JP2006174897A - Oxygen enricher - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、酸素富化膜ユニットからなる酸素富化手段を用いて得られる、いわゆる酸素富化空気を、使用者に提供する酸素富化機に関するものである。 The present invention relates to an oxygen enricher that provides a user with so-called oxygen enriched air obtained by using an oxygen enrichment means comprising an oxygen enriched membrane unit.
従来のこの種の酸素富化機は、空気中の酸素を濃縮して酸素富化空気を発生させる酸素富化膜ユニットと、前記酸素富化膜ユニットの下流側に接続された真空ポンプと、真空ポンプの下流側に接続され酸素富化空気を吐出する酸素吐出口とを備え、酸素吐出口を使用者の口元にセットして、真空ポンプを運転すると、酸素富化膜ユニット周囲の空気が酸素富化膜ユニットを通して吸引されその時に酸素富化空気が得られ、その酸素富化空気が酸素吐出口から吐出され、使用者は酸素富化空気を吸引する事ができるようになっている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、従来の酸素富化機には、空気中の酸素を濃縮するために不可欠な真空ポンプの有効な振動対策があまり施されていない。酸素富化機は、製品の性質上、就寝時や、テレビを見ながら、或いは読書をしながら使用されるものであるため、製品本体が静音でなければならないのであるが、酸素を濃縮するために不可欠な真空ポンプ自体の振動が大きく、その振動を低減するための対策が非常に困難であった。特に、真空ポンプの回転数は、1000〜3000rpmなど比較的低い回転数であるため、その振動成分は、使用者にとって、特に不快に感じやすい領域でもある。 However, the conventional oxygen enricher does not take much effective vibration countermeasures of the vacuum pump, which is indispensable for concentrating oxygen in the air. Oxygen enrichment machines are used at bedtime, watching TV or reading because of the nature of the product, so the product body must be quiet, but to concentrate oxygen. The vacuum pump itself, which is indispensable for the vibration, has a large vibration, and it has been very difficult to take measures to reduce the vibration. In particular, since the rotation speed of the vacuum pump is a relatively low rotation speed such as 1000 to 3000 rpm, the vibration component is a region that is particularly uncomfortable for the user.
また、使用する真空ポンプの方式も様々であり、製品として流量2.5〜3.0L/minで酸素濃度30%レベルであれば、ダイヤフラム方式のポンプを使用している場合が多い。この場合、ダブルヘッド構造が多く使用されており、ダイヤフラム方式のダブルヘッド構造であれば、振動も比較的小さく、振動対策も比較的容易である。しかしながら、昨今の大流量化、高濃度化、小型、軽量化を満足していくには、小型で真空圧の高いシングルヘッド構造のロッキングピストン方式の真空ポンプの搭載が望ましい。しかしながら、シングルヘッド構造のロッキングピストン方式は、ピストンの揺動による振動が非常に大きいということが最大の欠点であった。 There are also various vacuum pump systems used, and if the product has a flow rate of 2.5 to 3.0 L / min and an oxygen concentration level of 30%, a diaphragm type pump is often used. In this case, a double head structure is often used. If the diaphragm type double head structure is used, vibration is relatively small, and vibration countermeasures are relatively easy. However, in order to satisfy the recent increase in flow rate, concentration, size, and weight, it is desirable to mount a rocking piston type vacuum pump with a single head structure that is small and has a high vacuum pressure. However, the single-head structure rocking piston system has the biggest drawback that the vibration due to the oscillation of the piston is very large.
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、大流量ながら、振動や騒音が極めて小さい酸素富化機を提供することを目的とするものである。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide an oxygen enricher that has extremely low vibration and noise while having a large flow rate.
上記従来の課題を解決するために、本発明の酸素富化機は、本体筐体と、酸素濃度の高い酸素富化空気を生成する酸素富化膜ユニットと、前記酸素富化膜ユニットの下流側に接続され、酸素富化膜ユニット周囲の空気を酸素富化膜ユニット内に吸引するための真空ポンプと、前記酸素富化空気を外部に吐出する吐出口と、前記真空ポンプと前記本体筐体との間で、前記真空ポンプのピストン側及び反ピストン側に配され、前記真空ポンプを保持する複数のバネ部材とを備え、前記真空ポンプのピストン側に配したバネ部材のバネ定数と、反ピストン側に配したバネ部材のバネ定数とを異なるものとしたもので、例えば、シングルヘッドの真空ポンプの振動幅が大きなピストン側に、バネ定数の大きなバネ部材を、振動幅の小さな反ピストン側にバネ定数の小さなバネ部材を配置することで、本体全体の振動を効率的に低減することができる。 In order to solve the above conventional problems, an oxygen enricher of the present invention includes a main body casing, an oxygen enriched membrane unit that generates oxygen enriched air having a high oxygen concentration, and a downstream of the oxygen enriched membrane unit. A vacuum pump for sucking air around the oxygen-enriched membrane unit into the oxygen-enriched membrane unit, a discharge port for discharging the oxygen-enriched air to the outside, the vacuum pump, and the main body casing A spring constant of a spring member arranged on the piston side of the vacuum pump, and a plurality of spring members arranged on the piston side and the anti-piston side of the vacuum pump, and holding the vacuum pump; The spring constant of the spring member arranged on the anti-piston side is different. For example, a spring member with a large spring constant is placed on the piston side where the vibration width of the single-head vacuum pump is large, and the anti-piston with a small vibration width. ~ side By placing a small spring members spring constant, it is possible to reduce the vibration of the entire body efficiently.
本発明の酸素富化機は、真空ポンプの保持に工夫を施して、酸素富化機本体の振動、騒音を極めて小さくできるものである。 The oxygen enricher of the present invention can be extremely reduced in vibration and noise of the oxygen enricher body by devising the holding of the vacuum pump.
第1の発明は、本体筐体と、酸素濃度の高い酸素富化空気を生成する酸素富化膜ユニットと、前記酸素富化膜ユニットの下流側に接続され、酸素富化膜ユニット周囲の空気を酸素富化膜ユニット内に吸引するための真空ポンプと、前記酸素富化空気を外部に吐出する吐出口と、前記真空ポンプと前記本体筐体との間で、前記真空ポンプのピストン側及び反ピストン側に配され、前記真空ポンプを保持する複数のバネ部材とを備え、前記真空ポンプのピストン側に配したバネ部材のバネ定数と、反ピストン側に配したバネ部材のバネ定数とを異なるものとしたもので、例えば、シングルヘッドの真空ポンプの振動幅が大きなピストン側に、バネ定数の大きなバネ部材を、振動幅の小さな反ピストン側にバネ定数の小さなバネ部材を配置することで、本体全体の振動を効率的に低減することができる。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a main body housing, an oxygen-enriched membrane unit that generates oxygen-enriched air having a high oxygen concentration, and an air around the oxygen-enriched membrane unit connected to the downstream side of the oxygen-enriched membrane unit. Between the vacuum pump and the body housing, a vacuum pump for sucking the oxygen-enriched membrane unit into the oxygen-enriched membrane unit, a discharge port for discharging the oxygen-enriched air to the outside, A plurality of spring members arranged on the anti-piston side and holding the vacuum pump, and a spring constant of the spring member arranged on the piston side of the vacuum pump and a spring constant of the spring member arranged on the anti-piston side For example, a spring member with a large spring constant is arranged on the piston side with a large vibration width of a single-head vacuum pump, and a spring member with a small spring constant is arranged on the non-piston side with a small vibration width. , It is possible to reduce the vibration of the entire body efficiently.
第2の発明は、特に、第1の発明の真空ポンプのピストン側に配したバネ部材のバネ定数を、反ピストン側に配したバネ部材のバネ定数よりも大きくしたもので、製品本体の振動を確実に低減することができる。 In the second invention, in particular, the spring constant of the spring member arranged on the piston side of the vacuum pump of the first invention is made larger than the spring constant of the spring member arranged on the anti-piston side. Can be reliably reduced.
第3の発明は、特に、第1又は第2の発明の真空ポンプと本体筐体との間に、ゴム質状の軟質材を介在させたもので、本体転倒時などに加わる大きな衝撃でバネ部材が変形したり、外れたりするのを防止することができる。 In the third invention, in particular, a rubber-like soft material is interposed between the vacuum pump of the first or second invention and the main body casing, and the spring is applied with a large impact applied when the main body falls. It is possible to prevent the member from being deformed or detached.
第4の発明は、特に、第1〜第3のいずれか1つの発明の真空ポンプを、シングルヘッドのロッキングピストン方式としたもので、小型で真空圧も高いという長所を生かし、ピストンの揺動による振動が非常に大きいという短所を、その保持方法により補って、酸素富化機の大流量化、小型、軽量化等を実現できる。 In the fourth aspect of the invention, in particular, the vacuum pump of any one of the first to third aspects is a single-head rocking piston system, which takes advantage of the small size and high vacuum pressure, and the piston swings. The shortage of vibration caused by the above can be compensated for by the holding method, so that the oxygen enricher can have a large flow rate, a small size, a light weight, and the like.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
以下、本発明の第1の実施の形態について図1〜図10をもとに説明を行う。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1〜5において、酸素富化機本体1(以下、「本体1」と称す)の内部には、後述の吸気手段26で本体1内に吸引される空気の酸素の濃度を高め、いわゆる酸素富化空気を生成する酸素富化手段である酸素富化膜ユニット35が内設されている。空気が酸素富化膜ユニット35を通過することで、その空気の酸素濃度が、通過前の通常の21%(窒素約79%)から、約30%(窒素約70%)に高められる。
1 to 5, the oxygen enricher main body 1 (hereinafter referred to as “
また、本体1の内部には、本体1の背面に設けた吸気口3から前記本体1内に外気を吸引し、酸素富化膜ユニット35に送る吸気手段26が設けられ、酸素富化膜ユニット35を構成する酸素富化膜(図示せず)を通過しない空気は、本体1の背面に設けた排気口4から外部へ排出する。
Further, inside the
5は、酸素富化膜ユニット35の下流側と配管部材5aを介して連通接続された吸気口(図示せず)を有し、本体1内に吸引した空気の一部を、酸素富化膜ユニット35の酸素富化膜を通過させる吸引手段となる真空ポンプで、その排気口(図示せず)は、本体1の上面に設けられた吐出口6と、配管部材6aを介して連結され、さらに前記吐出口6に連結された酸素富化空気吐出手段7に酸素富化された空気を送り込んでおり、前記真空ポンプ5及び前記吸気手段26は、本体1内に配され基板10からなる制御手段(図示せず)によって運転が制御されている。
5 has an intake port (not shown) connected in communication with the downstream side of the oxygen-enriched
前記酸素富化空気吐出手段7は、軟体からなるチューブ12と、結露した水を貯蔵するためのカプセル13を経由してマウス9から使用者の口元(図示せず)に酸素富化空気を供給している。マウス9は、使用者の耳、首元、頭などに掛けられるヘッドセット8に、傾動、回動自在に設けられ、使用者の口元に容易に位置決めできるようになっている。
The oxygen-enriched air discharge means 7 supplies oxygen-enriched air from a mouse 9 to a user's mouth (not shown) via a
本実施の形態の特徴としては、真空ポンプ5は、小型・軽量で比較的高流量を得ることができるシングルヘッド構造のロッキングピストン式のもので、真空ポンプ5の保持については、図8に示すように真空ポンプ5の底面に保持板30を固定し、本体筐体42の底を形成する底板2と前記保持板30との間にバネ性を有するバネ部材31、32を設け保持している。更に、真空ポンプ5のピストン側に設置されたバネ部材32と反ピストン側に設置されたバネ部材31とでバネ定数が異なっている。
As a feature of the present embodiment, the
次に上記構成に基づく酸素富化機の動作、作用について説明する。 Next, the operation and action of the oxygen enricher based on the above configuration will be described.
真空ポンプ5は、上記の様に、シングルヘッド構造のロッキングピストン式のものを使用しているため、小型・軽量で且つ高流量であるものの、振動が非常に大きい。特に図3に示すように、シングルヘッド構造であることから、真空ポンプ5内に配されたモータ部40の片側の軸41に、上下方向に揺動するピストンロッド34が接続されており、ピストンロッド34が上下方向に揺動することにより、シリンダ33内では吸引・排気が繰り返されるものである。
Since the
このとき、ピストンロッド34が揺動運動を行うピストン部近傍の振動は必然的に大きくなり、逆に反ピストン側はピストン側と比較して振動は小さくなる。真空ポンプ5の振動を本体1に伝達させないために、バネ性の材料で保持する方法は一般的に知られているが、上述のようにシングルヘッド構造のロッキングピストン式の真空ポンプ5を保持する場合においては、ピストン側と反ピストン側で同じバネ定数のバネ部材で保持すると、振動をうまく抑え込むことができないので、本実施の形態では、ピストン側のバネ部材32と反ピストン側のバネ部材31とでバネ定数を異なる設定とするものである。すなわち、振動の大きいピストン側には、バネ定数の大きなバネ部材32を、振動の小さい反ピストン側にバネ定数の小さなバネ部材31を配するなどして、それぞれにマッチしたバネ定数を選定することで、真空ポンプ5の振動伝達をより少なくし、低振動の酸素富化機を提供することができる。
At this time, the vibration in the vicinity of the piston portion where the
また、上述では、バネ部材31、32での保持を真空ポンプ5の底面で保持する構成で説明を行ってきたが、図6、7に示すように、真空ポンプ5の底面部では保持を行わず、本体1内部の本体筐体42と真空ポンプ5を、バネ定数の異なるピストン側のバネ部材32と反ピストン側のバネ部材31とで吊るした状態で保持することで、真空ポンプ5の底面を保持するよりも、本体1への振動の伝達をより少なくし、より低振動の酸素富化機を提供することが可能となる。
In the above description, the
又、前述の図6、7のように、真空ポンプ5をバネ部材31、32で吊るした状態で保持する場合は、仮に本体1が転倒した場合にもバネ材31,32が外れる可能性は少ないが、図3、4で示したように、真空ポンプ5の底面をバネ部材31、32で保持した場合には、バネ部材31、32が外れる可能性が大きい。これを解決する方法として、図8に示すように、保持板30と底板2にそれぞれ保持板固定穴37と底板固定穴38を設け、前記保持板固定穴37と底板固定穴38にゴム質状の軟質材としてゴム部材36を接続することで、本体1が仮に激しく転倒した場合においても、保持板30と底板2の位置ずれをゴム部材36が一定程度保持するため、バネ部材31、32が外れるのを防止することができる。
6 and 7, when the
しかしながら前述の対策では、バネ部材31、32に対してゴム部材36を介しての振動の伝達が大きく、本体1の振動が若干アップしてしまう課題がある。これを解決するための方法として図9に示すように、例えば底板2の底板固定穴38の径をゴム部材36の径に対して大きく設定し(隙間Aを設ける)、通常本体1が略平面状の床などに載置されている場合には、ゴム部材36が底板2に接触することないため本体1への振動の伝達をより抑えることができ、本体1が所定の角度以上に左右、又は前後に傾いた時や、あるいは転倒した場合にのみ、ゴム部材36が底板2に接触することになり、転倒時などの際にバネ部材31、32が外れるのを防止することができる。
However, in the above-described countermeasure, there is a problem that vibration is transmitted to the
また本体1への振動の伝達をより少なくするために、図10に示すように、真空ポンプ5の吸気口(図示せず)及び/又は排気口(図示せず)と配管部材5a、6aとの接続部に、ジャバラ状の軟質材からなる部材であるジャバラ配管部材39を介して配管することにより、真空ポンプ5で発生した振動の、本体1への伝達を軽減する事ができる。
In order to reduce the transmission of vibrations to the
なお、軟質材からなる部材を真空ポンプ5の吸気口、排気口と配管部材5a、6aとの接続部に設ける代わりに、配管部材5a、6aの途中に介在させても良い。
Instead of providing a member made of a soft material at the connection between the intake port and the exhaust port of the
本発明にかかる酸素富化機は、小型・軽量で且つ高流量ながら、非常に低振動、低騒音なので、特に低振動、低騒音を必要とする、例えば病院、寝室専用の酸素富化機にも広く適用できる。 Since the oxygen enricher according to the present invention is small, light and has a high flow rate, it has very low vibration and low noise. Therefore, the oxygen enricher particularly needs low vibration and low noise. Is also widely applicable.
1 本体
2 底板
5 真空ポンプ(吸引手段)
6 吐出口
7 酸素富化空気吐出手段
30 保持板
31 バネ部材(反ピストン側)
32 バネ部材(ピストン側)
33 シリンダ
34 ピストンロッド
35 酸素富化膜ユニット
36 ゴム部材(軟質材)
37 保持板固定穴
38 底板固定穴
39 ジャバラ配管部材(部材)
42 本体筐体
1
6 Discharge
32 Spring member (piston side)
33
37 Holding
42 Main unit housing
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