(57)【要約】六つの隔壁によって囲まれる略直方体形状の膨張室（１６）を備え、隔壁に吸気口（２０）と排気口（２２）とが設けられている膨張型消音器（１０）と、これを用いた酸素濃縮装置が提供される。膨張型消音器（１０）は、排気口（２２）を設けた膨張室（１６）の一つの隔壁からその隔壁と隣接する互いに平行な一対の隔壁の両方に接しつつ膨張室（１６）の内部に向かって延びるリブ（２４）を備える。リブ（２４）には、排気口（２２）と膨張室（１６）とを連通させる通気路（２６）が形成されている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
六つの隔壁によって囲まれる略直方体形状の膨張室を備え、前記隔壁に吸気口と排気口とが設けられている膨張型消音器であって、
前記排気口を設けた前記膨張室の一つの隔壁から該一つの隔壁と隣接する互いに平行な一対の隔壁の両方に接しつつ前記膨張室の内部に向かって延びるリブを備え、該リブに前記排気口と前記膨張室とを連通させる通気路が形成されていることを特徴とする消音器。
【請求項２】
前記膨張室が、四つの側壁と底壁と前記リブとを一体的に形成した箱部と、前記四つの側壁及び前記リブと密着する蓋部とによって形成され、前記通気路が前記リブ上に設けられた溝と該リブに密着する蓋部とによって形成される、請求項１に記載の消音器。
【請求項３】
前記吸気口及び前記排気口の一方又は両方は、流れ方向に断面積が減少するオリフィスによって形成されている、請求項１に記載の消音器。
【請求項４】
前記膨張室の前記排気口の外側に、外部と連通する連通口を有した前室が設けられている、請求項１に記載の消音器。
【請求項５】
前記膨張室の内部にフィルタを備える、請求項１に記載の消音器。
【請求項６】
前記前室の内部にフィルタを備える、請求項４に記載の消音器。
【請求項７】
六つの隔壁によって囲まれる略直方体形状の内部室を備え、前記内部室が分離壁によって第１の室と第２の室とに分割されており、前記第１の室の外壁に吸気口が設けられ、前記分離壁に排気口が設けられている膨張型消音器であって、
前記排気口を設けた前記分離壁から該分離壁と隣接する互いに平行な一対の隔壁の両方に接しつつ前記第１の室の内部に向かって延びるリブを備え、該リブに、前記排気口に接続し且つ前記第１の室と前記第２の室とを連通させる通気路が形成されていることを特徴とする消音器。
【請求項８】
供給管と、排気管と、該供給管及び該排気管のうちの両方又は一方に取り付けられる膨張型消音器とを備え、供給管から供給される原料空気から酸素を分離し、酸素濃縮気体を生成すると共に、酸素分離後の排気を排気管から排出する酸素濃縮装置において、
前記膨張型消音器が、六つの隔壁によって囲まれ且つ該隔壁に吸気口と排気口とが設けられている略直方体形状の膨張室と、前記排気口を設けた前記膨張室の一つの隔壁から該一つの隔壁と隣接する互いに平行な一対の隔壁の両方に接しつつ前記膨張室の内部に向かって延びるリブとを備え、該リブに前記排気口と前記膨張室とを連通させる通気路が形成されていることを特徴とする酸素濃縮装置。
【請求項９】
前記膨張室が、四つの側壁と底壁と前記リブとを一体的に形成した箱部と、前記四つの側壁及び前記リブと密着する蓋部とによって形成され、前記通気路が前記リブ上に設けられた溝と該リブに密着する蓋部とによって形成される、請求項８に記載の酸素濃縮装置。
【請求項１０】
前記吸気口及び前記排気口の一方又は両方は、流れ方向に断面積が減少するオリフィスによって形成されている、請求項８に記載の酸素濃縮装置。
【請求項１１】
前記膨張室の前記排気口の外側に、外部と連通する連通口を有した前室が設けられている、請求項８に記載の酸素濃縮装置。
【請求項１２】
前記膨張室の内部にフィルタを備える、請求項８に記載の酸素濃縮装置。
【請求項１３】
前記前室の内部にフィルタを備える、請求項１１に記載の酸素濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消音器に関し、特に呼吸器疾患患者等の使用者に酸素濃縮空気を供給する医療用酸素濃縮装置と、それを運転する際に特に問題となる騒音を低減するための消音器に関する。
【背景技術】
【０００２】
肺気腫、肺結核後遺症、慢性気管支炎などの慢性呼吸器疾患患者に対しては、高濃度の酸素を吸入させる酸素吸入療法が行われている。酸素吸入療法とは、慢性呼吸器疾患患者に、高濃度の酸素ガス若しくは酸素濃縮気体を吸入させる治療法である。このような高濃度の酸素ガス若しくは酸素濃縮気体を患者に供給する手段としては、高圧酸素ボンベ、液体酸素ボンベ、酸素濃縮装置等が使用され得る。しかしながら、長時間の連続使用に耐え、使い勝手がよいなどの理由によって、酸素濃縮装置が用いられるケースが増加している。
酸素濃縮装置は、空気中の酸素を分離して、濃縮することを可能にした装置である。このような酸素濃縮装置としては、酸素透過膜を用いて酸素を分離する分離膜タイプのものと、窒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タイプのものとが広く知られているが、より高濃度の酸素が得られる点から、吸着タイプの酸素濃縮装置が広く使用されている。その中でも、圧力変動装置としてコンプレッサを用いた圧力変動吸着タイプの酸素濃縮装置が特に世の中に広まっている。
圧力変動吸着タイプの酸素濃縮装置では、通常、窒素を選択的に吸着する吸着剤を充填させた１個或いは複数の吸着床に対して、コンプレッサから圧縮空気を供給し、吸着床内を加圧状態にして窒素を吸着させ、高濃度の酸素を得る吸着工程と、吸着床内を減圧して窒素を脱着させる脱着工程とを一定のサイクルで繰り返すことにより、高濃度の酸素を得る。
このような酸素濃縮装置は、患者の比較的そばにあって、基本的に、患者の飲食時、就寝時を問わず、終日連続的に使用するものである。そのため、酸素濃縮装置から発生する騒音は、直接的に患者又は患者の家族等の耳に入り、不快感を与える恐れがある。特に就寝時などは、騒音の与える影響が大きく、患者又は患者の家族の睡眠を妨げ、メンタルヘルスにも悪影響を及ぼすことが懸念される。圧力変動吸着タイプの酸素濃縮装置の騒音発生因子としては、圧力変動用のコンプレッサからの固体音、同コンプレッサの吸気音及び排気音、コンプレッサ駆動用モータの作動音、吸着床パージ気流音、機体内冷却用ファンの作動音等がある。中でも、コンプレッサ自身の固体放射音、コンプレッサの吸気音及び排気音等を含むコンプレッサに起因する騒音は、全体に占める割合が大きい。
従来の酸素濃縮装置では、コンプレッサからの吸気音、排気音、或いは各種パージ音等の気流音を低減させるために、空洞型或いは膨張型と呼ばれている消音器を使用していた。例えば、特開２００１−１２０６６２号公報には、パージ音の低減のために膨張型消音器を適用した酸素濃縮装置の例が記載されている。この膨張型消音器は、膨張室と、膨張室にパージガスを流入させるための流入管と、膨張室からパージガスを流出させるための流出管とを備え、流入管から膨張室に入る急拡大部分、および、膨張室から流出管に入る急縮小部分における音響インピーダンスの変化により、減音効果をもたらすものである。このような膨張型消音器は、通常、円筒形状を有しており、その上下面に丸配管からなる流入管及び流出管を接続して流入管及び流出管と円筒形状の膨張室との断面積比を利用して騒音を低減する。消音効果を高めるために、流入管及び流出管の一部を膨張室内に挿入して突出させた挿入管型の消音器も開発されている。
また、特開平１０−２４５２０３号公報に記載のように、膨張室の形状を直方体形状にした消音器も開発されている。
上述したように、酸素濃縮装置では、コンプレッサなどの騒音源の静穏化は必須である。これに加えて酸素濃縮装置の小型軽量化を実現するためには、消音器の小型軽量化も必要となる。ところが、上記のような挿入管型消音器では、流入管及び流出管の断面積（流入管径及び流出管径）と膨張室断面積の比が大きいほど、排出される音の減衰率が大きくなり、膨張室の長さは低減させたい音の周波数に関連する。よって、膨張室の物理的なサイズは、低減させたい音の周波数帯及び減衰率によって決定され、それが低騒音の酸素濃縮装置本体の小型軽量化を阻害する要因の一つとなっていた。例えば、従来の膨張型消音器は一般的に円筒形状であり、膨張室の断面積が決定されると厚さが決定されてしまうことに加えて、消音器の周囲にデッドスペースを生じさせるため、広い設置スペースを必要とさせる。
また、膨張部、挿入管部が円管形状であり、樹脂成形で製造する際に必要となる管の抜き勾配の確保などが困難であり、加工精度も悪いなど、樹脂成形が困難であった。従って、挿入管部と膨張部に分けて成形し、これらを組み立てる必要があり、必要な部品点数が３点以上となるなど量産性に乏しかった。さらに、挿入管内の加工も困難であった。加えて、騒音低減には、挿入管の長さ、内径を変更することにより、圧力損失すなわち動力源の消費電力と消音効果を調整する必要があり、設計自体が難しいという問題もあった。
このように、消音器において、消音効果を高めつつ、小型軽量化、さらにコスト削減を行うためには、消音器の材質を金属から樹脂へと変更し、消音器の隔壁の肉厚を薄くするなど各種対応をする必要があるが、現在の流入管及び流出管と円筒形状の膨張室とを組み合わせた膨張型消音器では、圧力損失を大きくすることなく十分な小型化、消音効果を認めることはできなかった。
【発明の開示】
【０００３】
よって、本発明の目的は、このような従来の消音器及び酸素濃縮装置のもつ課題を解決して、消音器自体を小型化すると同時に、それによって小型、軽量、低騒音、低消費電力の酸素濃縮装置を実現することにある。
本発明の第１の態様によれば、六つの隔壁によって囲まれる略直方体形状の膨張室を備え、前記隔壁に吸気口と排気口とが設けられている膨張型消音器であって、前記排気口を設けた前記膨張室の一つの隔壁から該一つの隔壁と隣接する互いに平行な一対の隔壁の両方に接しつつ前記膨張室の内部に向かって延びるリブを備え、該リブに前記排気口と前記膨張室とを連通させる通気路が形成されている消音器が提供される。
上記消音器において、前記膨張室が、四つの側壁と底壁と前記リブとを一体的に形成した箱部と、前記四つの側壁及び前記リブと密着する蓋部とによって形成され、前記通気路が前記リブ上に設けられた溝と該リブに密着する蓋部とによって形成されることが好ましい。
また、前記吸気口及び前記排気口の一方又は両方は、流れ方向に断面積が減少するオリフィスによって形成されていることが好ましい。
また、前記膨張室の前記排気口の外側に、外部と連通する連通口を有した前室が設けられていることが好ましい。この場合、前記前室の内部にフィルタを備えてもよい。
前記膨張室の内部にフィルタを備えてもよい。
さらに、本発明の第２の態様によれば、六つの隔壁によって囲まれる略直方体形状の内部室を備え、前記内部室が分離壁によって第１の室と第２の室とに分割されており、前記第１の室の外壁に吸気口が設けられ、前記分離壁に排気口が設けられている膨張型消音器であって、前記排気口を設けた前記分離壁から該分離壁と隣接する互いに平行な一対の隔壁の両方に接しつつ前記第１の室の内部に向かって延びるリブを備え、該リブに、前記排気口に接続し且つ前記第１の室と前記第２の室とを連通させる通気路が形成されている消音器が提供される。
また、本発明の第３の態様によれば、供給管と、排気管と、該供給管及び該排気管のうちの両方又は一方に取り付けられる膨張型消音器とを備え、供給管から供給される原料空気から酸素を分離し、酸素濃縮気体を生成すると共に、酸素分離後の排気を排気管から排出する酸素濃縮装置において、前記膨張型消音器が、六つの隔壁によって囲まれ且つ該隔壁に吸気口と排気口とが設けられている略直方体形状の膨張室と、前記排気口を設けた前記膨張室の一つの隔壁から該一つの隔壁と隣接する互いに平行な一対の隔壁の両方に接しつつ前記膨張室の内部に向かって延びるリブとを備え、該リブに前記排気口と前記膨張室とを連通させる通気路が形成されている酸素濃縮装置が提供される。
上記酸素濃縮装置において、前記膨張室が、四つの側壁と底壁と前記リブとを一体的に形成した箱部と、前記四つの側壁及び前記リブと密着する蓋部とによって形成され、前記通気路が前記リブ上に設けられた溝と該リブに密着する蓋部とによって形成されることが好ましい。
また、前記吸気口及び前記排気口の一方又は両方は、流れ方向に断面積が減少するオリフィスによって形成されていることが好ましい。
また、前記膨張室の前記排気口の外側に、外部と連通する連通口を有した前室が設けられていることが好ましい。この場合、前記前室の内部にフィルタを備えてもよい。
前記膨張室の内部にフィルタを備えてもよい。
本発明の消音器は、略直方体形状であり、円筒形状の消音器と比較して、酸素濃縮装置等内に装着したときのデッドスペースを最小にすることができる。また、消音器の膨張室の内部にリブを設けたことにより、膨張室の外壁の肉厚を減少させることが可能となり、軽量化が可能となる。また、リブに設けた通気管が挿入管の機能を果たし、騒音低減効果を奏し得る。したがって、この消音器を装着した在宅酸素療法に使用する酸素濃縮装置は、その動作時のコンプレッサの吸排気音を静粛化することができると共に、小型軽量化、製造コストの低減を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
本発明の上述及びその他の目的、特徴、利点を以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態に基づいてさらに詳細に説明する。
図１Ａは、本発明による消音器の組立分解図である。
図１Ｂは、図１Ａに示されている消音器のＩＢ−ＩＢに沿った断面図である。
図２Ａ〜図２Ｃは、本発明による消音器のリブの幾つかの例を示す模式図である。
図３Ａ〜図３Ｃは、本発明による消音器の吸気口及び排気口の位置の幾つかの例を示す模式図である。
図４は、フィルタを備えた本発明の消音器の切取内部図である。
図５は、本発明による消音器を搭載した圧力変動型酸素濃縮装置の全体構成を示す模式図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について説明する。
図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、本発明による膨張型消音器１０は略直方体形状のハウジング１２を備える。ハウジング１２は、四つの周壁と底壁とによって構成され一つの側面が開放した直方体形状の箱部１２ａと、該箱部１２ａの開放した側面に取り付けられる長方形状の蓋部１２ｂとを含む。箱部１２ａと蓋部１２ｂとは例えば溶着によって固定されて、ハウジング１２を形成する。略直方体形状のハウジング１２の内部空間は、分離壁１４によって、第１の室と第２の室とに分割されている。第１の室は膨張室１６を構成し、第２の室は前室１８を構成する。また、膨張室１６の壁には吸気口２０が設けられ、膨張室１６と前室１８との間の分離壁１４には排気口２２が設けられている。さらに、膨張室１６内には、分離壁１４の排気口２２から蓋部１２ｂと箱部１２ａの底壁との両方に接しつつ内部に向かって延びるリブ２４が設けられている。リブ２４には、排気口２２と膨張室１６とを連通させる通気路２６が形成されている。リブ２４の通気路２６は、蓋部１２ｂと対面するリブ２４の側面上に排気口２２に接続する溝を形成し、リブ２４の側面に蓋部１２ｂを溶着することにより形成されることが好ましい。
上述したように、ハウジング１２が略直方体形状になっていることにより、消音器１０を酸素濃縮装置等に装着したときに消音器１０周りにデッドスペースが発生するのを防ぎ、消音器１０の設置スペースを最小限にすることを可能にさせる。すなわち、膨張型消音器１０では、膨張室１６とそれに接続されている流入管との断面積比が音の減衰率を決定するので、同じ膨張室断面積を確保する場合、例えば直径１０ｍｍの円筒形状の消音器を設置するためには１０ｍｍ×１０ｍｍの設置スペースが必要となるのに対して、同じ膨張室断面積を有する直方体形状の消音器１０は、例えば１０ｍｍ×７．８５ｍｍの設置スペースに設置することが可能となる。
また、消音器１０を軽量化するためには、消音器１０のハウジング１２の肉厚を薄くする必要がある。しかし、ハウジング１２の肉厚を薄くした結果、膨張室１６の壁が薄くなると、膨張室１６の壁の強度が低下して壁そのものが振動しやすくなるので、新たな騒音の増加の原因となり得る。特に、消音器１０の膨張室１６を扁平な直方体形状にした場合、気流の脈動等によってハウジング１２が振動しやすくなる。この点、本発明の消音器１０は、壁の肉厚を薄くしても、膨張室１６の内部に設けたリブ２４により振動を抑制することができ、振動に伴う騒音の発生を防止することができる。さらに、リブ２４の存在はハウジング１２の強度を高めるので、強度の観点からハウジング１２の肉厚をより薄くすることを可能とさせると共に、樹脂成形の際の抜き勾配による変形を抑制する効果も奏する。
リブ２４に設けられた通気路２６は、挿入管の役割を果たす。挿入管は、膨張室１６への配管（供給管及び／又は排気管）を膨張室１６の内部に突出した形で延ばしたものであり、一般に膨張室１６に単に配管を接続した場合よりも消音効果が高められる。したがって、本発明の消音器１０では、膨張室１６内のリブ２４に設けられた通気路２６により、消音効果が高められ得る。
このように、膨張室１６に設けられた通気路２６を有するリブ２４は、膨張室１６の振動を防止する補強材並びに挿入管として機能し、二つの消音効果を同時に得ている。
消音器１０のハウジング１２は、金属、樹脂など適宜の材料を使用して作製することができるが、より軽量でコストを低減するためには、アクリルニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）やポリプロピレン（ＰＰ）などの樹脂から作製することが好ましい。
また、箱部１２ａと蓋部１２ｂの二つの構成部材によってハウジング１２を構成しているので、これら二つの構成部材を金型成形してこれを組み立てることで消音器１０を容易に製造することが可能となり、消音器１０の製造コストの低減にも寄与し得る。
リブ２４に溝を形成することにより通気路２６を形成する場合、リブ２４の溝の断面形状として、丸形状、四角形状、Ｕ字形状、Ｖ字形状など各種形状を採用することができる。ただし、溝の断面積と膨張室１６の断面積の比は騒音低減効果に大きく影響を与えるため、消音したい騒音の周波数域との関係で、溝の形状及び大きさを決定する必要がある。また、リブ２４の溝によって形成される通気路２６の長さは長いほど消音効果が高いが、同時に圧損が大きくなる問題がある。したがって、溝の長さすなわちリブ２４の長さは、膨張室１６の長さの少なくとも半分とすることが好ましく、膨張室１６の長さの３／４とすることがさらに好ましい。この場合、コンプレッサの騒音の中でも最も落とし難い８００−１６００Ｈｚの周波数域の騒音を低減することができ、同時に圧力損失の増加で４００−８００Ｈｚの周波数域の騒音も低減することができる。
本発明の消音器１０の膨張室１６の吸気口２０又は排気口２２は、流れ方向に断面積が減少するテーパ状のオリフィスとすることが好ましい。テーパ状のオリフィスは、特に１０００Ｈｚ以上の風切り音の低減に有効である。また、オリフィスの形状又は寸法を変更することで、圧損の原因となるリブ２４の溝の形状及び寸法を変更することなく大幅な消音効果を実現することができる。
また、膨張室１６はバッファータンクとして機能する。すなわち、膨張室１６の容積は、大きいほど、供給される空気の脈動の影響を減少させ、消音効果を高めることができる。
前室１８には、外部と連通可能な外部連通口２８が設けられている。前室１８は、膨張室１６の排気口２２で発生する風切り音を消音する効果があるだけでなく、外部配管と接続するための接続部の役割を果たし、配管との接続方向を自由に設計することを可能にさせる。また、前室１８を経由して大気中へ気体を排気する場合、外部連通口２８を複数設けることで圧損を低減させることができる。
図１Ａ及び図１Ｂに示されている消音器１０では、ハウジング１２内の内部空間を分離壁１４によって分離することによって、膨張室１６と前室１８とを構成しているが、ハウジング１２内に膨張室１６のみを設け、前室１８を設けなくてもよい。また、膨張室１６に別体のハウジングを溶着することによって前室１８を形成することも可能である。しかしながら、膨張室１６及び前室１８を規定する箱部１２ａを一体成形品として作製することが製造コスト上有利であるので、図１Ａ及び図１Ｂに示されるような構造をとることが好ましい。
【実施例】
【０００６】
コンプレッサの吸気流量が１８Ｌ／分、排気流量が１６Ｌ／分である場合に、消音器装着時の吸気／排気圧損をそれぞれ５ｋＰａ以下に押さえつつコンプレッサに対して十分な消音効果を保つために適した本発明の消音器の実施例を以下に示す。
ハウジング１２の箱部１２ａ及び蓋部１２ｂは軽量化を図るために、ＡＢＳ樹脂又はＰＰ樹脂から作製する。また、膨張室１６の容積が１６５ｃｍ３となるように、消音器取り付けスペースに合わせて各部の寸法を設計する。例えば、図１Ａ及び図１Ｂに示されている消音器１０の厚さＤを３５ｍｍ、幅Ｗを９０ｍｍ、膨張室１６の長さＬを８０ｍｍとすればよい。この場合、膨張室１６内のリブ２４の長さｌは、膨張室１６の長さＬの３／４となるように、６０ｍｍとすることが好ましい。このリブ２４には、内径５ｍｍの円管相当の通気路２６を設け、挿入管の機能をもたせる。本実施例では、通気路２６は、リブ２４の蓋部１２ｂに面する端面上に設けられた四角形状の断面を有する溝とこれに密着する蓋部１２ｂとによって形成されている。吸気口２０は、箱部１２ａの側壁に取り付けられる接続部部品３６に形成され、排気口２２は、膨張室１６と前室１８とを分割する分離壁１４においてリブ２４の溝の出口に形成される。吸気口２０及び排気口２２は、ともに、流れ方向に、内径５ｍｍの円管相当の流路断面積を内径３ｍｍの円管相当の流路断面積に絞るようにテーパ状になったオリフィスとなっている。排気口２２の出口には前室１８が設けられており、前室１８の図１Ｂ中左側面に外部連通口２８が設けられている。
かかる消音器１０は、概ね、長方形状の蓋部１２ｂと、膨張室１６と溝を設けたリブ２４と前室１８とを含む箱部１２ａの二つの部材で構成されており、これら二つの部材が最終的に熱溶着される。こうして、厚さ３５ｍｍという小型で扁平形状の消音器１０を樹脂成形によって作製される。このように、接続部部品３６を除けば、二つの部材から消音器１０を作製することができるので、製造コストを安価に抑え且つ量産性に優れた消音器を実現できる。接続部部品３６を箱部１２ａと一体的に形成してもよいことはもちろんである。
図１Ａ及び図１Ｂに示されている実施例では、リブ２４が直線状に延びているが、図２Ａ〜図２Ｃに示されているように、リブ２４は、屈曲形状（図２Ａ）、二股形状（図２Ｂ）又は先開き形状（図２Ｃ）などをとることも可能である。
蓋部１２ｂに面するリブ２４の側面に設けられた溝と蓋部１２ｂとによって通気路２６（挿入管に相当する部分）が形成されるので、上記のようにリブ２４の形状を変更することにより、通気路２６の経路形状も変更することができる。また、通気路２６の流路面積、排気口２２を形成するオリフィスの形状の変更も自由に行うことができるので、圧力損失の大幅な変動なく消音効果を高めることができる。
また、前室１８を設けることにより、消音器１０の入口側配管（吸気口２０に接続される配管）３２及び出口側配管（前室１８の外部連通口２８に接続される配管）３４の接続方向の設計の自由度を高めることができる。例えば図３Ａに示されているように、外部連通口２８を前室１８の図中右側の側面に設けることにより、出口側配管３４が入口側配管３２に対して図中紙面内で９０度をなす方向に接続されるようにすることもでき、図３Ｂに示されているように、外部連通口２８を前室１８の図中上側の側面に設けることにより、出口側配管３４が入口側配管３２と平行な方向に接続されるようにすることもでき、図３Ｃに示されているように、外部連通口２８を前室１８の底面に設けることにより、出口側配管３４が入口側配管３２に対して図中紙面垂直方向に接続されるようにすることもできる。
また、膨張室１６及び前室１８内には、図４に示されているように、防塵フィルタ３０を設置することができる。例えば、防塵フィルタ３０は、ハウジング１２の箱部１２ａと蓋部１２ｂとの溶着前に膨張室１６又は前室１８に配置すればよい。あるいはまた、膨張室１６及び前室１８の壁にフィルタ挿入口（図示せず）を設けることにより、溶着後も防塵フィルタ３０の挿入、交換をできるようにしてもよい。このように膨張室１６及び前室１８に防塵フィルタ３０を設置することにより、消音器１２は、消音効果と同時に防塵効果を実現することが可能となる。防塵フィルタ３０を消音器１０と別に設ける場合と比較して、防塵フィルタ３０の設置スペースを省略できる点で省スペース化に寄与すると共に、圧力損失の増大を防ぐ効果も奏する。なお、防塵機能を実現するためには、防塵フィルタ３０を少なくとも膨張室１６に設ければよく、前室１８に設けることは必須ではないが、より優れた防塵機能を実現するためには膨張室１６と前室１８の両方に防塵フィルタ３０を設けることが好ましい。
膨張室１６に防塵フィルタ３０を設置する場合、図４に示されているように、吸気口２０とリブ２４との間を遮断するように防塵フィルタ３０を設置すればよい。同様に、前室１８に防塵フィルタ３０を設置する場合、排気口２２と外部連通口２８とを遮断するように防塵フィルタ３０を設置すればよい。防塵フィルタ３０として、内部がグラスファイバ、外周部がウレタンフォームからなるものを使用することが好ましいが、他のタイプの防塵フィルタを使用してもよい。
次に、図５を参照して、本発明による消音器１０を搭載した圧力変動型酸素濃縮装置１０１の全体構成を説明する。圧力変動型酸素濃縮装置１０１は、酸素よりも窒素を選択的に吸着する吸着剤１０３を充填した吸着筒１０２と、吸着筒１０２で吸着されなかった酸素を貯留するための製品タンク１０４と、コンプレッサ１０５と、コンプレッサ１０５と吸着筒１０２との間の空気の流れ方向を切り換えるための流路切換弁１０９と、コンプレッサ１０５及び流路切換弁１０９の動作を制御する制御装置１１１と、製品タンク１０４に貯留された濃縮酸素を使用者に供給するための鼻カニューラ１１２と、流路切換弁１０９のパージ側に接続された排気消音器１１５と、流路切換弁１０９の取り込み側に接続された吸気消音器１１６とを備える。
圧力変動型酸素濃縮装置１０１では、吸気消音器１１６が接続された供給管１１８を経由して取り込んだ空気がコンプレッサ１０５によって加圧されて、吸着筒１０２に供給される。加圧された状態の吸着筒１０２の内部では、吸着筒１０２内に充填された吸着剤１０３に空気中の窒素が選択的に吸着され、吸着されなかった酸素は、吸着筒１０２から取り出されて濃縮酸素として製品タンク１０４に貯留される。そして、流量設定器１１０により設定された酸素供給量に従って、製品タンク１０４から鼻カニューラ１１２を介して濃縮酸素が使用者に供給される。
一回の工程で吸着できる窒素の量は、吸着剤１０３の量や種類によって決まっている。そこで、吸着剤１０３に吸着される窒素の量が飽和する前に、流量切換弁１０９によって流路を切り換えて、コンプレッサ１０５により吸着筒１０２の内部を減圧し、窒素を脱着させて吸着剤１０３を再生させる。同時に、コンプレッサ１０５から吸引されたガスは、流路切換弁１０９、そのパージ側に接続された排気管１１７及び排気管１１７に接続された排気消音器１１５を通して大気中に排出される。流路切換弁１０９は、制御装置１１１によって、予め設定された時間ごとに切り換えられるように制御される。なお、１工程中の吸脱着量を増やすべく、真空ポンプを用いて、脱着工程における吸着筒１０２の内部の圧力を真空にしてもよい。
コンプレッサ１０５は、コンプレッサ１０５を駆動させるためのコンプレッサ駆動モータ１０６と、コンプレッサ圧縮機構部１０８とを具備している。コンプレッサ駆動モータ１０６は、制御装置１１１によって設定された回転数で回転してコンプレッサ１０５を回転駆動させる。コンプレッサ圧縮機構部１０８は、コンプレッサ駆動モータ１０６によって得た回転力によって空気を圧縮するものであり、その圧縮方式によって様々な種類が存在する。酸素濃縮装置１０１のコンプレッサ圧縮機構部１０８としては、通常、往復運動方式のピストンタイプや回転式のスクロールタイプなどを使用するが、大気中の空気を圧縮できるものであれば、他のタイプのコンプレッサ圧縮機構部１０８を使用することも可能である。このようなコンプレッサ１０５は、供給空気導入口及び圧縮排出口をそれぞれ少なくとも１つ以上有し、それぞれ、吸着筒、若しくは装置内の適宜の場所に接続されている。コンプレッサ１０５は、また、冷却ファン１０７によって冷却される。
吸気消音器１１６は、コンプレッサ１０５の吸気ライン上に設けられ、吸気口２０に接続された吸気ダクトから空気を取り込むようになっており、前室１８から延びる供給管１１８を通してコンプレッサ１０５に接続されている。吸気消音器１１６としては、膨張室１６内に防塵フィルタ３０を備えた消音器１０が使用される。一方、排気消音器１１５は、コンプレッサの真空排気ライン上に設けられており、消音器１１５の吸気口２０に接続された排気管１１７を通してコンプレッサ１０５の排気側に接続されている。排気消音器１１５には防塵機能は必須ではないので、排気消音器１１５としては、膨張室１６内に防塵フィルタが設けられていない消音器１０が使用されている。また、前室１８には２つの外部連通口２８が設けられ、外部連通路２８に接続された排気ダクトを介してコンプレッサボックス内に窒素を主成分とする排気を放出する。
なお、参照符号１１３、１１４で示されている部分は、給排気口である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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