JP2003079735A - Medical oxygen concentrator - Google Patents

Medical oxygen concentrator

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JP2003079735A
JP2003079735A JP2001279582A JP2001279582A JP2003079735A JP 2003079735 A JP2003079735 A JP 2003079735A JP 2001279582 A JP2001279582 A JP 2001279582A JP 2001279582 A JP2001279582 A JP 2001279582A JP 2003079735 A JP2003079735 A JP 2003079735A
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JP
Japan
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compressor
oxygen concentrator
air
oxygen
helical
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Withdrawn
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JP2001279582A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenji Nishimura
謙史 西村
Taizo Magari
泰三 間狩
Toshio Motoki
敏雄 元木
Hideki Kobayashi
英樹 小林
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Teijin Ltd
Original Assignee
Teijin Ltd
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Publication date
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  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a quiet, compact and light pressure type oxygen concentrator to be used for at-home oxygen therapy. SOLUTION: In the pressure swing absorption type oxygen concentrator having at least one adsorption cylinder filled with adsorbents which can selectively adsorb nitrogen rather than oxygen and an air compressor for supplying air to the adsorptive cylinder while pressurizing the air and/or for exhausting air while reducing the pressure, the air compressor is a helical compressor provided with a helical blade.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an oxygen concentrator for separating and concentrating oxygen from the air, and more particularly to a pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator used for home oxygen inhalation therapy for medical purposes.

【0002】[0002]

【従来の技術】在宅酸素療法に使用する医療用の酸素濃
縮器は、空気を原料としてその中に含まれる約21%の
酸素を40%や90%前後に濃縮して使用するものであ
る。その方法としては、酸素を選択的に透過する酸素富
化膜を使用する膜型の酸素濃縮器と、ゼオライト等の窒
素を選択的に吸着する吸着剤を用い、これを充填した吸
着筒に原料である空気を加えて窒素を吸着分離する圧力
変動吸着型の酸素濃縮器がある。前者の酸素濃縮器で濃
縮される酸素濃度は約40%で後者が約90%である。
現在では,後者が主流となっており、本発明は、後者に
関するものである。
2. Description of the Related Art A medical oxygen concentrator used for home oxygen therapy uses air as a raw material and concentrates about 21% oxygen contained therein to 40% or 90% or so. As the method, a membrane-type oxygen concentrator that uses an oxygen-enriched membrane that selectively permeates oxygen, and an adsorbent that selectively adsorbs nitrogen such as zeolite are used, and the adsorption cylinder filled with this material is used as a raw material. There is a pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator that adsorbs and separates nitrogen by adding air. The oxygen concentration concentrated by the former oxygen concentrator is about 40% and the latter is about 90%.
At present, the latter is predominant, and the present invention relates to the latter.

【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、酸素を分離すると共に、流路を切換え、
大気圧迄で圧力を減圧して吸着した窒素を脱着させるPS
A方式、或は吸着筒を真空状態まで減圧することで脱着
再生効率を上げたVPSA方式の各種装置が市場に供給され
ている。
The pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator is 5 A
Type zeolite or 13X type zeolite, or SiO 2 / Al 2 O 3 ratio
Packing high-performance Li zeolite, etc., in which at least 88% or more of the AlO 4 tetrahedral unit is 2.0 to 3.0 and associated with Li cations in one, two, or more adsorption columns Then, using a compressor to supply air under pressure to adsorb nitrogen, separate oxygen and switch the flow path,
PS that desorbs adsorbed nitrogen by reducing the pressure to atmospheric pressure
Various types of A-type or VPSA-type devices that have improved desorption regeneration efficiency by reducing the pressure of the adsorption column to a vacuum state are being supplied to the market.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】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、省エネ性他がある。これは、次の
理由によるものである。
The basic performance required for an oxygen concentrator used for home oxygen therapy is as follows:
It has quietness, small size and light weight, and energy saving. This is due to the following reasons.

【0005】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。
That is, the oxygen concentrator used for home oxygen therapy is often used 24 hours a day, and at night, it is required that the operation sound of the device is a quiet device that does not disturb sleep of patients including family members. To be done.

【0006】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。
[0006] Further, since the patient lives on the oxygen produced by the device, if there is a failure, the maintenance staff will be called immediately for repair and the maintenance staff will be available 24 hours a day. ing. It is an important requirement for the maintenance personnel to be small and lightweight so that one person can easily carry the repaired equipment or replace the equipment.

【0007】更に患者のクオリティ・オブ・ライフ(QO
L)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。
Further, the quality of life of the patient (QO
L), the patient is looking forward to going out and traveling, and conventionally, in this case, the oxygen filled in the cylinder is used. However, the amount of gas is finite, and the gas is emptied for several hours, so frequent filling is required. For this reason, many people need help, and the reality is that they cannot easily go out or travel. Therefore, if the oxygen concentrator is small and lightweight, it can be easily loaded into a car and transported, and can be used at hotels and inns. At home, the oxygen concentrator can be freely moved to facilitate a range of action. Can be extended to That is, there is a demand for reduction in size and weight in terms of patient QOL.

【0008】次に消費電力の点については、装置自体の
費用の大部分は健康保険負担となり患者負担は少ないも
のの、運転費用は患者負担であり、患者は一日24時間
連続運転して使用するため、電気代は大きな負担とな
り、消費電力の小さい装置が必須要件となっている。
In terms of power consumption, most of the cost of the device itself is a health insurance burden and the burden on the patient is small, but the operating cost is a burden on the patient, and the patient operates continuously for 24 hours a day. Therefore, the electricity bill becomes a heavy burden, and a device with low power consumption is an essential requirement.

【0009】次にこれらの酸素濃縮器に求められている
3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。
Next, regarding the three requirements required for these oxygen concentrators, the prior art has the following modes.

【0010】(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。
(1) Quietness The source of the operating noise in the device is the operating noise of the air compressor that takes in and compresses the raw material air, and the pressure fluctuation is accompanied by the pressure switching and exhaust of the adsorption cylinder of the adsorption type oxygen concentrator. The exhaust noise that is generated is the main one.

【0011】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。現在、医療用酸素濃縮
気に使用されている空気圧縮機はピストン方式、ベーン
方式、スクロール方式のものがある。ベーン方式のもの
は使用されているカーボンが摩耗し、二次側に黒いカー
ボンが出てくるし、これを取り除く為のフィルタが必要
になってくる。更にこのフィルタも度々交換しなければ
ならない。加えてカーボンベーンの摩耗寿命が2000
〜4000Hであり、保守が頻繁に発生する為ピストン
方式のものが主に使用されている。
The exhaust noise can be relatively well silenced by attaching a high performance silencer. However, the operation sound of the air compressor contains a lot of low-frequency sound accompanied by vibration, and it is difficult to reduce it easily. At present, there are a piston type, a vane type, and a scroll type air compressors that are used for medical oxygen enrichment. In the vane type, the carbon used is worn out, and black carbon appears on the secondary side, and a filter is required to remove this. Furthermore, this filter also has to be replaced frequently. In addition, the wear life of carbon vanes is 2000
Since it is up to 4000 H, and maintenance is frequently required, the piston type is mainly used.

【0012】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6
3−242901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60−2
00804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。
Regarding the noise of the piston type air compressor, the noise level of the air compressor alone of the class normally used for the above-mentioned oxygen concentrator is in the range of 80 to 60 dBA.
This is due to the vibration of the air compressor caused by the operation of the piston and the low-frequency operation noise caused by the torque fluctuation of the electric motor. As means for preventing the propagation of vibrations to others, it is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No.
As shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-242901, a means for floating by means of a spring or a vibration-proof rubber is adopted, and it is disclosed in JP-A-60-2.
As shown in Japanese Patent Laid-Open No. 8044 and Japanese Patent Laid-Open No. 59-274654, sound is enclosed by a double soundproof box. However, it is not possible to completely seal it, it is necessary to cool the heat generated by the drive motor and air compression,
A fan is installed. However, noise leaks to the outside through the inlet and outlet of this cooling air, so a curved passage is provided to prevent this. Since various soundproofing measures have been taken in this way, the device is large and heavy, weighing 40 to 60 kg, and it is difficult for one maintenance person to hold and go up and down the stairs of a building.

【0013】スクロール方式の空気圧縮機は、主要部品
としてそれぞれ一対となるインボリュート形状を有する
揺動スクロール板と固定スクロール板を対向する形状で
重ね合わせて、揺動スクロールを回転させることによ
り、連続的に吸気・圧縮・吐出の各工程を進行するもの
である。特開平11−92105は公報には、スクロー
ルコンプレッサを搭載した酸素濃縮器を提案している。
しかしながら、スクロールコンプレッサは、上記インボ
リュート間に形成される隙間がエアリークポイントにな
る為、インボリュートを高精度に加工する必要が生じ、
通常、3次元機械加工を必要とする為、非常に高価とな
るという問題点を有している。逆に、低価格化の為に、
加工精度を落とせば、一回転させた場合の、インボリュ
ート間の隙間は、あるポイントでは、大きなギャップを
持ち、エアリークが大きく、あるポイントでは、インボ
リュートが接触し、騒音を発生させる現象が生じる。こ
のため、スクロール本来の、高効率、低騒音という特徴
は、両方とも達成できないという問題がある。
In the scroll type air compressor, a pair of swinging scroll plates each having a pair of involute shapes as main components and a fixed scroll plate are overlapped with each other so as to face each other. In addition, each process of intake, compression, and discharge is advanced. Japanese Patent Laid-Open No. 11-92105 proposes an oxygen concentrator equipped with a scroll compressor.
However, in the scroll compressor, since the gap formed between the involutes becomes the air leak point, it is necessary to process the involutes with high accuracy,
Usually, three-dimensional machining is required, which is very expensive. On the contrary, in order to reduce the price,
If the machining accuracy is reduced, the gap between the involutes when rotated once has a large gap at a certain point and a large air leak, and at a certain point, the involutes come into contact with each other to cause noise. For this reason, there is a problem in that the original features of high efficiency and low noise of the scroll cannot be achieved.

【0014】(2)小型軽量性について 前述の静粛性を満たす為の構造により装置が大きく、重
くなっているのがその他の要因として、装置を小型軽量
化するには圧力変動吸着型の酸素濃縮器の筒数とその運
転方法が大きく影響する。
(2) Small size and light weight Another factor is that the device is large and heavy due to the structure for satisfying the above-mentioned quietness. Another factor is to reduce the size and weight of the device. The number of cylinders in the vessel and its operating method have a great influence.

【0015】(3)低消費電力性について 空気圧縮機の内部シール構造を強化することにより、損
失仕事を小さくすることができるので、高効率な空気圧
縮機を提供できることが可能である。即ち、酸素濃縮器
における主たる電力消費部は、空気圧縮機であるので、
この部分の効率化が低消費電力化を実現する為に、多大
な効果がある。同時に、損失仕事を小さくすることは、
余分な発熱・振動を抑える効果を有することになる。
(3) Low power consumption By strengthening the internal seal structure of the air compressor, the loss work can be reduced, so that a highly efficient air compressor can be provided. That is, since the main power consumption part in the oxygen concentrator is the air compressor,
The improvement in efficiency of this portion realizes low power consumption, and thus has a great effect. At the same time, reducing lost work
It will have the effect of suppressing excessive heat generation and vibration.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記のように
在宅酸素療法に使用する静粛で小型軽量な圧力変動吸着
型の酸素濃縮器を提供するものである。そこで本発明者
は、かかる課題に対して鋭意検討した結果、以下の酸素
濃縮器を見出した。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a quiet, compact and lightweight pressure swing adsorption type oxygen concentrator for use in home oxygen therapy as described above. Therefore, the present inventor has found the following oxygen concentrator as a result of diligent studies on such problems.

【0017】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を充填した少なくとも1個の吸着
筒と該吸着筒に空気を加圧供給及び/または減圧排気す
る為の空気圧縮機を有する圧力変動型の酸素濃縮器にお
いて、該空気圧縮機がヘリカルブレードを備えたヘリカ
ルコンプレッサーであることを特徴とする酸素濃縮器を
提供するものである。
That is, according to the present invention, at least one adsorption column filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing nitrogen over oxygen and an air compression for supplying air under pressure to and / or exhausting under reduced pressure to the adsorption column. A pressure fluctuation type oxygen concentrator having a compressor, wherein the air compressor is a helical compressor equipped with a helical blade.

【0018】特に、該ヘリカルブレードの側面に、少な
くとも一本の溝を備えることを特徴とし、また、ヘリカ
ルコンプレッサのロータ上に有するヘリカル溝とヘリカ
ルブレードの間隙に磁性流体を充填したものであること
を特徴とする酸素濃縮器を提供するものである。
In particular, at least one groove is provided on the side surface of the helical blade, and the gap between the helical groove and the helical blade on the rotor of the helical compressor is filled with magnetic fluid. An oxygen concentrator is provided.

【0019】更に、かかる空気圧縮機を駆動する電動機
が、直流電源で駆動するブラッシュレス電動機であり、
且つインバータを備えることを特徴とする酸素濃縮器を
提供するものである。
Further, the electric motor for driving the air compressor is a brushless electric motor driven by a DC power source,
The present invention also provides an oxygen concentrator, which is equipped with an inverter.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】本発明の医療用酸素濃縮装置の概
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、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。
1 is a schematic view of a medical oxygen concentrator of the present invention. In such an oxygen concentrator, compressed air is supplied by a compressor to an adsorption column filled with a 5A type zeolite as an adsorbent that selectively adsorbs nitrogen rather than oxygen, and an oxygen-concentrated gas with an oxygen concentration of 90% is taken out to obtain a humidifier. To the patient with respiratory disease via the
It is a two-cylinder pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator that supplies at a flow rate of min.

【0021】空気圧縮機は圧縮比が1.5〜3.0の範
囲にあり、かつ、排除容積が50cc/rev以下の範
囲を有するヘリカルブレード型の空気圧縮機である。該
空気圧縮機を駆動する電動機が5000rpm以下で運
転することができる能力を有するブラッシュレスDC電
動機であり、これを、インバータにより制御することに
より、任意に回転数を変更できるようになっている。
The air compressor is a helical blade type air compressor having a compression ratio in the range of 1.5 to 3.0 and an exclusion volume in the range of 50 cc / rev or less. The electric motor that drives the air compressor is a brushless DC electric motor having the ability to operate at 5000 rpm or less, and by controlling this with an inverter, the rotation speed can be arbitrarily changed.

【0022】ヘリカルブレード型コンプレッサは、例え
ば特開2000-87886号公報に記載の回転式のコンプレッサ
である。該コンプレッサーは、冷蔵庫などの冷媒などの
流体を圧縮するコンプレッサとして開発されたものであ
り、図2に示すように円筒形のシリンダと圧縮室の仕切
りとなるヘリカルブレード、モータ回転軸に対して偏芯
したローラを主な構成要素とし、ローラがシリンダ内部
であるクリアランスを保ちながら旋回運動することによ
り圧縮室は軸方向に移動して圧縮される。
The helical blade type compressor is, for example, a rotary compressor described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-87886. The compressor was developed as a compressor for compressing a fluid such as a refrigerant such as a refrigerator, and as shown in FIG. 2, a cylindrical cylinder and a helical blade that divides the compression chamber, and a motor rotating shaft are biased. The cored roller is a main constituent element, and the roller moves in the axial direction to be compressed by the roller rotating while keeping the clearance inside the cylinder.

【0023】本発明においては、かかるコンプレッサを
空気を圧縮するコンプレッサとして酸素濃縮器に採用し
た。従来型の往復式ピストン型コンプレッサでは、クリ
アランスボリュームを有する為、排出される空気は、シ
リンダ内に滞留していた空気を含み、その流量は高回転
側で増加しなくなり回転数に比例せず、また、出口側の
バルブ開閉タイミングにより圧縮比が決定する為、2次
側の圧力に比例して排出される空気の圧力も変動する。
ヘリカルブレード型コンプレッサでは、クリアランスボ
リュームがゼロの為、排出される空気は常に新鮮な空気
であり、その流量は回転数に比例し、また、圧縮比が固
定の為、圧力は常に一定となる特徴が、酸素濃縮器に最
適であることを見出したものである。
In the present invention, such a compressor is used in an oxygen concentrator as a compressor for compressing air. Since the conventional reciprocating piston compressor has a clearance volume, the discharged air contains the air retained in the cylinder, and its flow rate does not increase on the high rotation side and is not proportional to the rotation speed. Further, since the compression ratio is determined by the valve opening / closing timing on the outlet side, the pressure of the discharged air also changes in proportion to the pressure on the secondary side.
With a helical blade compressor, the clearance volume is zero, so the air discharged is always fresh air, its flow rate is proportional to the number of revolutions, and the compression ratio is fixed, so the pressure is always constant. Was found to be the most suitable oxygen concentrator.

【0024】酸素濃縮器に使用される吸着筒の酸素収率
は、圧力一定で安定した滞留時間がない新鮮な空気を使
用することによって飛躍的に向上するため、3Lモデル
で往復式ピストン型のコンプレッサと比較した場合、空
気流量は約10%削減でき、吸着筒自体も20%程度小
型化できることが向上するため、ヘリカルブレード型コ
ンプレッサを酸素濃縮器に適応することによって、吸着
筒のサイズを小型化できる。
The oxygen yield of the adsorption column used in the oxygen concentrator is dramatically improved by using fresh air having a constant pressure and a stable residence time. Therefore, a 3L model of a reciprocating piston type is used. Compared to a compressor, the air flow rate can be reduced by about 10%, and the adsorption cylinder itself can be downsized by about 20%. Therefore, by adapting the helical blade type compressor to an oxygen concentrator, the adsorption cylinder can be downsized. Can be converted.

【0025】従来の冷媒圧縮用のへリカルブレード型コ
ンプレッサでは、図4の(a)で示すようにヘリカルブレ
ードとローラに設けたヘリカル溝には、冷媒が存在し、
液封シールが可能となっている。本発明の酸素濃縮器に
搭載するヘリカルコンプレッサーは空気圧縮の為、かか
る部分のシールを確保する為にグリースを使用し、出口
側にフィルタを設置して使用することも可能である。し
かし、空気の清浄性の確保、また真空時のグリースの蒸
発を防止する手段として、グリースの代わりに図4の
(b)に示すような溝加工を施したブレードを使用する
ことによりラビリンスシール効果を発現させ、ドライの
状態で使用することが望ましい。また、図4の(c)に
示すように磁性流体をグリースの代わりにヘリカルブレ
ードとロータのヘリカル溝に充填することでシールを行
い、フィルタの設置を省略することが可能となる。
In the conventional helical blade type compressor for compressing the refrigerant, as shown in FIG. 4 (a), the helical blade and the helical groove provided in the roller contain the refrigerant,
Liquid sealing is possible. Since the helical compressor mounted on the oxygen concentrator of the present invention is air-compressed, it is possible to use grease in order to secure the seal of such a portion and install a filter on the outlet side for use. However, as a means for ensuring the cleanliness of air and preventing the evaporation of grease in a vacuum, the labyrinth seal effect can be obtained by using a grooved blade as shown in FIG. 4B instead of grease. It is desirable to express and use in a dry state. Further, as shown in FIG. 4C, by filling the helical blade and the helical groove of the rotor with magnetic fluid instead of grease, it is possible to seal and to omit the installation of the filter.

【0026】[0026]

【発明の効果】ヘリカルブレード型コンプレッサを酸素
濃縮器に適応することにより、コンプレッサ自体の小型
容量化と吸着筒自体の小型化が同時に達成できる。即
ち、ヘリカルブレード型コンプレッサは、回転式コンプ
レッサであるため、本質的に振動が少ない為、従来、使
用してきた大掛かりな防振ゴム、防振ばねといった防振
構造を簡略化し、装置としての小型化を図ることが出来
る。
By applying the helical blade type compressor to the oxygen concentrator, it is possible to reduce the capacity of the compressor itself and the adsorption cylinder itself at the same time. In other words, since the helical blade type compressor is a rotary compressor, it inherently has little vibration. Therefore, the large-scale anti-vibration rubber and anti-vibration springs that have been used in the past have been simplified to reduce the size of the device. Can be planned.

【0027】また、コンプレッサのシリンダを鉛直方向
縦置きに配置することにより、コンプレッサが発現する
ジャイロ効果を利用して防振を図りつつ、その上方に吸
着筒を配置することにより、酸素濃縮器の外形をシンプ
ルな円筒形状に構成することも望ましい。
Further, by arranging the cylinder of the compressor in a vertical direction in the vertical direction, vibration absorption is achieved by utilizing the gyro effect that the compressor develops, and by disposing the adsorption cylinder above the cylinder, the oxygen concentrator It is also desirable to form the outer shape into a simple cylindrical shape.

【0028】更に、ヘリカルブレード型コンプレッサ
は、回転数と流量が直線的な比例関係にあるため、特
に、ブラッシュレスDCモータとインバータの組合せに
よる容量制御により、省電力効果が発現する。
Further, in the helical blade type compressor, since the rotational speed and the flow rate are linearly proportional to each other, the power saving effect is exhibited especially by the capacity control by the combination of the brushless DC motor and the inverter.

【0029】[0029]

【実施例】以下、91%の酸素濃度で、3L/分の流量
を実現する酸素濃縮器の実施例及び比較例について説明
する。
EXAMPLES Examples and comparative examples of oxygen concentrators that realize a flow rate of 3 L / min with an oxygen concentration of 91% will be described below.

【0030】[実施例1]直径70mm、長さ250m
mの吸着筒に5A型ゼオライトを密度0.8で充填した
ものを2本と、流量42L/分が得られる性能を有する
ヘリカル型のコンプレッサ(図4の(a)で示す)を図1
のフローシートのように接続し、動作させる。装置の防
音対策は、排気用サイレンサと二重防音筐体を装備した
装置で、装置は無響室で前方1mで高さは装置の1/2
の高さで測定する。
[Example 1] Diameter 70 mm, length 250 m
Fig. 1 shows two compressors of 5m type zeolite packed at a density of 0.8 in an adsorption column of m and a helical compressor (shown in Fig. 4 (a)) capable of obtaining a flow rate of 42L / min.
Connect and operate like the flow sheet of. As for the soundproofing of the equipment, the equipment is equipped with an exhaust silencer and a double soundproof housing. The equipment is an anechoic chamber, 1 m in front and 1/2 the height of the equipment.
Measure at the height of.

【0031】[実施例2]図4の(b)に示す溝付ブレ
ードを使用したヘリカル型のコンプレッサを図1のフロ
ーシートのように接続し、動作させる。その他の条件
は、実施例1と同じ条件である。
[Embodiment 2] A helical compressor using the grooved blade shown in FIG. 4B is connected and operated as shown in the flow sheet of FIG. Other conditions are the same as those in the first embodiment.

【0032】[実施例3]図4の(c)に示すように、
磁性流体(シグマハイケミカル社製)をヘリカルブレー
ドとヘリカル溝の間隙に使用したヘリカル型のコンプレ
ッサを図1のフローシートのように接続し、動作させ
る。その他の条件は、実施例1と同じである。
[Embodiment 3] As shown in FIG.
A helical compressor using a magnetic fluid (manufactured by Sigma High Chemical Co., Ltd.) in the gap between the helical blade and the helical groove is connected and operated as shown in the flow sheet of FIG. The other conditions are the same as in Example 1.

【0033】[比較例1]直径90mm、長さ400m
mの吸着筒に5A型ゼオライトを密度0.8で充填した
ものを2本と、70L/分の流量が得られる能力を有す
るピストン型の空気圧縮機を図1のフローシートに示す
ように接続し動作させる。その他の条件は、実施例1と
同じ条件である。
Comparative Example 1 Diameter 90 mm, Length 400 m
As shown in the flow sheet of Fig. 1, connect two m-adsorption cylinders filled with 5A zeolite at a density of 0.8 and a piston-type air compressor capable of obtaining a flow rate of 70 L / min. And make it work. Other conditions are the same as those in the first embodiment.

【0034】[0034]

【発明の効果】上記実施例の結果を表1に示す。実施例
1と比較例1との性能差は、非常に大きく、圧力変動の
少ないヘリカルブレード型コンプレッサを酸素濃縮器に
適応することにより、吸着筒の収率が大幅に向上し、更
に消音効果も大きいことがわかる。それに伴い装置自体
の小型軽量化も図ることが可能となる。また実施例2と
実施例3は、ヘリカルブレード型コンプレッサのシール
性の向上が図られ、結果として消費電力の低減が更に改
善される。
The results of the above examples are shown in Table 1. The performance difference between Example 1 and Comparative Example 1 is very large, and by adapting the helical blade type compressor, which has little pressure fluctuation, to the oxygen concentrator, the yield of the adsorption column is significantly improved and the noise reduction effect is also obtained. It turns out to be big. As a result, the size and weight of the device itself can be reduced. In addition, in the second and third embodiments, the sealing performance of the helical blade type compressor is improved, and as a result, the reduction of power consumption is further improved.

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の2筒式酸素濃縮器の概略構成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a two-cylinder oxygen concentrator of the present invention.

【図2】本発明の酸素濃縮器に使用する空気圧縮機の概
略構造。
FIG. 2 is a schematic structure of an air compressor used in the oxygen concentrator of the present invention.

【図3】本発明の酸素濃縮器に使用する空気圧縮機のヘ
リカルブレード及びヘリカル溝の構造の関係を示す部分
断面図。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing the relationship between the structures of the helical blade and the helical groove of the air compressor used in the oxygen concentrator of the present invention.

【図4】図3に示す空気圧縮機のヘリカルブレード及び
ヘリカル溝の構造を示す部分断面図。
4 is a partial cross-sectional view showing a structure of a helical blade and a helical groove of the air compressor shown in FIG.

フロントページの続き (72)発明者 元木 敏雄 大阪府茨木市耳原3丁目4番1号 帝人株 式会社大阪研究センター内 (72)発明者 小林 英樹 東京都千代田区内幸町2丁目1番1号 帝 人株式会社内 Fターム(参考) 4D012 CA05 CB16 CD07 CE01 CF05 CK10 4G042 BA15 BA29 BB02 BC04 Continued front page    (72) Inventor Toshio Motoki             3-4-1 Mihara, Ibaraki-shi, Osaka Teijin Limited             Inside the Osaka Research Center (72) Inventor Hideki Kobayashi             2-1-1 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo             People F-term (reference) 4D012 CA05 CB16 CD07 CE01 CF05                       CK10                 4G042 BA15 BA29 BB02 BC04

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸素よりも窒素を選択的に吸着し得る吸
着剤を充填した少なくとも1個の吸着筒と該吸着筒に空
気を加圧供給及び/または減圧排気する為の空気圧縮機
を有する圧力変動型の酸素濃縮器において、該空気圧縮
機がヘリカルブレードを備えたヘリカルコンプレッサで
あることを特徴とする酸素濃縮器。
1. At least one adsorption cylinder filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing nitrogen rather than oxygen, and an air compressor for supplying pressure to and / or exhausting air under reduced pressure to the adsorption cylinder. A pressure fluctuation type oxygen concentrator, wherein the air compressor is a helical compressor provided with a helical blade.
【請求項2】 該ヘリカルブレードの側面に、少なくと
も一本の溝を備えることを特徴とする請求項1に記載の
酸素濃縮器。
2. The oxygen concentrator according to claim 1, wherein at least one groove is provided on a side surface of the helical blade.
【請求項3】 該空気圧縮機が、ヘリカルコンプレッサ
のロータ上に有するヘリカル溝とヘリカルブレードの間
隙に磁性流体を充填したものであることを特徴とする請
求項1、2に記載の酸素濃縮器。
3. The oxygen concentrator according to claim 1, wherein the air compressor is one in which a gap between a helical groove and a helical blade provided on a rotor of a helical compressor is filled with a magnetic fluid. .
【請求項4】 該空気圧縮機を駆動する電動機が、直流
電源で駆動するブラッシュレス電動機であり、且つイン
バータを備えることを特徴とする請求項1〜3に記載の
酸素濃縮器。
4. The oxygen concentrator according to claim 1, wherein the electric motor that drives the air compressor is a brushless electric motor that is driven by a DC power supply, and includes an inverter.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010209764A (en) * 2009-03-09 2010-09-24 Terumo Corp Compressor and oxygen concentration device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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