吸着筒を備えた酸素濃縮装置について説明したが、１または３以上の吸着筒を備えた酸素濃縮装置にこの発明を適用してもよい。しかしながら、吸着容器として２以上の吸着筒を備えて、複数の吸着筒を切り換えて交互に吸着と脱着を繰り返すことにより連続して脱着された窒素を含むガスが排気されるので、密閉型のコンプレッサ内を効率よく冷却することができる。
【００４９】
また、第１〜第３実施形態では、呼吸器疾患患者等に対して在宅酸素療法を行うために用いる酸素濃縮装置について説明したが、酸素濃縮装置はこれに限らず、高濃度の酸素を提供する全ての分野にこの発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態の酸素濃縮装置のブロック図である。
【図２】図２は上記酸素濃縮装置に用いられるコンプレッサの縦断面図である。
【図３】図３は図２に示すII−II線から見た断面図である。
【図４】図４はこの発明の第２実施形態の酸素濃縮装置のコンプレッサの断面図である。
【図５】図５はこの発明の第３実施形態の酸素濃縮装置のコンプレッサの断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…防塵フィルタ
２…コンプレッサ
３…制御弁
４Ａ…第１吸着筒
４Ｂ…第２吸着筒
５Ａ,５Ｂ…逆止弁
６…パージ弁
７…酸素タンク
８…減圧弁
９…流量調整器
１０…吐出口カプラ
２０…制御部
２２…防音ボックス
２３…ファン
２４…排出口
３０…ケーシング
３１…押板
３２…ピストン
３２a…ピストンヘッド部
３２b…ピストンロッド部
３３…偏心軸
３４…軸受
３５…シール部材
４０…モータ
４１…回転軸
４２,４３…軸受
５１…本体部
５２…シリンダ部
５３…弁板
５４…ヘッド部
５５…モータ取付部
５６…端板
６１,７１,８１…チューブ
６２,７２,８２…排出チューブ
Ｌ…排出ガス流路