(57)【要約】【課題】医療用酸素濃縮器において、装置構成を複雑化させることなく、軽量・小型かつ静粛性の高い医療用酸素濃縮器を開発することが大きな課題である。【解決手段】酸素よりも窒素を選択的に吸着し得る吸着剤が充填された少なくとも１個の吸着筒、該吸着筒に圧縮空気を供給するための空気圧縮機、および該空気圧縮機の吸気および／または排気騒音を抑制する為の吸気サイレンサおよび／または、排気用サイレンサ、および／または、該空気圧縮機への異物侵入を防止する為の吸気フィルタおよび／または、排気フィルタを有する圧力変動型の医療用酸素濃縮器であって、該空気圧縮機を取り囲む包囲体を備え、該包囲体の壁面にサイレンサおよび／または、フィルタを備えることにより、静寂性を損なうことなく軽量小型が可能な医療用酸素濃縮器。【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が充填された少なくとも１個の吸着筒、該吸着筒に圧縮空気を供給するための空気圧縮機、該空気圧縮機を取り囲む包囲体を備えた酸素濃縮器であり、該包囲体の壁面の少なくとも一部に、内部空間を有する空洞部を備え、該空洞部を介して該空気圧縮機の吸気ライン及び／又は排気ラインが接続されていることを特徴とする酸素濃縮器。
【請求項２】
該空洞部の内部にフィルタを備え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】
該包囲体が方形であり、該空洞部が該包囲体の少なくとも２面に形成され、一面が空気圧縮機に外気を取り込む吸気ラインに接続され、他面が空気圧縮機から外気に排気する排気ラインに接続されていることを特徴とする請求項１、２記載の酸素濃縮器。
【請求項４】
該包囲体が円筒形状であり、該空洞部が円筒側面部を少なくとも２つに分割した状態で形成され、一方が空気圧縮機に外気を取り込む吸気ラインに接続され、他方が空気圧縮機から外気に排気する排気ラインに接続されていることを特徴とする請求項１、２記載の酸素濃縮器。
【請求項５】
酸素よりも窒素を選択的に吸着し得る吸着剤が充填された少なくとも１個の吸着筒、該吸着筒に圧縮空気を供給するための空気圧縮機、該空気圧縮機を取り囲む包囲体を備えた酸素濃縮器であり、該包囲体の壁面の少なくとも一部に、内部空間備えた空洞部を備え、該空洞部の内部にフィルタを備え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】
本発明は空気中から酸素を分離濃縮する酸素濃縮器、特に医療用として在宅で行なわれる酸素吸入療法に使用する圧力変動吸着型の酸素濃縮器に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、一般に在宅酸素療法に使用されている圧力変動型の医療用酸素濃縮器には、圧縮空気中の窒素を選択的に吸着し、高濃度の酸素を取り出すために、窒素分子吸着剤として合成ゼオライトが広く使用されている。
【０００３】
かかる圧力変動吸着型酸素濃縮器は、５Ａ型ゼオライトや１３Ｘ型ゼオライト、或はＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が2.0〜3.0であるＸ型ゼオライトでそのＡｌＯ４四面体単位の少なくとも８８％以上がLiカチオンと会合している高性能のLiゼオライト等を１筒、２筒、或は更に多数の吸着筒に充填し、コンプレッサを用いて大気を加圧供給し窒素を吸着させ、酸素を分離する装置であり、窒素吸着した吸着剤を含む吸着筒への流路を切換え、大気圧迄で筒内圧力を減圧して吸着した窒素を脱着させるＰＳＡ方式と、大気圧以下まで減圧して吸着した窒素を更に脱着させるＶＰＳＡ方式の２つの方式が一般的に使用され、医療機器として市場に供給されている。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−２４２９０１号公報
【特許文献２】特開昭６０−２００８０４号公報
【特許文献３】特開昭５９−２７４６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
在宅酸素療法に用いられる酸素濃縮器に求められる基本性能は、酸素濃縮性能の他に、特に在宅医療用として求められる要件として、静寂性、小型軽量性他がある。これは、次の理由によるものである。
【０００６】
即ち、在宅酸素療法で使用する酸素濃縮器は、一日24時間使用する場合が多く、夜間は装置の動作音が家族を含め患者の睡眠を妨げない静かな装置であることが要求される。
【０００７】
また、患者は本装置で製造する酸素を頼りに生活しているので、故障があると即座に保守員を呼び出し、修理を依頼することになるので保守員は24時間体制でサポートしている。この保守員にとっては、その故障装置の修理や装置の入れ替えの為の運搬が一人で容易にできるように小型軽量であることが重要な要件である。
【０００８】
更に患者のクオリティ・オブ・ライフ（ＱＯＬ）をあげる為、患者は外出や旅行を楽しみにしており、従来、この場合ボンベに充填した酸素を使用している。しかし、そのガス量は、有限なものであり、数時間の仕様で空になる為、度々の充填が必要となる。このため多くの人の手助けが必要となるので、外出や旅行にも簡単に出られないのが現実である。このため、酸素濃縮器が小型軽量であれば自動車に手軽に積み込んで運搬し、ホテル、旅館にて使用できるようになり、かつ、自宅においても酸素濃縮器を自在に移動させて行動範囲を容易に広げることができる。すなわち、患者のＱＯＬの点からも小型軽量化が要求されている。
【０００９】
次にこれらの酸素濃縮器に求められている２つの要件について従来技術では、以下のような態様となっている。
（１）静粛性について
装置における動作音の発生源は原料である空気を取り入れて圧縮する空気圧縮機の動作音と圧力変動吸着型酸素濃縮器の吸着筒の圧力切り替えと排気に伴って発生する排気音が主なものである。排気音は高性能のサイレンサを取り付けることにより、比較的良く消音することができる。しかし、空気圧縮機の動作音は振動を伴った低周波音を多く含んでおり容易には下げにくい。
【００１０】
ピストン方式の空気圧縮機の騒音は、通常上記の種類の酸素濃縮器に使用するクラスの空気圧縮機単体での騒音レベルは８０〜６０ｄＢＡの範囲にあり、これは、ピストンの動作に伴って生じる空気圧縮機の振動と電動機のトルク変動に伴う低周波動作音が原因である。振動の他への伝播を防ぐ為の手段としては特開昭６３−２４２９０１号公報に示される如くスプリングや防振ゴムにより浮かせる手段をとりかつ、特開昭６０−２００８０４号公報、特開昭５９−２７４６５４号公報などに示されるように二重の防音ボックスにより音を封じ込めている。しかし、完全に密閉することはできず、駆動電動機や空気圧縮に伴う発熱を冷却する必要があり、ファンを取り付けている。しかし、この冷却風の取り込み口、排出口を経由して騒音が外部に漏出するので屈曲した通路を設けてこれを防いでいる。このようにいろいろな防音手段を講じているので装置が大きく、重くなっており４０〜６０ｋｇであり、保守員１人では抱えて建物の階段を上り・降りすることが困難である。
【００１１】
（２）小型軽量性について
医療用酸素濃縮器においては、保守要員の運搬性という従来からの目的に加えて、患者の形態性という活動範囲を広げるという目的が重要視されつつある。この際の重要要件は、小型化と軽量化である。しかしながら、上記の騒音の問題から、本来の機能では不要である吸音材や遮音材を軽減することは困難である。通常の医療用酸素濃縮器の実施形態としては、騒音遮蔽効果の観点から、比較的重量のある材料、例えば、１ｍｍ厚以上の鋼板を使用し、空気圧縮機用のＢＯＸを形成し、更にその壁面に１０ｍｍ厚程度の吸音材を貼り付けて構成することが一般的である。前述の静粛性を満たす為に吸音材の使用量を増加することや、排気通路の屈曲回数を増加させることは、装置の大型化や重量増加につながる。
【００１２】
したがって、医療用酸素濃縮器において、装置構成を複雑化させることなく、軽量・小型かつ静粛性の高い医療用酸素濃縮器を開発することが大きな課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このような課題に対して本発明者らは、鋭意検討した結果、以下の医療用酸素濃縮器を見出した。すなわち本発明は、酸素よりも窒素を選択的に吸着し得る吸着剤が充填された少なくとも１個の吸着筒、該吸着筒に圧縮空気を供給するための空気圧縮機、該空気圧縮機を取り囲む包囲体を備えた酸素濃縮器であり、該包囲体の壁面の少なくとも一部に、内部空間を有する空洞部を備え、該空洞部を介して該空気圧縮機の吸気ライン及び／又は排気ラインが接続されていることを特徴とする酸素濃縮器を提供するものである。
【００１４】
また本発明は、かかる空洞部の内部にフィルタを備えることを特徴とする酸素濃縮装置であり、該包囲体が方形であり、該空洞部が該包囲体の少なくとも２面に形成されているもの、或いは該包囲体が円筒形状であり、該空洞部が円筒側面部を少なくとも２分割した状態で形成されものであり、一方が空気圧縮機に外気を取り込む吸気ラインに接続され、多方が空気圧縮機から外気に排気する排気ラインに接続されていることを特徴とする酸素濃縮器を提供するものである。
【００１５】
また本発明は、酸素よりも窒素を選択的に吸着し得る吸着剤が充填された少なくとも１個の吸着筒、該吸着筒に圧縮空気を供給するための空気圧縮機、該空気圧縮機を取り囲む包囲体を備えた酸素濃縮器であり、該包囲体の壁面の少なくとも一部に、内部空間備えた空洞部を備え、該空洞部の内部にフィルタを備えることを特徴とする酸素濃縮装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１６】
酸素よりも窒素を選択的に吸着し得る吸着剤が充填された少なくとも１個の吸着筒、該吸着筒に圧縮空気を供給するための空気圧縮機、および該空気圧縮機の吸気および／または排気騒音を抑制する為の吸気用サイレンサ及び／又は排気用サイレンサ、該空気圧縮機への異物侵入を防止する為の吸気フィルタ及び／又は排気フィルタを酸素濃縮器の空気圧縮機を取り囲む包囲体壁面と一体化させることにより、装置全体の消音効果が向上し、かつ静寂性を損なうことなく軽量小型化が可能な医療用酸素濃縮器を提供可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の酸素濃縮装置の概略図を図１に示す。かかる酸素濃縮装置は、酸素よりも窒素を選択的に吸着する吸着剤として５Ａ型ゼオライトを充填した２本の吸着筒にコンプレッサにより加圧空気を供給し、酸素濃度９０％の酸素濃縮ガスを取り出し、加湿器を経由して使用者である呼吸器疾患患者に対して、例えば３L/minの流量で供給する２筒式の圧力変動吸着型酸素濃縮装置である。
【００１８】
かかる装置のコンプレッサには、米国Thomas社製レシプロ型コンプレッサを使用した。その他、ロータリ型、スクロール型、ヘリカル型など各種コンプレッサを採用することが出来る。電動機を駆動する電源は、交流であっても直流であってもよく、インバータ機能によって回転数を変更することも可能である。
【００１９】
コンプレッサを覆う包囲体として設置したコンプレッサボックスは、コンプレッサから発生する騒音、特に放射音の漏洩を抑制する為のもので、通常、木製のボックスや、金属性、樹脂製材料に消音材を貼り付けたものが使用されている。かかる装置においては厚さ１ｍｍの亜鉛鍍金鋼板を使用した。
【００２０】
図２に、コンプレッサボックスの底面を排気サイレンサで置き換えた場合の概略図を示す。コンプレッサボックス底面を２重底にすることで内部空間を形成し、吸着筒からコンプレッサを介して真空脱着した窒素富化ガスの排気が通る排気ラインを接続し、排気サイレンサを形成する。またコンプレッサボックス側面の１面に同様に２重壁を設け、内部空間を吸気サイレンサとして機能するように、吸気ラインと接続する。空洞部は、空洞型サイレンサとしての消音機能発揮し、同様に使用していない面に空洞部を設け、配管と接続することで共鳴型サイレンサとしての機能を付加することが出来る。さらに空間内部に発泡ウレタンなどの消音材を封入することで消音機能を更に増加することでき、不織布などのフィルタを封入材として空洞内部に入れることで消音フィルタ、防塵フィルタとしての機能を果たすことが出来る。
【００２１】
重量増加抑制効果を重視した場合、該コンプレッサボックスを１面単位でフィルタあるいはサイレンサに置き換えることが望ましい。このようなコンプレッサボックスのレイアウトを採用することにより、各壁面に配置されたフィルタおよびサイレンサは、本来の機能に加えて、コンプレッサからの騒音漏洩を抑制するための機能を兼ねている為、新たなる遮蔽材等の追加により重量を増加させることなく、高い静寂性を得ることができる。
【００２２】
また、より簡便な方法で従来のコンプレッサボックス壁面にフィルタを配置する方法として、図３に示すように、フィルタ形状やサイレンサ形状に加工した吸音材をボックス壁面に貼り付け、気体導出入ノズルを有する金属蓋を接着することは、軽量性やコストの面で好ましい一形態である。
【００２３】
吸気導入口付近は目詰まりを起こす可能性が高いため、フィルタと空洞壁を密着させるのではなく、導入口付近は段差を設け、フィルタ有効面積を大きく使用するようにするのが好ましい。
【００２４】
図４は、空気圧縮機の全体的な形状が円筒形状に近い、スクロール型コンプレッサやヘリカル型コンプレッサである場合の実施形態の概略図である。空気圧縮機の周囲に円筒状にフィルタおよびサイレンサを形成することにより、空気圧縮機から発生されるモータ部回転音や機構部摺動音の放射音を効果的に遮音すること可能である。
【００２５】
本発明の装置には、原料空気である外部空気を取り入れるための防塵用吸気フィルタフィルタ、コンプレッサから排出される磨耗粉を除去する磨耗粉用フィルタ、製品酸素をろ過する製品フィルタをコンプレッサボックスに一体化させることによりフィルタモジュール部を削減し、装置軽量化を果たす他、消音効果も発揮する。かかるフィルタには、其々求められる性能のものを封入する。全てのフィルタを空洞部に一体化することも、必要な部分のみを一体化することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の２筒式酸素濃縮器の実施例。
【図２】本発明により構成したコンプレッサＢＯＸの概略図。
【図３】吸音材を利用してフィルタを構成する場合の概略図。
【図４】本発明を円筒状に構成した場合の概略図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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