(57)【要約】【課題】回転分配器弁組立体構造を備えた流路切替手段を備えた圧力変動吸着型酸素濃縮装置において、長期間、該電動機の軸受或いは減速機の故障を防ぎ、正常な運転継続が可能となる装置を提供する。【解決手段】酸素よりも窒素を選択的に吸着し得る吸着剤を充填した複数の吸着床と、該吸着床へ空気を供給する空気供給手段と、該空気供給手段からの空気を吸着床へ一定のタイミングで順次加圧供給し吸脱着をさせるための流路切替手段を具備した医療用の圧力変動吸着型の酸素濃縮装置において、該流路切替手段が電動機を具備した回転分配器弁組立て構造体であり、該電動機がバネ機構によって支持され、該流路切替手段と浮動機構で締結されたことを特徴とする医療用酸素濃縮装置。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素よりも窒素を選択的に吸着し得る吸着剤を充填した複数の吸着床と、該吸着床へ空気を供給する空気供給手段と、該空気供給手段からの空気を吸着床へ一定のタイミングで順次加圧供給し吸脱着をさせるための流路切替手段を具備した医療用の圧力変動吸着型の酸素濃縮装置において、該流路切替手段が電動機を具備した回転分配器弁組立て構造体であり、該電動機がバネ機構によって支持され、該流路切替手段と浮動機構で締結されたことを特徴とする医療用酸素濃縮装置。
【請求項２】
該電動機が、ギアードモータであることを特徴とする請求項１に記載の医療用酸素濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大気中から酸素濃縮気体（酸素富化空気を含む）を分離して使用するための酸素濃縮装置に関する。更に詳細には、複数の吸着床を備えた圧力変動吸着型酸素濃縮装置に関し、空気を吸着床へ一定のタイミングで順次加圧供給し吸脱着をさせるための回転分配器弁組立て構造の流路切替手段の寿命を延ばし、該回転分配器弁組立て構造体の回転軸の偏心により、該電動機の過負荷、摩耗等を低減できるようにした、改善された酸素濃縮装置を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年喘息、肺気腫症、慢性気管支炎等の呼吸器系疾患に苦しむ患者が増加する傾向にあるが、その最も効果的な治療法の一つとして酸素吸入療法があり、空気中から酸素濃縮気体を直接分離する酸素濃縮装置が開発され、使用時の利便性、保守管理の容易さから酸素吸入療法のための治療装置として次第に普及するようになって来ている。
【０００３】
かかる酸素濃縮装置として、窒素又は酸素を選択的に吸着し得る吸着剤を１個或いは、複数の吸着床に充填した吸着型酸素濃縮装置が知られている。吸着型酸素濃縮装置としては、コンプレッサーを用いた圧力変動吸着型酸素濃縮装置があり、通常、窒素を選択的に吸着し得る吸着剤を充填した１個或いは複数の吸着床にコンプレッサーで圧縮空気を供給して加圧状態で窒素を吸着させることにより酸素濃縮気体を得る吸着工程と、吸着床の内圧を減少させて窒素を脱着させ吸着剤の再生を行う脱着工程、更には、脱着工程終了直前に、既に生成した乾燥酸素濃縮気体を一部逆流させ再生効率の向上と昇圧を目的とする均圧工程を順次一定サイクルで行うことにより酸素濃縮気体を得る装置である。
【０００４】
かかる酸素濃縮気体を得る装置としては、コンプレッサーと吸着床とを配管で接続し、その間に弁手段を設置することにより吸着床への加圧空気の供給経路を切替えるフローが一般的である。しかし、このような装置では部品点数の増加やメンテナンスに不具合が生じるという問題点がある。これらの不具合を改善する装置として特表平７−５０８２０５に記載の流体分別装置を介して吸着床に加圧空気を供給するモジュール化された酸素濃縮装置が開発されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかる酸素濃縮装置は在宅用、医療用途として使用する為には、装置の小型化、低コストが必須であり、このような流体分別装置に使用されるメカニカルシールの回転バルブ及び固定バルブ部の構造は、該モジュールの小型化を図る為、バルブ内に十分な機構スペースをとることは難しい。またメカニカルシールの機構上、軸心に対してアキシアル方向に荷重がかかる構造をとる為、回転バルブの軸受けとして薄型のスラストベアリングを使用することが多い。しかし、薄型のスラストベアリングはラジアル方向の荷重を保持することが困難であり回転軸心のアライメントが偏心し易い構造となる。この偏心荷重発生により回転駆動を供給している電動機が固定されている場合、軸受け或いは、減速機の故障を誘発するという問題点を備えている。
【０００６】
本発明は、回転分配器弁組立体構造を備えた流路切替手段を備えた圧力変動吸着型酸素濃縮装置において、長期間、該電動機の軸受或いは減速機の故障を防ぎ、正常な運転継続が可能となる装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、かかる課題に対して鋭意検討した結果、従来の酸素濃縮装置の流体分別装置中の回転分配器弁組立て構造体の偏心による電動機への過負荷を防止し、長期間、該電動機の軸受或いは減速機の故障を防止できる酸素濃縮装置を見出したものである。
【０００８】
即ち本発明は、酸素よりも窒素を選択的に吸着し得る吸着剤を充填した複数の吸着床と、該吸着床へ空気を供給する空気供給手段と、該空気供給手段からの空気を吸着床へ一定のタイミングで順次加圧供給し吸脱着をさせるための流路切替手段を具備した医療用圧力変動吸着型の酸素濃縮装置において、該流路切替手段が電動機を具備した回転分配器弁組立て構造体であり、該電動機がバネ機構によって支持され、該流路切替手段と浮動機構で締結されたことを特徴とする医療用酸素濃縮装置。
【０００９】
また本発明は、かかる電動機が、ギアードモータであることを特徴とする医療用酸素濃縮装置を提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の酸素濃縮装置は、酸素よりも窒素を選択的に吸着し得る吸着剤を充填した複数の吸着床と、該吸着床へ空気を供給する空気供給手段と、該空気供給手段からの空気を吸着床へ一定のタイミングで順次加圧供給し吸脱着をさせるための流路切替手段を具備した医療用圧力変動吸着型酸素濃縮装置において、該流路切替手段が電動機を具備した回転分配器弁組立て構造体であり、該電動機と該流路切替手段が浮動機構で締結されたことを特徴とするものである。
【００１１】
更には、特表平７−５０８２０５号公報に記載の、電磁弁を使用せずに吸着塔と一体型のマニホールドを介して流路を回転式バルブで切替えることにより、吸着床に加圧空気を順次供給することが可能であるモジュール化された酸素濃縮装置に効果的に使用することが出来る。回転バルブを受けるベアリングには、スラストベアリングやラジアルベアリングが具備される。
【００１２】
又、該電動機は減速機付きのモータが好ましく、該流路切替手段に対し浮動機構で締結されなければならない。浮遊機構の例としては一定の深さ以上ネジ込みが不可能な不完全ネジ部を具備したネジを使用した締結方法がある。更には、軸とＣ型止め輪を組み合わせた締結方法もある。これらの締結方法例の中で、軸方向及び軸の垂直方向には一定のクリアランスを持っており、自由に移動することが可能で、回転軸の偏心時に発生する応力を吸収することが可能となる。軸方向、軸の垂直方向の移動時の衝撃を干渉する為のバネ機構を緩衝材として設置する。バネ機構のバネこわさは垂直方向の移動の自由度を高める為、できる限り弱いものを使用することが好ましい。但し、電動機の自重を支持可能なバネこわさも必要なことから、最適なバネこわさを設計すると良い。
【００１３】
【実施例】
以下に本願発明の医療用酸素濃縮装置の好適な具体的実施例について必要に応じて図面を用いながら説明する。
【００１４】
本発明の医療用酸素濃縮装置は図２に示すように、空気供給手段としてのコンプレッサ１２、複数の吸着床１３を備えかかる吸着床に加圧空気を順次一定タイミングで供給し吸脱着を繰り返す為の流路切替手段１４を内蔵した多筒式吸着塔ユニット（以下、ＡＴＦモジュールとも称する）、生成した酸素濃縮気体を調圧弁１５、流量設定器１６を介して加湿器１７に供給し、加湿酸素濃縮気体を使用者に供給する装置である。
【００１５】
本発明の酸素濃縮装置にかかる吸着床として米国　ＳｅＱｕａｌ社製ＡＴＦモジュールを使用した。このＡＴＦモジュールは、吸着塔と一体型のマニホールドを介して回転式バルブで吸着床に加圧空気を順次供給することが可能であり、回転式バルブ構造は固定バルブと回転バルブで構成されるメカニカルシール構造となっている。
【００１６】
図１に、かかるＡＴＦモジュールの概略構成を示す。ＡＴＦモジュールに組み込む回転分配器弁組立て構造の流路切替手段の構造は、固定バルブ１と回転バルブ２及びスプリング３より構成されるメカニカルシール部を備え、回転バルブ２の回転軸とモータの駆動モータの回転軸が偏芯することですべりを防止し、そのための回転バルブシャフト４をスラストニードル軸受け５で受け、軸受けの座金をベアリング押え板６と回転バルブシャフト４で挟み、固定した。かかるスラスト軸受けとして、米国Ｔｏｒｒｉｎｇｔｏｎ製ＴＲＡ−１６２５を使用し、鉱油系グリースを充填した。ベアリングの軸方向の洩れ防止手段としては、オイルシール１０をベアリング押え板６の装着し内径側を回転バルブシャフト４にはめ、シールした。かかる、オイルシールとして、ＮＯＫ（株）社製　ＶＣ型ＡＧ１２９１Ｅ０を使用した。ベアリングの放射方向の洩れ防止手段としては、ＮＢＲ社製の成型品のシール材１１を使用した。
【００１７】
かかる流路切替手段を内蔵したＡＴＦモジュール本体のベアリング押え板６にピン１８が固定され、電動機ユニット７はピン１８とスプリング１９で締結されており、水平方向及び垂直方向は一定のクリアランス内で自由度のある浮動機構を形成する。更に、電動機ユニット７に自重を含めた荷重がかかったとしてもスプリング１９により水平に電動機ユニットを設置できる。かかる電動機ユニットはモータ及び複数のギアを備えたギアードモータであり、モータの回転を減速して所定回転数でＡＴＦモジュール本体の流路切替手段を回転させている。
【００１８】
図３は、図２の締結部分の詳細断面図である。本締結構造を備えることにより、電動機ユニット７とピン１８とのクリアランス内で水平方向に自由に移動が可能である。又、スプリング１９を介して、電動機ユニット７とピン１８とのクリアランス内で垂直方向に自由に移動が可能である。スプリング１９の設置により、垂直方向の移動時に電動機ユニット７とピン１８との接触衝撃を干渉可能となった。
【００１９】
【発明の効果】
酸素濃縮器を使用する流体分別装置中の回転分配器弁組立て構造体では、偏心荷重発生により回転駆動を供給している電動機の軸受け、或いは減速機の故障を誘発するという問題点を備えている。本発明は、回転分配器弁組立体構造を備えた流路切替手段を備えた圧力変動吸着型酸素濃縮装置において、長期間、該電動機の軸受或いは減速機の故障を防ぎ、正常な運転継続が可能となる酸素濃縮装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の医療用酸素濃縮装置の概略構成図。
【図２】本発明の酸素濃縮装置に使用する回転分配器弁組立て構造の流路切替手段及び浮動締結機構の概略図。
【図３】図２の浮遊締結機構の詳細断面図。
【符号の説明】
１　固定バルブ
２　回転バルブ
３　スプリング
４　回転バルブシャフト
５　スラストベアリング
６　ベアリング押え板
７　モーターユニット
８　加圧空気供給口
９　酸素取出口
１０　オイルシール
１２　コンプレッサー
１３　吸着床
１４　流路切替え手段
１５　調圧弁
１６　流量設定器
１７　加湿器
１８　ピン
１９　スプリング
【図１】
2004073734.tif 000002
【図２】
2004073734.tif 000003
【図３】
2004073734.tif 000004