CN104801144A - 氧气浓缩器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种构成为能够交替地对两个筛床切换供给压缩空气、并能够连续地生成高浓度的氧气的氧气浓缩器，该氧气浓缩器防止在刚切换供给压缩空气的筛床之后排气的一侧的筛床的排气向压缩空气的供气流路逆流而流入生成氧气的一侧的筛床。在分别向两个筛床(4A、4B)供给压缩空气的各分支流路(5a、5b)设有供气用阀(7a、7b)，该供气用阀(7a、7b)由隔膜阀(10)与驱动该隔膜阀(10)的电磁式先导阀(20)构成，并分别开闭所述各分支流路，使向所述电磁式先导阀(20)供给先导空气的先导流路(9)自所述分支流路分支，在该先导流路设有阻止先导空气的逆流的单向阀(40)。
Description
技术领域
本发明涉及氧气浓缩器，其例如在患有呼吸系统疾病的患者在自家进行氧气吸入的在家氧气疗法中使用，从大气中的空气生成高浓度的氧气并输出该氧气。
背景技术
作为这种氧气浓缩器，如例如专利文献1公开那样，已知有利用吸附材料(沸石)的PSA(Pressure Swing Adsorption，变压吸附)方式，该吸附材料具有在加压下选择性地吸附氮气，并在减压下放出该吸附的氮气的特性，该方式也称作吸附式。
如图10所示，这种吸附式的氧气浓缩器包括：两个筛床Ta、Tb，其填充有用于吸附氮气的吸附材料(沸石)；压缩机C，其用于对这些筛床Ta、Tb供给压缩空气；各分支流路Fa、Fb，其构成用于将来自该压缩机C的压缩空气供给到所述两个筛床Ta、Tb的供气流路；各供气用阀PVa、PVb，其用于分别开闭这些分支流路Fa、Fb；各排气流路Ea、Eb，其使所述各筛床Ta、Tb向大气开放；以及各排气用阀EVa、EVb，其用于分别开闭这些排气流路Ea、Eb。
而且，打开与所述两个筛床中的一个筛床Ta相连的分支流路Fa的供气用阀PVa并关闭排气流路Ea的排气用阀EVa，同时，关闭与另一个筛床Tb相连的分支流路Fb的供气用阀PVb并打开排气流路Eb的排气用阀EVb，从而能够向一个筛床Ta供给压缩空气而获得高浓度的氧气。期间，由于另一个筛床Tb被减压，因此吸附于沸石的氮气脱离而向大气排出。另外，通过将这些供气用阀PVa、PVb以及排气用阀EVa、EVb切换到相反的开闭模式，能够向另一个筛床Tb供给压缩空气而获得高浓度的氧气，期间，吸附于一个筛床Ta的沸石的氮气脱离而向大气排出。
即，通过交替切换所述各供气用阀PVa、PVb以及排气用阀EVa、EVb的开闭模式，能够通过所述各筛床Ta、Tb连续地获得高浓度的氧气。
然而，作为所述供气用阀PVa、PVb以及排气用阀EVa、EVb，可以考虑如图2所示的那种将常开型的电磁式先导阀20与隔膜阀10而成的阀，在该电磁式先导阀20关闭时，先导空气通过自所述供气流路分支的先导流路Fp而供给到隔膜阀10，所述分支流路Fa、Fb、排气流路Ea、Eb关闭，另一方面，在电磁先导阀20开启时，先导空气对该隔膜阀10的供给被阻断，相反，所述分支流路Fa、Fb、排气流路Ea、Eb打开。
这样，在从供气流路分支出用于向电磁式先导阀20供给先导空气的先导流路Fp的情况下，切换所述各供气用阀PVa、PVb以及排气用阀EVa、EVb的开闭模式，在刚将生成氧气的筛床自一个筛床Ta切换到另一个筛床Tb之后，该另一个筛床Tb因刚刚在这之前的减压而处于压力仍然较低的状态，因此自压缩机C供给的压缩空气的压力如图11所示那样暂时下降，同时，先导压力也下降。
另一方面，存在如下问题：成为排气的一侧的一个筛床Ta的供气用阀PVa原本就应被供给先导空气而关闭，但由于该筛床Ta内的残余压力仍然处于较高的状态，因此如所述那样先导压力下降，导致该供气用阀PVa的隔膜阀10因作用于其隔膜13的两面的压力平衡破坏(参照图11的斜线部)而打开，结果，包含高浓度的氮气在内的排气暂时在供气流路中逆流，流入生成氧气的一侧即另一个筛床Tb。而且，相反地，在刚将生成氧气的筛床自另一个筛床Tb切换到一个筛床Ta之后也会产生这种问题(参照图11的点部)。此外，在图11中，纵向的虚线表示交替地接通、断开对所述各供气用阀PVa、PVb的电磁式先导阀20通电的时刻，即切换所述各供气用阀PVa、PVb以及各排气用阀EVa、EVb的开闭模式的时刻。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013－132359号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的技术课题在于提供一种能够交替地对两个筛床切换供给压缩空气、并能够连续地生成高浓度的氧气的氧气浓缩器，该氧气浓缩器防止在刚切换供给压缩空气的筛床之后排气的一侧的筛床的排气在压缩空气的供气中流路逆流而流入生成氧气的一侧的筛床。
解决课题的技术方案
为了解决上述技术课题，本发明的氧气浓缩器具有：压缩空气供给源，其输出压缩空气；第1筛床和第2筛床，该第1筛床和第2筛床内置有在加压下从空气选择性地吸附氮气并在减压下放出该吸附的氮气的吸附材料，从压缩空气分离氮气而生成高浓度氧气；供气流路，其用于将来自所述压缩空气供给源的压缩空气分别供给到所述各筛床；以及排气流路，其分别向大气排出所述各筛床内的排气，所述供气流路具备与所述压缩空气供给源连接的主流路、将该主流路分支而与所述第1筛床连接的第1分支流路、和与所述第2筛床连接的第2分支流路，并在所述第1分支流路和所述第2分支流路分别设有使所述压缩空气供给源交替地与所述第1筛床和所述第2筛床连通的第1供气用阀和第2供气用阀，在所述排气流路设有在所述第1供气用阀关闭时使所述第1筛床与大气连通、在所述第2供气用阀关闭时使所述第2筛床与大气连通的排气用阀，
所述各供气用阀分别由作为主阀的隔膜阀、以及利用先导空气向关闭所述分支流路的方向驱动该主阀的电磁式先导阀构成，向这些电磁式先导阀供给所述先导空气的先导流路从所述供气流路中的比所述供气用阀靠上游侧的位置分支，在该先导流路设有阻止所述先导空气逆流的单向阀。
此时，也可以是，从所述供气流路分别分支出一条先导流路，该先导流路向所述第1供气用阀和所述第2供气用阀的电磁式先导阀这两者供给先导空气，或者，也可以是，向所述第1供气用阀和所述第2供气用阀的各电磁式先导阀供给先导空气的第1先导流路和第2先导流路分别从所述供气流路分支。
而且，在本发明的氧气浓缩器的优选的实施方式中，所述第1供气用阀和所述第2供气用阀以及排气用阀安装在单一的歧管基部上，在该歧管基部内形成有所述供气流路、从该供气流路分支的所述先导流路、以及所述排气流路，并且安装有所述单向阀，在所述歧管基部开设有用于从外部插入并安装所述单向阀的单向阀安装孔，所述先导流路由从该单向阀安装孔的侧壁通往所述供气流路的一次侧流路孔和自该单向阀安装孔的里部通往所述电磁式先导阀的二次侧流路孔形成，所述单向阀具有：中空的外筒，其在轴向的一端设有与所述二次侧流路孔连通的第1开口，并以该第1开口为里侧嵌合于所述单向阀安装孔；以及单向阀主体，其阻止先导空气从配置于该外筒内的中空的阀芯以及所述二次侧流路孔的逆流，来自所述一次侧流路孔的先导空气通过分别开设于所述外筒以及阀芯的侧壁的第1空气导入孔和第2空气导入孔而导入该阀芯内，通过开设于该阀芯的空气导出孔而从该阀芯内导出，并经由所述单向阀主体的周围而导向所述第1开口。
由此，能够容易地自歧管基部的外部将所述单向阀安装在形成于该歧管基部内的先导流路。
此时，也可以是，所述单向阀主体是剖面形状形成为向所述外筒的第1开口侧敞开的V字状的环状的唇密封件，或者，也可以是，在位于所述外筒的第1开口侧的阀芯的端面开设有所述空气导出孔，作为设于相同的外筒内的所述单向阀主体的提升阀与以包围该空气导出孔的方式形成的阀座接触、分离。此外，优选的是，在所述阀芯内以覆盖所述第2空气导入孔的方式安装有空气过滤器。
另外，在本发明的氧气浓缩器的更优选的实施方式中，在所述外筒中的与所述第1开口相反的一侧的另一端开设有第2开口，所述阀芯能够通过该第2开口嵌合到所述外筒内，利用关闭该外筒的第2开口的密闭盖气密地封闭所述单向阀安装孔。
发明效果
在本发明的氧气浓缩器中，在连接于压缩空气供给源的供气流路设有用于交替地对第1及第2筛床供给压缩空气的第1以及第2供气用阀，使对这些供气用阀的电磁式先导阀供给先导空气的先导流路在所述供气流路中的比所述供气用阀靠上游侧的位置分支，并在该先导流路设有阻止所述先导空气逆流的单向阀。因此，在刚将供给压缩空气而生成高浓度氧气的筛床自一个筛床切换到另一个筛床之后，即使压缩空气的供给压力暂时下降，也同样能够防止所述先导压力下降，从而能够维持所需的先导压力。结果，能够防止与排气的一侧(再生的一侧)的筛床连接的原本应关闭的供气用阀打开，该筛床内的排气在供气流路中逆流、流入生成高浓度氧气的一侧的筛床。
附图说明
图1是表示本发明的氧气浓缩器的一实施方式的概略的流体回路图。
图2是表示图1中的供气用阀以及排气用阀的构造的剖视图。
图3是表示图1的流体回路的压力变动的概略的图。
图4的(a)是表示在歧管基部上安装有各供气用阀以及各排气用阀的状态的俯视图。(b)是表示在歧管基部上安装有各供气用阀以及各排气用阀的状态的主视图。(c)是表示在歧管基部上安装有各供气用阀以及各排气用阀的状态的侧视图。
图5是表示歧管基部的外观及先导用单向阀的外观以及安装方法的立体图。
图6是将先导用单向阀安装于歧管基部的状态的主要部分放大剖视图。
图7是先导用单向阀的分解立体图。
图8是表示先导用单向阀的变形例的主要部分放大剖视图。
图9是表示本发明的氧气浓缩器的其他实施方式的氧气生成部的概略的流体回路图。
图10是表示一般的氧气浓缩器的概略的流体回路图。
图11是表示图10的流体回路的压力变动的概略的图表。
附图标记的说明
1氧气浓缩器；2氧气生成部；3压缩机(压缩空气供给源)；4A第1筛床；4B第2筛床；5供气流路；5a第1分支流路；5b第2分支流路；5c主流路；6排气流路；7a第1供气用阀；7b第2供气用阀；8a第1排气用阀；8b第2排气用阀；9、19、29先导流路；10隔膜阀；20电磁式先导阀；30歧管基部；40，40A，40a，40b先导用单向阀(单向阀)。
具体实施方式
以下，使用附图详细说明本发明的氧气浓缩器的一实施方式。
该氧气浓缩器1利用吸附材料自大气中的空气生成高浓度的氧气并输出该氧气，该吸附材料具有在加压下选择性地自大气中的空气吸附氮气、并在减压下放出该吸附的氮气的特性，所述氧气浓缩器1被称作PSA(Pressure Swing Adsorption)方式，例如在呼吸系统疾病的患者在自家进行氧气吸入的在家氧气疗法中使用。
如图1所示，概略来说，该氧气浓缩器1由自大气生成高浓度氧气的氧生成部2、以及向套管等的输出器具51供给利用该氧气生成部2生成的高浓度氧气的氧气供给部50构成。
所述氧气生成部2具有：作为压缩空气供给源的压缩机3，其压缩并输出大气中的空气；第1以及第2筛床4A、4B，其内置有作为所述吸附材料的沸石，从自所述压缩机3输出的压缩空气选择性地分离氮气而生成高浓度氧气；供气流路5，其配置于所述压缩机3与各筛床4A、4B之间，用于将所述压缩空气分别供给到这些筛床4A、4B；以及排气流路6，其用于分别向大气排出来自所述各筛床4A、4B的排气。
所述供气流路5由一端连接于所述压缩机3的主流路5c、以及在该主流路5c的另一端分支并连接到所述第1以及第2筛床4A、4B的第1以及第2分支流路5a、5b构成。而且，在所述第1以及第2分支流路5a、5b的中途分别设有通过交替开闭这些分支流路5a、5b而交替使所述压缩机3与所述第1以及第2筛床4A、4B连通的第1以及第2供气用阀7a、7b。
另外，所述排气流路6由供来自所述第1以及第2筛床4A、4B的排气分别通过的第1以及第2排气流路6a、6b构成。而且，在该第1排气流路6a设有第1排气用阀8a，该第1排气用阀8a在所述第1供气用阀7a关闭时打开，使所述第1筛床4A与大气连通，使该筛床4A内的排气向大气排出，在该第2排气流路6b设有第2排气用阀8b，该第2排气用阀8b在所述第2供气用阀7b关闭时打开，使所述第2筛床4B与大气连通，使该筛床4B内的排气向大气排出。
此外，这里，从所述第2分支流路5b中的比所述第2供气用阀7b靠上游侧的位置分支出一条先导流路9，其在之后详细叙述，用于对所述第1以及第2供气用阀7a、7b及所述第1以及第2排气用阀8a、8b的各电磁式先导阀20供给先导空气。
而且，所述各电磁式先导阀20分别如图2所示那样连接于控制部60，并能够利用该控制部60对所述各阀7a、7b、8a、8b进行开闭操作。
即，在该氧气浓缩器1中，能够利用所述控制部60交替地在“第1阀开闭模式”和“第2阀开闭模式”之间进行切换，从而连续地生成高浓度氧气，该“第1阀开闭模式”是，打开所述第1供气用阀7a以及第2排气用阀8b，关闭所述第2供气用阀7b以及第1排气用阀8a，向第1筛床4A供给压缩空气而生成高浓度氧气，并且使第2筛床4B内的包含高浓度的氮气的排气向大气排出而使该筛床4B再生，该“第2阀开闭模式”是，相反地打开所述第2供气用阀7b以及第1的排气用阀8a、关闭所述第1供气用阀7a以及第2排气用阀8b，向第2筛床4B供给压缩空气而生成高浓度氧气，并且使第1筛床4A内的包含高浓度的氮气的排气向大气排出而使该筛床4A再生。
另一方面，所述氧气供给部50用于将利用所述氧气生成部2的各筛床4A、4B生成的高浓度氧气暂时存储于罐52内并向所述输出器具51进行输出，具有分别自所述第1以及第2筛床4A、4B输出高浓度氧气的第1以及第2输出流路53a、53b、在使这些第1以及第2输出流路53a、53b合流之后经由所述罐52连接到输出器具51的第3输出流路53c。这里，在所述第1以及第2输出流路53a、53b设有用于阻止高浓度氧气自所述罐52向所述各筛床4A、4B逆流的输出侧单向阀54a、54b。
而且，存储于所述罐52内的高浓度氧气经由设于所述第3输出流路53c的减压阀55、流量调整阀56、过滤器57以及加湿器58等而导向所述输出器具51。这里，由于填充于所述筛床4A、4B的沸石具有不仅吸附空气中的氮气也吸附水分的性质，因此高浓度氧气以极其干燥的状态自这些筛床4A、4B输出，因此所述加湿器58起到对其进行加湿的作用。
此外，为了提高所述一对筛床4A、4B的再生效率、高浓度氧气的生成效率，在所述输出侧单向阀54a、54b的上游侧，能够利用设有节流件的管路、设有均压阀的管路将所述第1输出流路53a与第2输出流路53b之间连接。
接下来，更具体地说明所述供气用阀7a、7b以及排气用阀8a、8b的结构，如图1以及图2所示，所述第1以及第2供气用阀7a、7b分别由作为将所述供气流路5的分支流路5a、5b开闭的主阀的隔膜阀10、以及利用通过所述先导流路9而导入的先导空气向关闭所述分支流路5a、5b的方向驱动该隔膜阀10的所述电磁式先导阀20构成。
所述隔膜阀10具有：外壳11，其由上下分开的第1部分11a以及第2部分11b构成，并在内部形成空间12；以及隔膜13，其利用橡胶等的弹性材形成为圆盘状，该隔膜13的周缘部13c夹持于所述外壳11的第1部分11a与第2部分11b之间，该隔膜13内侧的主体部分13d配置于所述空间12内。而且，利用该隔膜13将所述空间12气密地划分成形成于该隔膜13的一侧的第1承压面13a侧(图中的下表面侧)的第1驱动室12a、以及形成于另一侧的第2承压面13b侧(图中的上表面)的第2驱动室12b。
在所述外壳11的底面开设有与所述分支流路5a、5b的压缩机3侧连接的第1端口14a、与该分支流路5a、5b的筛床4A、4B侧连接的第2端口14b、与所述先导流路9连接的第3端口14c、以及向大气开放而用于排出所述电磁式先导阀20的排气的第4端口14d。而且，所述第1以及第2端口14a、14b与所述第1驱动室12a连通，并在所述空间12的内表面、同时也是所述第2端口14b的周围以包围该第2端口14b的方式形成有阀座15。
在所述隔膜13的第1承压面13a上呈环状形成有与所述阀座15接触、分离从而使所述第1端口14a与第2端口14b之间阻断或者连通的密封用凸起13e。而且，在作用于所述隔膜13的第1承压面13a的压力比作用于第2承压面13b的压力大预定量ΔP大时，该隔膜13的主体部分13d首次在所述空间12内向第2驱动室12b方向移动，结果，所述密封用凸起13e离开阀座15，所述第1端口14a与第2端口14b相连通。
另外，在本实施方式的供气用阀7a、7b中，将具有中空的凸部17a与其周围的凸缘部17b并形成为稍比所述密封用凸起13e大径的金属制的第1弹簧座17以使其所述凸缘部17b埋设于所述隔膜13的方式安装于所述隔膜13的第2承压面13b的中央部分。该弹簧座17的凸部17a内被形成该隔膜13的弹性材料填充。另一方面，在所述第2驱动室12b中的与所述第2承压面13b相对的内表面上与所述第1弹簧座17相对地形成有凹状的第2弹簧座18，在这些第1以及第2弹簧座之间设有作为将隔膜13的主体部分13d向第1驱动室12a侧施力的施力构件的螺旋弹簧16。
由此，较大地设定为了打开隔膜阀10所需的所述ΔP。此外，在隔膜13的第2承压面13b中的所述第1弹簧座17的周围形成有直径与所述密封用凸起13e的直径大致相同并呈环状排列的多个突起13f，在隔膜阀10处于全开状态时抵接于所述第2驱动室12b中的与所述第2承压面13b相对的内表面，防止所述第2承压面13b紧贴于该内表面。
另外，所述电磁式先导阀20具有筒状的螺线管21、连接于所述控制部60并向该螺线管21通电的供电端子22、配置于所述螺线管21内的固定铁芯23、与该固定铁芯23同轴地配置于所述螺线管21内的可动铁芯24、以及靠该可动铁芯24沿轴向的移动操作的阀部25。另外，在所述隔膜阀10的外壳11内形成有：先导供给路10a，其自连接有先导流路9的所述第3端口14c将先导空气向所述先导阀20的阀部25引导；先导给排路10b，其将该阀部25连接到所述隔膜阀10的第2驱动室12b，并相对于该第2驱动室12b供排所述先导空气；以及先导排气路10c，其使所述阀部25连通到大气，将自所述第2驱动室12b通过先导给排路10b向所述阀部25导出的先导空气通过所述第4端口14d向大气排出。
而且，在不向所述螺线管21通电时(断开时)，可动铁芯24在弹簧26的作用力下离开固定铁芯23，所述先导供给路10a与先导给排路10b利用所述阀部25相连通，先导空气自所述先导流路9向所述隔膜阀10的第2驱动室12b导入。于是，所述隔膜13的主体部分13d克服作用于其第1承压面13a的压力而向所述第1驱动室12a方向移动，所述密封用凸起13e被按压于所述阀座15，从而所述分支流路5a、5b关闭。
相反，在向所述螺线管21通电时(接通时)，可动铁芯24被固定铁芯23吸附，所述先导给排路10b与先导排气路10c利用所述阀部25相连通，先导空气自所述第2驱动室12b向大气排出。于是，所述隔膜13的主体部分13d克服作用于其第2承压面13b的所述螺旋弹簧16的作用力而向所述第2驱动室12b方向移动，所述密封用凸起13e离开所述阀座15，从而所述分支流路5a、5b打开。
即，所述电磁式先导阀20是常开型的螺线管阀，在其非通电时(断开时)利用所述隔膜阀10关闭分支流路5a、5b，阻断压缩空气向所述筛床4A、4B的供给，在其通电时(接通时)利用该隔膜阀10打开分支流路5a、5b，对所述筛床4A、4B供给压缩空气。
此外，所述排气用阀8a、8b也基本具有与图2所示的所述供气用阀7a、7b相同的构造即可，在本实施方式中，也如图1所示那样省略了螺旋弹簧16。
而且，在所述电磁式先导阀20非通电时，利用所述隔膜阀10关闭所述排气流路6a、6b，所述筛床4A、4B与大气的连通被阻断，在其通电时，利用该隔膜阀10打开排气流路6a、6b，来自所述筛床4A、4B的排气向大气排出。
然而，在使用这种隔膜式的供气用阀7a、7b的情况下，例如在将生成氧气的筛床自第1筛床4A切换到第2筛床4B时，即，自所述“第1阀开闭模式”切换到“第2阀开闭模式”时，在紧接着这之后，所述第2筛床4B因在这之前的排气而仍然处于内部压力较低的状态。因此，自压缩机3通过供气流路5而供给的压缩空气的压力如图11所示那样暂时下降。另一方面，此时，所述第1筛床4A的内部压力因在这之前的供气而仍然处于较高的状态。
因此，若通过自所述供气流路5分支的先导流路9而供给到所述电磁式先导阀20的先导压力也同时下降，则所述第1筛床4A的较高的内部压力通过所述第2端口14b而施加到所述第1供气用阀7a的隔膜阀10的第1驱动室12a，通过所述第3端口14c而下降的先导压力施加到第2驱动室12b。
于是，虽然第1供气用阀7a的隔膜阀10原本应被供给先导空气而关闭，但因上述理由导致所述ΔP超过打开隔膜阀10所需的量(参照图11的斜线部)从而隔膜阀10打开，结果，来自包含高浓度的氮气的第1筛床4A的排气暂时向供气流路5逆流，流入作为生成氧气的一侧的第2筛床4B。
而且，相反，在将生成氧气的筛床自第2筛床4B切换到第1筛床4A时，即，在刚自所述“第2阀开闭模式”切换到“第1阀开闭模式”之后也会产生这种问题(图11的点部参照)。
因此，在本实施方式中，如图1所示，在所述先导流路9中的比所述各供气用阀7a、7b的电磁式先导阀20靠上游侧(即，所述供气流路5侧)的位置设有先导用单向阀40，该先导用单向阀40用于通过阻止先导空气自该电磁式先导阀20侧向所述供气流路5方向逆流而维持先导压力。由此，如图3所示，尽管供气压力下降，也能够抑制先导压力随之下降，因此能够维持所需的先导压力。结果，能够防止与排气的一侧(再生的一侧)的筛床连接的原本应关闭的供气用阀打开，该筛床内的排气在供气流路5中逆流、流入生成高浓度氧气的一侧的筛床。此外，在图3中，纵向的虚线示出利用所述控制部60交替地接通、断开对所述各供气用阀7a、7b的电磁式先导阀20通电的时刻、即利用所述控制部60交替地切换所述“第1阀开闭模式”与“第2阀开闭模式”时刻。
而且，具体说明所述氧气生成部2中的包含所述先导用单向阀40的空气压回路的结构，如图1以及图4的(a)～图5所示，所述氧气生成部2的空气压回路由在单一的歧管基部30上安装第1以及第2供气用阀7a、7b与第1以及第2的排气用阀8a、8b而成的阀集合体而形成。即，该歧管基部30一体成型为大致长方体形状，并在其平面上以纵横各两个地彼此相邻的状态安装所述各供气用阀7a、7b与各排气用阀8a、8b。
所述歧管基部30在其平面上具有与所述供气流路5的主流路5c的压缩机3侧连接的供气端口P，在其内部，该主流路5c分支为所述第1分支流路5a与第2分支流路5b。在该歧管基部30的正面开设有连接所述第1以及第2筛床4A、4B的第1输出端口A以及第2输出端口B，在该歧管基部30的侧面开设有排气端口E，该排气端口E用于将来自形成于歧管基部30内部的所述各排气流路6a、6b的排气向大气排出。另外，在该歧管基部30内，从所述第2分支流路5b分支出所述先导流路9。
而且，如图5所示，在该歧管基部30的平面上分别呈同心圆状配设有：第1供气侧开口3la、31b，其与所述供气端口P连通，并分别连接于所述第1以及第2供气用阀7a、7b的第1端口14a；第2供气侧开口32a、32b，其分别与所述第1以及第2输出端口A、B连通，并分别连接于这些阀的所述第2端口14b；第3供气侧开口33a、33b，其与所述先导流路9连通，并分别连接于这些阀的所述第3端口14c；以及第4供气侧开口34a、34b，其分别与相邻地开设于所述各输出端口A、B的第1以及第2先导排气口Epl、Ep2连通，并分别连接于这些阀的第4端口14d。
而且，在该平面上分别呈同心圆状配设有：第1排气侧开口35a、35b，其分别与所述第1以及第2输出端口A、B连通，并分别连接于所述第1以及第2排气用阀8a、8b的第1端口14a；第2排气侧开口36a、36b，其与所述排气端口E连通，并分别连接于这些阀的所述第2端口14b；第3排气侧开口37a、37b，其与所述先导流路9连通，并分别连接于这些阀的所述第3端口14c；以及第4排气侧开口38a、38b，其分别与所述第1以及第2先导排气口Epl、Ep2连通，并分别连接于这些阀的第4端口14d。
在所述歧管基部30以与所述排气端口E相邻的方式开设有单向阀安装孔39a，该单向阀安装孔39a用于自歧管基部30的外部向内部插入所述先导用单向阀40而将其安装于先导流路9。而且，如图6所示，在该歧管基部30内，所述先导流路9夹着所述单向阀40地由上游侧的一次侧流路孔9a与下游侧的二次侧流路孔9b形成。所述一次侧流路孔9a开设于所述单向阀安装孔39a的开口靠近的侧壁并通往所述第2分支流路5b，所述二次侧流路孔9b开设于所述单向阀安装孔39a的里侧的底部，并经由所述第3供气侧开口33a、33b以及第3排气侧开口37a、37b而通往各阀7a、7b、8a、8b的电磁式先导阀20。此外，所述一次侧流路孔9a以及二次侧流路孔9b形成为比所述单向阀安装孔39a小径，这些单向阀安装孔39a与二次侧流路孔9b之间的交界的台阶部39b发挥作为以下详细叙述的先导用单向阀40的定位兼止挡件的作用。
如图6以及图7所示，所述先导用单向阀40用于阻止先导空气自所述二次侧流路孔9b向一次侧流路孔9a逆流而维持下游侧的先导压力，包括：中空的外筒41，其嵌合于所述单向阀安装孔39a，并形成该单向阀40的外壳；中空的阀芯42，其嵌合于该外筒41内，并形成先导空气的流路；单向阀主体43，其同样配置于该外筒41内；空气过滤器44，其配置于所述阀芯42内；以及密闭盖45，其气密地封闭所述单向阀安装孔39a。
所述外筒41在其轴向的第1端开设有第1开口41a，并在相反侧的第2端开设有第2开口41b，以所述第1开口41a为里侧嵌合于所述单向阀安装孔39a内。此时，以使其第1端抵接于所述台阶部39b的状态利用所述密闭盖45封闭所述第2开口41b，且所述第1开口41a与所述二次侧流路孔9b连通。另外，在该外筒41的轴向上的与所述一次侧流路孔9a对应的位置的侧壁沿周向开设有多个用于向该单向阀40内导入先导空气的第1空气导入孔41c。而且，在比所述第1的空气导入孔41c靠第1端的外周安装有将与所述单向阀安装孔39a的侧壁之间气密地密封的环状的密封构件S1。此外，该外筒41在其轴向的大致中央的内表面形成有台阶部41d，并形成为内径自第2端侧朝向第1端侧去而变小。该台阶部41d发挥作为以下详细叙述的阀芯42的定位兼止挡件的作用。
所述阀芯42通过自轴向的第1端侧朝向其相反侧的第2端侧依次配置在外周安装有所述单向阀主体43的轴状的阀安装部42a、形成先导空气的流路的流路形成部42b、以及用于将所述空气过滤器44安装于内部的筒状部42c而一体成型，并以其第1端侧的所述阀安装部42a作为里侧而自所述外筒41的第2开口41b嵌合于其内部。在所述阀安装部42a的外周形成有槽42d，在该槽42d中安装有所述单向阀主体43。
所述流路形成部42b的直径大于所述阀安装部42a的直径，并形成为第2端侧开口的中空的筒状，沿周向开设有多个用于将自第2端侧流入内部的先导空气导出到该阀芯42的外周与所述外筒41的内周之间的空气导出孔42e。
所述筒状部42c的直径比所述流路形成部42b的直径大，并且形成为轴向的两端开口的中空的筒状，并具有与所述外筒41的内径大致相同的外径。而且，第1端侧与所述流路形成部42b连通，在与所述第1空气导入孔4lc对应的位置的侧壁沿周向开设有多个用于将先导空气导入该阀芯42内的第2空气导入孔42f。另外，该筒状部42c在安装于所述外筒41内的状态下用第1端侧的端部抵接于所述外筒41的台阶部41d，并且利用所述密闭盖45封闭第2端。此外，在该筒状部42c的比所述第2的空气导入孔42f靠第1端的外周安装有将与所述外筒41的内表面之间气密地密封的密封构件S2。
而且，如图6所示，所述单向阀主体43具有与轴形成为平行并嵌入所述阀安装部42a的槽42d的环状的基部43a、以及自该基部43a的外周向所述外筒41的第1开口41a方向倾斜地立设的环状的唇部43b，并利用橡胶等的弹性材料一体成型。即，该单向阀主体43呈环状，并由剖面形状形成为向所述外筒41的第1开口41a方向扩开的大致V字状的唇密封件形成，在将所述阀芯42安装于外筒41内的状态下，所述唇部43b的前端抵接于所述外筒41的内表面。由此，对于来自所述一次侧流路孔9a侧的先导空气的流动，通过放倒唇部43b而在与外筒41的内表面之间形成流路，容许向二次侧流路孔9b方向的流动，对于来自二次侧流路孔9b侧的流动，通过立起唇部43b，使其前端按压于外筒41的内表面而阻断流路，阻止向一次侧流路孔9a方向的流动。
此外，所述空气过滤器44的形状形成为圆柱状，具有与所述筒状部42c内的流路室42g的形状大致相同的直径和轴向长度，能够自该筒状部42c的第2端侧插入而安装于该流路室42g。而且，该空气过滤器44以安装于该流路室42g内的状态覆盖所述第2空气导入孔42f的整体。
另外，所述密闭盖45沿轴向形成为实心的圆板状，并在其外周安装有将与所述外筒41的内表面之间气密地密封的密封构件S3。此时，也可以做成能够将该密闭盖45相对于所述单向阀安装孔39a装卸的结构、并能够根据需要维护单向阀40。
在具备这种先导用单向阀40的所述先导流路9中，来自所述一次侧流路孔9a的先导空气通过分别开设于所述外筒41的侧壁以及阀芯42的筒状部42c的侧壁的第1以及第2空气导入孔41c、42f而导入该筒状部42c内。而且，在被安装于该筒状部42c内的空气过滤器44过滤之后，流入该阀芯42的流路形成部42b内，通过所述空气导出孔42e而向该阀芯42的外表面与所述外筒41的内表面之间导出，经由所述单向阀主体43的周围而导向与所述二次侧流路孔9b连通的所述外筒41的第1开口41a。另一方面，自所述二次侧流路孔9b向所述一次侧流路孔9a方向的流动被所述单向阀主体43阻止。
因此，即使供气流路5的供气压力下降，也能够维持所述先导流路9的先导压力。另外，不仅如此，还能够容易地将所述先导用单向阀40自歧管基部30的外部安装在形成于该歧管基部30内的先导流路9。
图8表示所述先导用单向阀的一变形例40A。这里，为了避免重复说明，主要说明与图6所示的先导用单向阀40不同的结构部分，对相同的结构部分标注与图6所示的结构部分相同的附图标记并省略说明。
在该变形例的先导用单向阀40A中，阀芯46相比于所述单向阀40的阀芯42省略了阀安装部42a与流路形成部42b，即，具有与所述筒状部42c相同的形态。该阀芯46在位于所述外筒41的第1开口41a侧的端面具备自该阀芯46的内部向外筒41内导出先导空气的空气导出孔46a、以及以包围该空气导出孔46a的方式形成于该空气导出孔46a的周围的阀座46b。
而且，在所述外筒41内沿其轴向设有与所述阀芯46相邻并由提升阀构成的单向阀主体47。该单向阀主体47同轴地配置于比所述阀芯46靠所述第1开口41a侧的位置，以沿轴往复滑动自如的方式插入到外筒41内，且轴向的所述第1开口侧的第1端和与其相反的一侧(阀芯46侧)的第2端分别形成第1以及第2承压面47a、47b。在所述阀芯46侧的第2承压面47b中的与所述阀座46b相对的位置凸出设有伴随着所述单向阀主体47的往复移动而与该阀座46b接触、分离的环状的密封用凸起47c。另外，该单向阀主体47在其外周具有弹簧座47d，被设于该弹簧座47d与所述单向阀安装孔39a的台阶部39b之间的作为施力构件的螺旋弹簧48向所述阀芯46方向施力，所述密封用凸起47c在其作用力下与所述阀座46b抵接。
由此，对于来自所述一次侧流路孔9a侧的先导空气的流动，靠作用于所述单向阀主体47的第2承压面47b的压力使该单向阀主体47沿轴向向所述第1开口侧滑动，所述密封用凸起47c离开所述阀座46b，从而容许先导空气自所述阀芯46的空气导出孔46a通过单向阀主体47的外周面与外筒41的内周面的间隙而向所述第1开口流动。相反，对于来自二次侧流路孔9b侧的流动，靠作用于所述第1承压面47a的压力使该单向阀主体47沿轴向向所述阀芯46侧滑动，将所述密封用凸起47c按压于所述阀座46b，从而阻断流路，阻止向一次侧流路孔9a方向的流动。
图9表示本发明的氧气浓缩器1的其他实施方式。这里，为了避免重复说明，主要说明与图1所示的氧气浓缩器1不同的结构部分，对相同的结构部分标注与图1所示的结构部分相同的附图标记并省略说明。
在该实施方式中，将供气流路5的主流路5c在歧管基部30的上流侧分支为第1分支流路5a与第2分支流路5b，在该歧管基部30设有用于将这些各分支流路5a、5b连接的第1供气端口Pa与第2供气端口Pb。
而且，对所述第1供气用阀7a以及第1排气用阀8a的电磁式先导阀20供给先导空气的第1先导流路19，在歧管基部30内自所述第1分支流路5a分支，在该先导流路19中的比所述供气用阀7a靠上游侧的位置设有阻止先导空气的逆流的第1的先导用单向阀40a。
此外，同样地对所述第2供气用阀7b以及第2排气用阀8b的电磁式先导阀20供给先导空气的第2先导流路29，在歧管基部30内自所述第1分支流路5b分支，在该先导流路29中的比所述供气用阀7b靠上游侧的位置设有阻止先导空气的逆流的第2先导用单向阀40b。
具体而言，在所述歧管基部30内，所述第1以及第2先导流路19、29与图6、图8所示的结构相同地分别夹着所述单向阀40a、40b地由上游侧的一次侧流路孔19a、29a与下游侧的二次侧流路孔19b、29b构成，这些单向阀40a、40b分别容许自先导空气的一次侧流路孔19a、29a向二次侧流路孔19b、29b的流动，并阻断自二次侧流路孔19b、29b向一次侧流路孔19a、29a的流动。
由此，如图3所示，能够防止在刚交替地切换所述“第1阀开闭模式”与“第2阀开闭模式”之后先导压力伴随着供气压力的下降而下降，从而能够维持所需的先导压力。
以上，详细说明了本发明的氧气浓缩器的实施方式，但本发明并不限定于上述各实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围进行各种设计变更。例如，在图1的实施方式中，从第2分支流路5b分支出先导流路9，但也可以从第1分支流路5a分支出先导流路9，或与图9的实施方式相同地分别从分支流路5a、5b这两者分支出先导流路9。另外，也可以在图1的实施方式中与图9的实施方式相同地在歧管基部30的上游侧使主流路5c分支为第1以及第2分支流路5a、5b。而且，在图1以及图9的实施方式中，也可以不仅使所述先导流路9、19、29自分支流路5a、5b分支，也自主流路5c分支。
Claims (8)
1.一种氧气浓缩器，其具有：压缩空气供给源，其输出压缩空气；第1筛床和第2筛床，该第1筛床和第2筛床内置有在加压下从空气选择性地吸附氮气并在减压下放出该吸附的氮气的吸附材料，从压缩空气分离氮气而生成高浓度氧气；供气流路，其用于将来自所述压缩空气供给源的压缩空气分别供给到所述各筛床；以及排气流路，其分别向大气排出所述各筛床内的排气，所述供气流路具备与所述压缩空气供给源连接的主流路、将该主流路分支而与所述第1筛床连接的第1分支流路和与所述第2筛床连接的第2分支流路，并在所述第1分支流路和所述第2分支流路分别设有使所述压缩空气供给源交替地与所述第1筛床和所述第2筛床连通的第1供气用阀和第2供气用阀，在所述排气流路设有在所述第1供气用阀关闭时使所述第1筛床与大气连通、在所述第2供气用阀关闭时使所述第2筛床与大气连通的排气用阀，其特征在于，
所述各供气用阀分别由作为主阀的隔膜阀、以及利用先导空气向关闭所述分支流路的方向驱动该主阀的电磁式先导阀构成，向这些电磁式先导阀供给所述先导空气的先导流路从所述供气流路中的比所述供气用阀靠上游侧的位置分支，在该先导流路设有阻止所述先导空气逆流的单向阀。
2.根据权利要求1所述的氧气浓缩器，其特征在于，
从所述供气流路分别分支出一条先导流路，该先导流路向所述第1供气用阀和所述第2供气用阀的电磁式先导阀这两者供给先导空气。
3.根据权利要求1所述的氧气浓缩器，其特征在于，
向所述第1供气用阀和所述第2供气用阀的各电磁式先导阀供给先导空气的第1先导流路和第2先导流路分别从所述供气流路分支。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的氧气浓缩器，其特征在于，
所述第1供气用阀和所述第2供气用阀以及排气用阀安装在单一的歧管基部上，在该歧管基部内形成有所述供气流路、从该供气流路分支的所述先导流路、以及所述排气流路，并且安装有所述单向阀，
在所述歧管基部开设有用于从外部插入并安装所述单向阀的单向阀安装孔，所述先导流路由从该单向阀安装孔的侧壁通往所述供气流路的一次侧流路孔和自该单向阀安装孔的里部通往所述电磁式先导阀的二次侧流路孔形成，
所述单向阀具有：中空的外筒，其在轴向的一端设有与所述二次侧流路孔连通的第1开口，并以该第1开口为里侧嵌合于所述单向阀安装孔；以及单向阀主体，其阻止先导空气从配置于该外筒内的中空的阀芯以及所述二次侧流路孔的逆流，来自所述一次侧流路孔的先导空气通过分别开设于所述外筒以及阀芯的侧壁的第1空气导入孔和第2空气导入孔而导入该阀芯内，通过开设于该阀芯的空气导出孔而从该阀芯内导出，并经由所述单向阀主体的周围而导向所述第1开口。
5.根据权利要求4所述的氧气浓缩器，其特征在于，
所述单向阀主体是剖面形状形成为向所述外筒的第1开口侧敞开的V字状的环状的唇密封件。
6.根据权利要求4所述的氧气浓缩器，其特征在于，
在位于所述外筒的第1开口侧的阀芯的端面开设有所述空气导出孔，作为设于相同的外筒内的所述单向阀主体的提升阀与以包围该空气导出孔的方式形成的阀座接触、分离。
7.根据权利要求4所述的氧气浓缩器，其特征在于，
在所述阀芯内以覆盖所述第2空气导入孔的方式安装空气过滤器。
8.根据权利要求4所述的氧气浓缩器，其特征在于，
在所述外筒中的与所述第1开口相反的一侧的另一端开设有第2开口，所述阀芯能够通过该第2开口嵌合到所述外筒内，利用关闭该外筒的第2开口的密闭盖气密地封闭所述单向阀安装孔。
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