JP2004059399A

JP2004059399A - Oxygen enriching equipment

Info

Publication number: JP2004059399A
Application number: JP2002222832A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Nakamura; 中村　仁志; Katsuhiko Okada; 岡田　克彦
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2004-02-26

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To miniaturize the whole equipment as the performance and the noise level of an adsorption type oxygen enriching equipment which is medical equipment used for a long term at home is maintained. <P>SOLUTION: In the oxygen enriching equipment having at least one adsorption column in which an adsorbent selectively adsorbing nitrogen than oxygen is filled, an air supply means for supplying air to the adsorption column, a circulation means for circulating air to the adsorption column and a discharge means for discharging air circulated in the equipment through a duct, the duct has one bend, 12-20 cm<SP>2</SP>cross-sectional area, 350-450 mm total length and 5-20 mm thickness of a sound absorbing material stuck on the inside. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸素より窒素を選択的に吸着する吸着剤を用い、空気中から窒素ガスを選択的に取り除き、これによって空気中の酸素を濃縮して使用者に供給する吸着型酸素濃縮器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、肺気腫症、慢性気管支炎などの呼吸器系疾患に苦しむ患者が増加する傾向があるが、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器が開発され、使用者の利便性、保守管理の容易さなどから酸素吸入療法用の治療装置として、次第に普及するようになってきている。
【０００３】
このような酸素濃縮器として、窒素を選択的に吸着し得る吸着剤を１個、あるいは複数個の吸着筒に充填した吸着型酸素濃縮器が知られ、中でも空気供給手段としてコンプレッサを用いた圧力変動吸着型の酸素濃縮器が、在宅酸素吸入療法の装置として用いられている。
【０００４】
このような酸素濃縮器は、できる限り小型の空気供給手段で多くの空気を送り込み、効率良く高濃度酸素を生成させることを考えて開発が行われており、特に、医療用酸素濃縮器では在宅で使用することが多く、かつ夜間睡眠時にも使用するために騒音が低いことが要求されている。
【０００５】
このような酸素濃縮器に係る騒音発生源としては、原料空気を吸着筒へ供給する空気供給手段であるコンプレッサと装置内部の空気を循環して冷却させるための循環手段である冷却ファンが主発生源として挙げられる。そこで、これら騒音発生源への対策として従来の酸素濃縮器では、吸音材を内面に貼り付けた消音ボックスで騒音発生源を囲み、直接の放射音を低減させる方法が特開昭６０―２００８０４号公報に示されている。さらに、これらの騒音発生源に空気を送り込んだり排出したりするための導管からの空気の圧力変化や汚れに伴う騒音に対しては、騒音抑制のために導管の途中に消音器を取り付けたり、導管を複数回折り曲げて抵抗を持たせて音を下げる方法が特開昭６１―１５５２０４号公報や特開平０２―２１１１７５号公報に示されている。
【０００６】
しかしながら、これらの方法では酸素濃縮器全体のサイズを大きくするばかりでなく、圧力損失も増大することから、前述の効率よく空気を吸着筒に送り込み、かつ排出し、効率よく高濃度酸素を生成するという目的からすれば、好ましい方法ではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題を解決するものであり、在宅で長期間使用する医療機器である吸着型酸素濃縮器の性能と騒音レベルを維持したまま、機器全体を小型にすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記課題に対して鋭意検討した結果、排気導管の構造を改良することにより、騒音レベルを低いレベルで維持したまま、機器全体を小型化できることを見出したものである。
【０００９】
すなわち、本発明によれば、酸素より窒素を選択的に吸着する吸着剤を充填した少なくとも一つの吸着筒と、前記吸着筒へ空気を供給する空気供給手段と、装置内部の空気を循環させる循環手段と、導管を介して装置内部を循環した空気を排気する排気手段を有する酸素濃縮器において、前記導管は、折れ曲がり回数が一回、断面積が１２〜２０ｃｍ^２、全長が３５０〜４５０ｍｍ、そして、内部に貼り付ける吸音材の厚みが５〜２０ｍｍであることを特徴とする酸素濃縮器が提供される。
【００１０】
また、本発明は、前記導管が矩形断面を有する酸素濃縮器を提供するものである。
【００１１】
また、本発明は、前記導管の材質がプラスチックである酸素濃縮器を提供するものである。
【００１２】
また、本発明は、前記吸音材の材質がポリウレタンである酸素濃縮器を提供するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。すなわち、本発明は、酸素より窒素を選択的に吸着する吸着剤を充填した少なくとも一つの吸着筒と、前記吸着筒へ空気を供給する空気供給手段と、装置内部の空気を循環させる循環手段と、導管を介して装置内部を循環した空気を排気する排気手段を有する酸素濃縮器において、前記導管は、折れ曲がり回数が一回、断面積が１２〜２０ｃｍ^２、全長が３５０〜４５０ｍｍ、そして、内部に貼り付ける吸音材の厚みが５〜２０ｍｍであることを特徴とする酸素濃縮器を提供することによって、より低い騒音レベルに排気手段を維持したまま、機器全体のサイズの小型化を実現したものである。
【００１４】
本発明において、酸素より窒素を選択的に吸着する吸着剤を充填した吸着筒としては、１筒式、２筒式のほか、３筒以上の多筒式を用いることもできる。空気供給手段であるコンプレッサとしては、揺動型空気圧縮機が用いられるほか、スクリュ式、ロータリー式、スクロール式などの回転型空気圧縮機が用いられる場合もある。循環手段である冷却ファンとしては、軸流型の冷却ファンやシロッコ型のブロアなどが用いられる。駆動電源は交流であっても直流であってもよい。コンプレッサや冷却ファンからの放射音を抑制するために、木製の箱および金属製やプラスチック製の箱の内部に吸音材を貼り付けたものなどを用いることができ、コンプレッサや冷却ファンはこの箱の中に設置される。
【００１５】
循環手段から空気を排出するための排気手段としての導管の断面形状は、円形、あるいは矩形が用いられる。騒音源である空気供給手段や循環手段で発生した騒音の一部が前記導管を通して外部へ洩れることを低減させ、かつ装置全体の小型化を図るため、本発明では前記導管の折れ曲がり回数は、一回が好ましい。しかしながら、折れ曲がり回数が一回では、騒音レベルの低減は充分ではなく、さらに、この導管に対して次に述べるような工夫が必要であることを本発明者らは見出した。
【００１６】
すなわち、前記導管の断面積は１２ｃｍ^２以上２０ｃｍ^２以下が好ましく、その全長は３５０ｍｍ以上４５０ｍｍ以下が好ましく、そして、その内壁面に貼り付ける吸音材の厚みは５ｍｍ以上２０ｍｍ以下が好ましい。この場合、導管内を流れる気体の圧力損失が大きくなる方向では、循環手段である冷却ファンの能力の大きいものを選定せざるを得なくなり、さらに風切り音が大きくなるため騒音レベルの低減と装置サイズの小型化の両面において好ましくない。前記吸音材の材質は多孔質性のものが好ましく、中でもポリウレタンが特に好ましい。また、導管の材質はＡＢＳ、ＰＰ、ＰＥ、ＰＳ、ＰＢＴ、ＰＥＴ、あるいはこれらにガラス繊維、炭素繊維などを複合したプラスチック材料が特に好ましいが、鉄板、亜鉛鋼板、アルミ板などの金属板や木材を用いることもできる。
【００１７】
ここで、本発明の酸素濃縮器を用いた場合の騒音低減の効果を表１に示す。
【００１８】
【表１】

【００１９】
なお、表１の実施例で使用した酸素濃縮器は、医療用途に供されるものであって、吸着剤としてゼオライトを充填した１２本の吸着筒とこの吸着筒へ空気を供給する揺動型空気圧縮機を具備したものである。また、その酸素濃縮能力としては、最大酸素生成量が３Ｌ／ｍｉｎで、かつ全体の気体容量に対して酸素容量が９０％以上である濃縮酸素ガスを供給することができるものである。また、前記導管は、その材質がＡＢＳ、折れ曲がり回数が１回、矩形形状を有する断面の断面積が１８ｃｍ２、全長４００ｍｍ、そして、内部に貼り付けたポリウレタン製吸音材の厚みは、矩形形状を呈する４面に対して、その内の２面を１５ｍｍ、他の２面を１０ｍｍと５ｍｍにした。
【００２０】
表１より明らかなごとく、従来の折れ曲がり回数が３回と多い導管（比較例１）を有する酸素濃縮器では、騒音レベルは２９．０ｄＢ（Ａ）、装置サイズ８５Ｌと騒音を低減できる代わりに装置サイズが大きかった。しかしながら、本発明の導管を備えた酸素濃縮記でき、騒音レベルを３０．５ｄＢ（Ａ）とわずかに高くなるものの、低いレベルに抑制でき、しかも、その装置サイズは５３Ｌと大幅に小型化できた。このように本発明の酸素濃縮器（実施例）では、低騒音化と装置の小型化の両面で大きな効果を奏する。
【００２１】
なお、本発明の酸素濃縮器（実施例）の導管に係る構成要件の範囲を逸脱する実施例２〜４では、低騒音化と装置の小型化を同時に実現することは困難であった。たとえば、比較例２のように導管の断面積を小さくしたり、比較例３のように導管の全長を長くしたりすると、騒音レベルの低減という面では、３１．０ｄＢ（Ａ）とある程度の効果が認められるものの、装置サイズが５８Ｌと大きくなり、小型化という点から問題がある。
【００２２】
【発明の効果】
以上に述べた本発明により、酸素濃縮器の性能を維持した上で、排気による騒音レベルを低減したままで機器全体を小型化できる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an adsorption-type oxygen concentrator that uses an adsorbent that selectively adsorbs nitrogen over oxygen, selectively removes nitrogen gas from the air, thereby concentrating oxygen in the air and supplying it to a user. .
[0002]
[Prior art]
In recent years, the number of patients suffering from respiratory diseases such as emphysema and chronic bronchitis tends to increase.One of the most effective treatments is oxygen inhalation therapy, in which oxygen-enriched gas is directly supplied from the air. Oxygen concentrators for separation have been developed and are becoming increasingly popular as therapeutic devices for oxygen inhalation therapy because of the convenience of users and ease of maintenance.
[0003]
As such an oxygen concentrator, an adsorption type oxygen concentrator in which one or a plurality of adsorption columns are filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing nitrogen is known. Among them, a pressure using a compressor as an air supply means is known. A variable adsorption type oxygen concentrator is used as an apparatus for home oxygen inhalation therapy.
[0004]
Such an oxygen concentrator has been developed with a view to efficiently generating high-concentration oxygen by sending as much air as possible using a small air supply means. In many cases, it is required that the noise should be low in order to use it during sleep at night.
[0005]
The main sources of noise generated by such an oxygen concentrator are a compressor which is an air supply means for supplying raw material air to the adsorption column and a cooling fan which is a circulation means for circulating and cooling the air inside the apparatus. Sources. Therefore, as a countermeasure against these noise sources, in a conventional oxygen concentrator, a method of surrounding the noise source with a sound deadening box in which a sound absorbing material is stuck on the inner surface and reducing direct radiated sound is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-200804. It is indicated in the gazette. Furthermore, for noise caused by changes in air pressure and dirt from the conduits for sending and discharging air to and from these noise sources, silencers can be installed in the middle of the conduits to suppress noise, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-155204 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 02-212175 disclose a method of lowering the sound by bending and bending a plurality of conduits.
[0006]
However, these methods not only increase the size of the entire oxygen concentrator but also increase the pressure loss, so that the above-mentioned air is efficiently sent to and discharged from the adsorption column, and the high-concentration oxygen is efficiently generated. This is not a preferred method for the purpose.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem, and to reduce the size of the entire device while maintaining the performance and noise level of an adsorption-type oxygen concentrator, which is a medical device used at home for a long period of time.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As a result of diligent studies on the above problem, the present inventor has found that by improving the structure of the exhaust pipe, it is possible to reduce the size of the entire device while maintaining a low noise level.
[0009]
That is, according to the present invention, at least one adsorption column filled with an adsorbent for selectively adsorbing nitrogen from oxygen, air supply means for supplying air to the adsorption column, and circulation for circulating air inside the device Means, and an oxygen concentrator having an exhaust means for exhausting air circulated inside the apparatus via a conduit, wherein the conduit has one bend, a cross-sectional area of 12 to ²⁰ cm ² , a total length of 350 to 450 mm, and An oxygen concentrator is provided, wherein the thickness of the sound absorbing material attached to the inside is 5 to 20 mm.
[0010]
The present invention also provides an oxygen concentrator wherein the conduit has a rectangular cross section.
[0011]
Further, the present invention provides an oxygen concentrator wherein the material of the conduit is plastic.
[0012]
Further, the present invention provides an oxygen concentrator wherein the material of the sound absorbing material is polyurethane.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. That is, the present invention provides at least one adsorption cylinder filled with an adsorbent that selectively adsorbs nitrogen from oxygen, air supply means for supplying air to the adsorption cylinder, and circulation means for circulating air inside the apparatus. An oxygen concentrator having an exhaust means for exhausting air circulated inside the apparatus through a conduit, wherein the conduit has one bend, a cross-sectional area of 12 to ²⁰ cm ² , a total length of 350 to 450 mm, and an internal By providing an oxygen concentrator characterized in that the thickness of the sound-absorbing material attached to the device is 5 to 20 mm, the size of the entire device has been reduced while maintaining the exhaust means at a lower noise level. It is.
[0014]
In the present invention, as an adsorption column filled with an adsorbent that selectively adsorbs nitrogen from oxygen, a single-tube type, a two-tube type, or a multi-tube type of three or more tubes can be used. As the compressor serving as the air supply means, an oscillating air compressor is used, and in some cases, a rotary air compressor such as a screw type, a rotary type, or a scroll type is used. An axial flow type cooling fan, a sirocco type blower, or the like is used as the cooling fan as the circulation means. The drive power supply may be AC or DC. In order to suppress the sound radiation from the compressor and cooling fan, a wooden box or a metal or plastic box with sound absorbing material attached inside can be used. Installed inside.
[0015]
A circular or rectangular cross section is used as a cross-sectional shape of a conduit as an exhaust unit for discharging air from the circulation unit. In order to reduce a part of the noise generated by the air supply means and the circulating means as a noise source to the outside through the conduit and to reduce the size of the entire apparatus, in the present invention, the number of times the conduit is bent is one. Times are preferred. However, the present inventors have found that if the number of bends is one, the noise level is not sufficiently reduced, and furthermore, the conduit needs to be contrived as described below.
[0016]
That is, the cross-sectional area of the conduit is preferably 12 cm ² or more and 20 cm ² or less, the total length is preferably 350 mm or more and 450 mm or less, and the thickness of the sound absorbing material attached to the inner wall surface is preferably 5 mm or more and 20 mm or less. In this case, in the direction in which the pressure loss of the gas flowing in the conduit becomes large, it is necessary to select a cooling fan having a large capacity as a circulating means, and further the wind noise becomes large, so that the noise level is reduced and the device size is reduced. This is not preferable in terms of both miniaturization. The material of the sound absorbing material is preferably porous, and polyurethane is particularly preferable. The material of the conduit is particularly preferably ABS, PP, PE, PS, PBT, PET, or a plastic material in which glass fiber, carbon fiber, or the like is compounded. Metal plates such as iron plates, zinc steel plates, and aluminum plates, and wood materials Can also be used.
[0017]
Here, the effect of noise reduction when the oxygen concentrator of the present invention is used is shown in Table 1.
[0018]
[Table 1]

[0019]
The oxygen concentrator used in the embodiment of Table 1 is used for medical purposes, and includes 12 adsorption tubes filled with zeolite as an adsorbent and a swing type for supplying air to the adsorption tubes. It is equipped with an air compressor. Further, the oxygen enrichment capability is such that it can supply concentrated oxygen gas having a maximum oxygen generation amount of 3 L / min and an oxygen capacity of 90% or more of the entire gas capacity. Further, the conduit is made of ABS, the number of times of bending is one, the cross-sectional area of the rectangular shape is 18 cm2, the total length is 400 mm, and the thickness of the polyurethane sound absorbing material attached inside has a rectangular shape. Of the four surfaces, two of them were 15 mm, and the other two were 10 mm and 5 mm.
[0020]
As is clear from Table 1, in the conventional oxygen concentrator having a conduit having a large number of bends of three (Comparative Example 1), the noise level is 29.0 dB (A), the device size is 85 L, and the device can be reduced. The size was large. However, the oxygen concentration provided with the conduit of the present invention can be performed, and although the noise level is slightly increased to 30.5 dB (A), the noise level can be suppressed to a low level, and the device size can be significantly reduced to 53 L. . As described above, the oxygen concentrator (embodiment) of the present invention has a great effect in both noise reduction and downsizing of the apparatus.
[0021]
In addition, in Examples 2 to 4 that deviate from the range of the constituent requirements related to the conduit of the oxygen concentrator (Example) of the present invention, it was difficult to simultaneously reduce noise and reduce the size of the device. For example, when the cross-sectional area of the conduit is reduced as in Comparative Example 2 or the total length of the conduit is increased as in Comparative Example 3, the effect of reducing the noise level to a certain extent of 31.0 dB (A) is obtained. However, there is a problem in that the size of the device is increased to 58 L, and the size is reduced.
[0022]
【The invention's effect】
According to the present invention described above, while maintaining the performance of the oxygen concentrator, it is possible to reduce the size of the entire apparatus while reducing the noise level due to exhaust.

Claims

At least one adsorption column filled with an adsorbent for selectively adsorbing nitrogen from oxygen, air supply means for supplying air to the adsorption column, circulating means for circulating air inside the device, and a device via a conduit In an oxygen concentrator having an exhaust means for exhausting air circulated inside,
The oxygen concentrator, wherein the conduit has one bend, a cross-sectional area of 12 to ²⁰ cm ² , a total length of 350 to 450 mm, and a thickness of a sound absorbing material to be attached inside is 5 to 20 mm.

The oxygen concentrator of claim 1, wherein said conduit has a rectangular cross section.

The oxygen concentrator according to claim 1, wherein the material of the conduit is plastic.

The oxygen concentrator according to claim 1, wherein the material of the sound absorbing material is polyurethane.