JP2006233863A - Compressor, vacuum pump and oxygen condenser - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば酸素より窒素を優先的に吸着する吸着剤を用い、圧力変動吸着法等により高濃度の酸素を患者等に供給する酸素濃縮器、及びその酸素濃縮器などに用いることができるコンプレッサや真空ポンプに関するものである。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used, for example, in an oxygen concentrator that uses an adsorbent that preferentially adsorbs nitrogen over oxygen and supplies high-concentration oxygen to a patient or the like by a pressure fluctuation adsorption method, and the oxygen concentrator. It relates to compressors and vacuum pumps.
従来より、例えば呼吸器疾患に苦しむ状患者等に、高濃度の酸素を供給することができる装置として、医療用の酸素濃縮器が、在宅酸素療法などに使用されている。
この種の酸素濃縮器としては、酸素選択透過膜を用いた膜型酸素濃縮器や、窒素又は酸素を選択吸着して得られる吸着型酸素濃縮器などがあり、吸着型酸素濃縮器としては、コンプレッサを用いた圧力変動吸着型の酸素濃縮器が知られている。
Conventionally, a medical oxygen concentrator has been used for home oxygen therapy or the like as a device capable of supplying a high concentration of oxygen to a patient suffering from a respiratory disease, for example.
As this type of oxygen concentrator, there are a membrane type oxygen concentrator using an oxygen selective permeable membrane, an adsorption type oxygen concentrator obtained by selective adsorption of nitrogen or oxygen, and the adsorption type oxygen concentrator, A pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator using a compressor is known.
この圧力変動吸着型酸素濃縮器では、酸素より窒素を優先的に吸着する吸着剤を充填した吸着筒を用いて、酸素濃縮を行っている。具体的には、コンプレッサによって吸着筒に空気を供給して筒内を加圧状態にすることにより、空気中の窒素を吸着剤に吸着させ、酸素を濃縮して取り出す吸着行程と、吸着筒を大気開放して減圧することにより、吸着剤から吸着窒素を脱離させて吸着剤を再生する脱着工程(再生行程:排気行程)とを、交互又は順次繰り返し、連続的に酸素濃縮ガスを生成している。 In this pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator, oxygen concentration is performed using an adsorption cylinder filled with an adsorbent that preferentially adsorbs nitrogen over oxygen. Specifically, by supplying air to the adsorption cylinder by a compressor to make the inside of the cylinder pressurized, an adsorption process in which nitrogen in the air is adsorbed on the adsorbent and oxygen is concentrated and the adsorption cylinder is removed. By releasing the atmosphere and reducing the pressure, the desorption process (regeneration process: exhaust process) in which the adsorbent nitrogen is desorbed from the adsorbent and regenerated is repeated alternately or sequentially to produce oxygen-enriched gas continuously. ing.
上述した圧力変動吸着型酸素濃縮器のコンプレッサに用いるモータとしては、インダクション(誘導)モータが主流であり、モータの両軸にピストンを配置し、更にその両先端にモータ冷却用ファンが取り付けられた構造のコンプレッサが採用されてきたが、近年では、低消費電力化、小型化、静音化の要求から、モータにDCブレシレスモータを採用し、片側にピストンが対向した形で配置されたコンプレッサが登場してきた。
上述したDCブラシレスモータを用いたコンプレッサでは、従来のインダクションモータを用いたコンプレッサに比べ、モータ冷却用ファンがない他、静音化のためのケーシングが開放的な構造となっていない。更に、ピストンを収容するヘッド部分とピストンを駆動する駆動機構を収容するケーシングの連結部、或いはケーシングとモータのハウジングの連結部が、伝熱し易い構造になっていないために、局所的に高温になり易く、機構部品の寿命が低下していた。 The compressor using the DC brushless motor described above does not have a motor cooling fan and does not have an open casing for noise reduction, as compared with a compressor using a conventional induction motor. Furthermore, since the connecting part of the casing that houses the piston and the drive mechanism that drives the piston, or the connecting part of the casing and the motor housing is not structured to easily transfer heat, the temperature is locally increased. It was easy to become, and the lifetime of the mechanism component had fallen.
また、コンプレッサのヘッドから発生する圧縮熱や摩擦熱による高温の熱やモータからの発熱により、ケーシング内部に熱が蓄積し、モータとコンプレッサのケーシングを連結する部分に歪みが生じ、モータの軸ぶれが生じることがあった。この軸ぶれが生ずるとモータのベアリングに偏加重がかかり、ベアリングの故障や異音が発生するという問題があった。 Also, high-temperature heat generated by the compressor head, frictional heat, and heat generated from the motor cause heat to accumulate inside the casing, causing distortion in the portion connecting the motor and the compressor casing, resulting in shaft shake of the motor. Sometimes occurred. When this shaft runout occurs, an uneven load is applied to the bearing of the motor, and there is a problem that a bearing failure or abnormal noise occurs.
更に、DCブラシレスモータでは、ロータ(回転子)が一般的に永久磁石により構成されているため、温度が上昇するにつれて、減磁する方向に働く。そのため、高温になるほど、モータとしての性能が低下することになる。 Furthermore, in a DC brushless motor, since the rotor (rotor) is generally composed of permanent magnets, it works in the direction of demagnetization as the temperature rises. For this reason, the higher the temperature, the lower the performance as a motor.
これら問題は、酸素濃縮器として、酸素濃度の低下や騒音原因となるので、その改善が望まれていた。
また、図9に示す様に、従来のコンプレッサ301では、ヘッド303のシリンダ305とコンプレッサ301のケーシング307とが、その肉薄の先端で結合している構造のため、シリンダ305周辺からの放熱性が悪いという問題があった。このため、コンプレッサ301のシリンダ305内部に熱が集中し、ピストン309の先端のカップパッキン311が高熱にさらされるため、カップパッキン311の摩耗が促進され、寿命が短くなるという問題があった。このことは、直接に酸素濃縮器の寿命につながるので、その対策が必要である。
Since these problems cause a decrease in oxygen concentration and noise as an oxygen concentrator, improvement thereof has been desired.
Further, as shown in FIG. 9, the
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、放熱性に優れ、装置の性能を向上できるコンプレッサ、真空ポンプ、及び酸素濃縮器を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a compressor, a vacuum pump, and an oxygen concentrator that are excellent in heat dissipation and can improve the performance of the apparatus.
(1)請求項1の発明は、ピストンを収容するヘッドと、モータのハウジングと、前記モータの駆動軸によって前記ピストンを駆動するための駆動機構を収容するコンプレッサのケーシングと、を備えたコンプレッサにおいて、前記ヘッドと前記ハウジングと前記ケーシングとを金属により構成し、前記ヘッドと前記ケーシングとが密着する第1連結部にて、前記ヘッドの前記第1連結部側の端面の面積を前記ヘッドの側壁の断面積より大きく設定するとともに、前記ハウジングと前記ケーシングとが密着する第2連結部にて、前記ハウジングの前記第2連結部側の端面の面積を前記ハウジングの側壁の断面積より大きく設定したことを特徴とする。 (1) A first aspect of the present invention relates to a compressor including a head that houses a piston, a housing of a motor, and a casing of a compressor that houses a drive mechanism for driving the piston by a drive shaft of the motor. The head, the housing, and the casing are made of metal, and the area of the end surface of the head on the first connection portion side is defined as the side wall of the head at the first connection portion where the head and the casing are in close contact with each other. And the area of the end surface of the housing on the second connection portion side is set to be larger than the cross-sectional area of the side wall of the housing at the second connection portion where the housing and the casing are in close contact with each other. It is characterized by that.
本発明のコンプレッサは、ヘッドやハウジングやケーシングは金属製であり、しかも、ヘッドやモータのハウジングが、従来より大きな面積にて駆動機構のケーシングに密着しているので、放熱性(伝熱性)が優れている。 In the compressor of the present invention, the head, the housing, and the casing are made of metal, and the housing of the head and the motor is in close contact with the casing of the drive mechanism in a larger area than before, so that heat dissipation (heat transfer) is achieved. Are better.
特に、ヘッドは圧縮熱や摩擦熱により温度が高くなるが、本発明では、その熱を効率よくケーシング側に放出することができる。また、モータの駆動時の熱も、効率よくケーシング側に放出することができる。 In particular, the temperature of the head increases due to compression heat and frictional heat, but in the present invention, the heat can be efficiently released to the casing side. Further, heat at the time of driving the motor can also be efficiently released to the casing side.
従って、従来の様に、ヘッド部分やモータから発生する熱がケーシング内部に蓄積することによる熱歪みが原因であったモータの軸ぶれを抑制することができ、軸ぶれによるベアリングの故障や異音を防止できる。更に、モータの永久磁石の減磁を抑制できるので、モータとしての性能低下も抑制できる。また、ヘッドにおける放熱性が高いので、ピストンの先端のカップパッキンが高熱になり難く、よって、カップパッキンの摩耗が抑制されるので、寿命が長くなるという効果がある。 Therefore, as in the prior art, it is possible to suppress the motor shaft runout caused by the thermal distortion caused by the heat generated from the head part and the motor being accumulated in the casing. Can be prevented. Furthermore, since the demagnetization of the permanent magnet of the motor can be suppressed, the performance degradation as a motor can also be suppressed. Moreover, since the heat dissipation in the head is high, the cup packing at the tip of the piston is unlikely to become hot, and therefore wear of the cup packing is suppressed, so that there is an effect that the life is extended.
尚、前記側壁の断面積とは、ケーシングに密着する端面に平行であって、端面の面積よりも断面が小さな箇所の断面積である(以下同様)。
また、前記ヘッドとしては、例えば中央部分(又は中央部分の下方)に配置されたモータにより駆動される左右一対のピストンを備えたヘッドが挙げられる(以下同様)。
The cross-sectional area of the side wall is a cross-sectional area of a portion that is parallel to the end face that is in close contact with the casing and has a smaller cross section than the end face area (the same applies hereinafter).
Moreover, as said head, the head provided with the left-right paired piston driven by the motor arrange | positioned at the center part (or the lower part of a center part) is mentioned, for example.
(2)請求項2の発明は、前記密着する互いの表面が、機械仕上面であることを特徴とする。
本発明では、密着する互いの表面(ヘッドとケーシングとの密着面と、ケーシングとハウジングとの密着面)が、機械仕上面であるので、密着性が高く、一層放熱性に優れている。
(2) The invention of claim 2 is characterized in that the surfaces to be in close contact with each other are mechanically finished surfaces.
In the present invention, since the close contact surfaces (the contact surface between the head and the casing and the contact surface between the casing and the housing) are mechanically finished surfaces, the adhesion is high and the heat dissipation is further improved.
(3)請求項3の発明は、前記コンプレッサとして機能する前記ピストン及びヘッドに加え、真空ポンプとして機能する前記ピストン及びヘッドを備えたことを特徴とする。
本発明は、コンプレッサ(圧縮ポンプ)として機能する構成だけでなく、真空ポンプとして機能する構成も備えたものである。
(3) The invention of
The present invention includes not only a configuration that functions as a compressor (compression pump) but also a configuration that functions as a vacuum pump.
この様な構成では、例えば酸素濃縮器に用いる場合には、コンプレッサにて吸着筒に加圧した空気を送ることができ、真空ポンプにて、吸着筒を大気圧以下の状態にして、吸着剤から窒素や水分等を効果的に離脱させることができる。 In such a configuration, for example, when used in an oxygen concentrator, air that has been pressurized to the adsorption cylinder by a compressor can be sent, and the adsorption cylinder is brought to a state below atmospheric pressure by a vacuum pump. Nitrogen, moisture, etc. can be effectively removed from the water.
(4)請求項4の発明は、前記ヘッドと前記ハウジングと前記ケーシングとはアルミダイキャスト製であることを特徴とする。
本発明のコンプレッサは、アルミダイキャスト製であるので、放熱性に優れている。
(4) The invention of claim 4 is characterized in that the head, the housing, and the casing are made of aluminum die casting.
Since the compressor of the present invention is made of aluminum die cast, it has excellent heat dissipation.
(5)請求項5の発明は、前記ハウジングの外周部に、放熱フィンを備えたことを特徴とする。
これにより、一層放熱性が向上する。
(5) The invention of claim 5 is characterized in that a heat radiating fin is provided on the outer periphery of the housing.
Thereby, heat dissipation improves further.
(6)請求項6の発明は、前記モータは、DCブラシレスモータであることを特徴とする。
本発明は、モータの種類を例示したものである。これにより、コンプレッサの軽量化や小型化や低電力化を図ることができる。
(6) The invention of claim 6 is characterized in that the motor is a DC brushless motor.
The present invention exemplifies types of motors. As a result, the compressor can be reduced in weight, size, and power consumption.
(7)請求項7の発明は、ピストンを収容するヘッドと、モータのハウジングと、前記モータの駆動軸によって前記ピストンを駆動するための駆動機構を収容する真空ポンプのケーシングと、を備えた真空ポンプにおいて、前記ヘッドと前記ハウジングと前記ケーシングとを金属により構成し、前記ヘッドと前記ケーシングとが密着する第1連結部にて、前記ヘッドの前記第1連結部側の端面の面積を前記ヘッドの側壁の断面積より大きく設定するとともに、前記ハウジングと前記ケーシングとが密着する第2連結部にて、前記ハウジングの前記第2連結部側の端面の面積を前記ハウジングの側壁の断面積より大きく設定したことを特徴とする。 (7) The invention of claim 7 is a vacuum comprising: a head that houses a piston; a housing of a motor; and a casing of a vacuum pump that houses a drive mechanism for driving the piston by a drive shaft of the motor. In the pump, the head, the housing, and the casing are made of metal, and an area of an end surface of the head on the first connection portion side is determined by a first connection portion where the head and the casing are in close contact with each other. And the area of the end surface of the housing on the second connection portion side is larger than the cross-sectional area of the side wall of the housing at the second connection portion where the housing and the casing are in close contact with each other. It is characterized by setting.
本発明の真空ポンプは、ヘッドやハウジングやケーシングは金属製であり、しかも、ヘッドやモータのハウジングが、従来より大きな面積にて駆動機構のケーシングに密着しているので、放熱性(伝熱性)が優れている。 In the vacuum pump of the present invention, the head, the housing, and the casing are made of metal, and the housing of the head and the motor is in close contact with the casing of the drive mechanism in a larger area than before. Is excellent.
特に、ヘッドは圧縮熱や摩擦熱により温度が高くなるが、本発明では、その熱を効率よくケーシング側に放出することができる。また、モータの駆動時の熱も、効率よくケーシング側に放出することができる。 In particular, the temperature of the head increases due to compression heat and frictional heat, but in the present invention, the heat can be efficiently released to the casing side. Further, heat at the time of driving the motor can also be efficiently released to the casing side.
従って、従来の様に、ヘッド部分やモータから発生する熱がケーシング内部に蓄積することによる熱歪みが原因であったモータの軸ぶれを抑制することができ、軸ぶれによるベアリングの故障や異音を防止できる。更に、モータの永久磁石の減磁を抑制できるので、モータとしての性能低下も抑制できる。また、ヘッドにおける放熱性が高いので、ピストンの先端のカップパッキンが高熱になり難く、よって、カップパッキンの摩耗が抑制されるので、寿命が長くなるという効果がある。 Therefore, as in the prior art, it is possible to suppress the motor shaft runout caused by the thermal distortion caused by the heat generated from the head part and the motor being accumulated in the casing. Can be prevented. Furthermore, since the demagnetization of the permanent magnet of the motor can be suppressed, the performance degradation as a motor can also be suppressed. Moreover, since the heat dissipation in the head is high, the cup packing at the tip of the piston is unlikely to become hot, and therefore wear of the cup packing is suppressed, so that there is an effect that the life is extended.
(8)請求項8の発明は、前記密着する互いの表面が、機械仕上面であることを特徴とする。
本発明では、密着する互いの表面(ヘッドとケーシングとの密着面と、ケーシングとハウジングとの密着面)が、機械仕上面であるので、密着性が高く、一層放熱性に優れている。
(8) The invention of claim 8 is characterized in that the surfaces to be in close contact with each other are mechanically finished surfaces.
In the present invention, since the close contact surfaces (the contact surface between the head and the casing and the contact surface between the casing and the housing) are mechanically finished surfaces, the adhesion is high and the heat dissipation is further improved.
(9)請求項9の発明は、前記ヘッドと前記ハウジングと前記ケーシングとはアルミダイキャスト製であることを特徴とする。
本発明の真空ポンプは、アルミダイキャスト製であるので、放熱性に優れている。
(9) The invention of
Since the vacuum pump of the present invention is made of aluminum die cast, it has excellent heat dissipation.
(10)請求項10の発明は、前記ハウジングの外周部に、放熱フィンを備えたことを特徴とする。
これにより、一層放熱性が向上する。
(10) The invention of claim 10 is characterized in that a heat radiating fin is provided on the outer periphery of the housing.
Thereby, heat dissipation improves further.
(11)請求項11の発明は、モータは、DCブラシレスモータであることを特徴とする。
本発明は、モータの種類を例示したものである。これにより、コンプレッサの軽量化や小型化や低電力化を図ることができる。
(11) The invention of
The present invention exemplifies types of motors. As a result, the compressor can be reduced in weight, size, and power consumption.
(12)請求項12の発明は、請求項1〜6のいずれかに記載のコンプレッサ、又は請求項7〜11のいずれかに記載の真空ポンプを備えたことを特徴とする。
本発明の酸素濃縮器では、上述した構成のコンプレッサや真空ポンプを用いるので、生成する酸素濃度の低下を防止でき、また、騒音を低減することができ、更に、酸素濃縮器の寿命を伸ばすことができる。
(12) The invention of claim 12 includes the compressor according to any one of
In the oxygen concentrator of the present invention, since the compressor and the vacuum pump having the above-described configuration are used, it is possible to prevent a decrease in the generated oxygen concentration, reduce noise, and further extend the life of the oxygen concentrator. Can do.
尚、上述した酸素濃縮器としては、例えば酸素より窒素を優先的に吸着する吸着剤を充填した少なくとも1個の吸着筒と、吸着筒に空気を圧縮して供給する空気供給手段と、吸着筒内の圧力の加減圧を制御する加減圧切換手段と、を備え、空気から酸素濃縮ガスを生成する圧力変動吸着型の酸素濃縮器を採用できる。 The oxygen concentrator described above includes, for example, at least one adsorption cylinder filled with an adsorbent that preferentially adsorbs nitrogen over oxygen, air supply means that compresses and supplies air to the adsorption cylinder, and an adsorption cylinder A pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator that generates an oxygen-enriched gas from air.
次に、本発明の最良の形態の例(実施例)について説明する。 Next, an example (example) of the best mode of the present invention will be described.
本実施例では、空気中から、例えば窒素吸着剤としてゼオライト(以下吸着剤と記す)を用いて窒素を吸着して除去することにより、酸素を濃縮し、この高濃度の酸素を含む製品ガス(以下酸素濃縮ガスと記す)を、患者に対して供給する圧力変動吸着型の医療用酸素濃縮器(以下酸素濃縮器と記す)を例に挙げる。 In this embodiment, oxygen is concentrated from the air by adsorbing and removing nitrogen using, for example, zeolite (hereinafter referred to as an adsorbent) as a nitrogen adsorbent, and a product gas containing this high-concentration oxygen ( An example is a pressure fluctuation adsorption type medical oxygen concentrator (hereinafter referred to as an oxygen concentrator) supplied to a patient.
a)まず、本実施例の酸素濃縮器の構成について説明する。
本実施例の酸素濃縮器は、略直方体の筐体内に、以下に示す様な酸素濃縮のための各構成が配置されている。
a) First, the configuration of the oxygen concentrator of this embodiment will be described.
In the oxygen concentrator of the present embodiment, each component for oxygen concentration as shown below is arranged in a substantially rectangular parallelepiped housing.
具体的には、図1に示す様に、酸素濃縮器1には、空気を外部から導入する酸素取入口11から、空気の流路に沿って、上流側より、防塵フィルタ13と、防塵フィルタより目の細かい吸気フィルタ15と、空気の圧縮を行うコンプレッサ17とを備えており、コンプレッサ17の近傍にはコンプレッサ17を冷却する一対の冷却ファン19、21が配置されている。
Specifically, as shown in FIG. 1, the
前記コンプレッサ17の下流には、吸着筒27、29に加圧空気を供給する第1供給弁23及び第2供給弁25と、吸着剤を充填した一対の吸着筒(第1吸着筒27、第2吸着筒29)とが設けられている。また、各供給弁23、25と各吸着筒27、29との間の流路31、33から分離した流路(分岐流路35、37)には、吸着筒27、29から排気を行う第1排気弁39及び第2排気弁41が設けられ、窒素を排気する排気路43に接続されている。尚、排気路43にはサイレンサ45が設けられている。
Downstream of the
更に、前記一対の吸着筒27、29の下流側には、両吸着筒27、29間を連通する連通路47と、連通路47に設けられて両吸着筒27、29間の圧力を調節する二方弁(パージ弁)49と、その両端に設けられた径が同一のオリフィス51、53と、酸素濃縮ガスの逆流を防止する一対の逆止弁55、57とが設けられている。また、それらの流路が合流する下流側には、酸素濃縮ガスを溜める製品タンク59と、酸素濃縮ガスの圧力を調節する圧力調整器(レギュレータ)61と、酸素濃縮ガスの流量を設定する流量設定器63とが設けられ、加湿器64を介して酸素濃縮ガスを外部に供給する酸素出口65に接続されている。
Further, on the downstream side of the pair of
b)次に、コンプレッサ17等の配置について説明する。
図2に示す様に、酸素濃縮器1の内部は、吸音材である木材の隔壁69により、大きく前方の区画K1と後方の区画K2と下方の区画K3とに区分されている。
b) Next, the arrangement of the
As shown in FIG. 2, the interior of the
このうち、前方の区画K1には、両吸着筒27、29や製品タンク59などが配置されている。また、後方の区画K2には、図3に示す様に、金属製の略直方体のケース71が配置され、それによって板金室67が形成されている。この板金室67は、仕切板71により上部室73と下部室75とに区分されている。
Among these, both
前記上部室73には、吸気フィルタ15と、吸気フィルタ15に連通する吸気室77と、吸気室77からの空気をコンプレッサ17に供給する第1空気配管79と、コンプレッサ17からの圧縮空気を吸着筒27、29に供給する第2空気配管81と、冷却ファン19、21などが配置されている。
The
一方、下部室73には、コンプレッサ17が配置されている。このコンプレッサ17の左右のヘッド83、85には、前記第1空気配管79から左右に分岐した(コンプレッサ17に空気を供給するための)分岐空気配管87、89が接続されるとともに、前記第2空気配管81から左右に分岐した(吸着筒27、29に圧縮空気を供給するための)分岐空気配管91、93が接続されている。尚、コンプレッサ17は、底部側の四箇所にて制振ばね101〜107により振動可能に支持されている。
On the other hand, the
c)次に、本実施例の要部であるコンプレッサ17の構成について説明する。
コンプレッサ17は、図4に示す様に、側面から見て略T字状であり、下部には、コンプレッサ17を駆動するモータ(DCブラシレスモータ)113を収容するハウジング115を備え、上部の中央には、モータ113の駆動軸(回転軸)117や偏芯軸(カム)119や左右のコンロッド121、123等の(ピストン125、127を駆動するための)駆動機構129を収容するケーシング131を備え、ケーシング131の左右には、ピストン125、127が摺動するシリンダ133、135を有するヘッド83、85を備えている。
c) Next, the structure of the
As shown in FIG. 4, the
このコンプレッサ17では、モータ113の駆動軸117は垂直であり、駆動軸117と直交する様に(即ち水平に)コンロッド121、123等が配置されている。尚、左右のピストン125、127は、一方が空気を圧縮する場合には他方が排気を行うように移動する。即ち、一方のピストン125が例えば左方向移動する場合には、他方のピストン127も同じ方向に移動する。
In the
また、図5に示す様に、左右のヘッド83、85の先端部(ヘッドカバー)137、139には、シリンダ133、135とピストン125、127とで囲まれる圧縮室141、143に連通する各一対の吸気孔145、147及び排気孔147、151が設けられている。このうち、第1、第2吸気孔145、147は、それぞれコンプレッサ17に空気を供給するために、分岐空気配管87、89に接続され、第1、第2排気孔149、151は、それぞれ吸着筒27、29に圧縮空気を供給するために、分岐空気配管91、93に接続されている。
As shown in FIG. 5, the pair of
そして、特に本実施例では、前記図4に示す様なコンプレッサ17の内部構造となっている。
まず、コンプレッサ17の外壁を構成するモータ113のハウジング115と、駆動機構129のケーシング135と、シリンダ133、135及びヘッドカバー137、139を有するヘッド83、85とは、アルミダイキャスト製であり、一体に組み付けられている。
Particularly in this embodiment, the internal structure of the
First, the
このうち、前記モータ113は、駆動軸117と、駆動軸117を支持するベアリング161、163と、ロータ165と、ステータ(電機子)167等を備えており、円筒状のハウジング115内に配置されている。尚、駆動軸117の上端は、ケーシング131のベアリング169により支持されている。
Of these, the
このモータ113のハウジング115は、円盤状の上部板171及び下部板173により、駆動軸117部分を除いて閉塞されている。上部板171の上面は機械仕上面加工されており、この上面はケーシング131の機械仕上面加工された下面に全面にて密着している(この密着部分が第2連結部である)。
The
前記上面の面積は、ハウジング115からケーシング131への放熱性を高めるために、ハウジング115の円筒状の側壁175の断面積(横断面積)よりも大きく設定されている。尚、ハウジング115とケーシング131は、上下方向に配置されたボルト(図示せず)等により一体に固定されている。
The area of the upper surface is set larger than the cross-sectional area (cross-sectional area) of the
また、モータ113の駆動軸117の上部には、偏芯軸119が外嵌されており、その偏芯軸119には、下方より、バランサ177、右側コンロッド123、左側コンロッド121、バランサ179が外嵌されている。尚、バランサ179とベアリング169との間にはスペーサ181が外嵌されている。
An
更に、図6に(一方のヘッド83側を)示す様に、ヘッド83、85は、円筒状のシリンダ133、135の先端側を円盤状のシリンダカバー137、139で覆ったものであり、シリンダ133、135のケーシング131側の先端には、外周方向に垂直伸びるフランジ状の脚部183、185が全円周に沿って設けられている。
Further, as shown in FIG. 6 (on the side of one head 83), the
尚、各ピストン125、127の先端面には、皿状のカップパッキン126、128が、開口側をヘッドカバー137、139側にして配置されている。但し、真空ポンプの場合は、カップパッキンの向きは逆である。
In addition, dish-shaped
前記脚部183、185の先端面は機械仕上面加工されており、この先端面はケーシング131の機械仕上面加工された左右の端面に全面にて密着している(この密着部分が第1連結部である)。
The front end surfaces of the
前記脚部183、185の先端面の面積は、ヘッド83、85からケーシング131への放熱性を高めるために、シリンダ133、135の円筒状の側壁187、189の断面積(縦断面積)よりも大きく設定されている。尚、ヘッド83、85とケーシング131は、左右方向に配置されたボルト(図示せず)等により一体に固定されている。
The area of the front end surface of the
d)次に、本実施例の酸素濃縮器1の基本動作について説明する。
本実施例の酸素濃縮器1では、基本的に、第1吸着筒27及び第2吸着筒29における加圧・減圧を交互に繰り返すことにより、酸素の濃縮及び吸着剤の再生を行う。
d) Next, the basic operation of the
In the
例えば第1吸着筒27に関しては、第1供給弁23を開くとともに第1排気弁39を閉じ、コンプレッサ17により第1吸着筒27に圧縮空気を送りこみ、吸着剤に窒素を吸着させて酸素を濃縮する(吸着工程)。一方、第2吸着筒29に関しては、第2供給弁25を閉じるとともに第2排気弁41を開き、第2吸着筒27を大気側に接続し、吸着剤に吸着した窒素が減圧とともに排出されるようにする(再生工程)。
For example, with respect to the
そして、この吸着工程と再生工程とを、各両吸着筒27、29において、所定時間毎に交互に切り換えるようにする。
この様にして、第1、第2吸着筒27、29により、加圧時には酸素だけを抽出し、その酸素濃縮ガスを、下流の製品タンク59、圧力調整器61、流量設定器63、加湿器7、酸素出口65を介して、外部(従って患者)に供給する。
Then, the adsorption process and the regeneration process are alternately switched at predetermined intervals in each of the
In this way, only the oxygen is extracted at the time of pressurization by the first and
d)次に、本実施例の酸素濃縮器1の効果について説明する。
本実施例の酸素濃縮器1に用いられるコンプレッサ17は、ヘッド83、85やハウジング115やケーシング135はアルミダイキャスト製であり、しかも、ヘッド83、85やモータ113のハウジング115が、従来より大きな面積にて駆動機構129のケーシング135に密着しているので、放熱性に優れている。更に、ヘッド83、85とケーシング135との密着面と、ケーシング135とハウジング115との密着面が、機械仕上面であるので、密着性が高く、その点からも放熱性に優れている。
d) Next, the effect of the
In the
従って、ヘッド83、85は圧縮熱や摩擦熱により温度が高くなるが、本実施例では、その熱を効率よくケーシング135側に放出することができる。また、モータ113の駆動時の熱も、効率よくケーシング135側に放出することができるため、モータの性能低下を抑制することができる。
Therefore, although the
しかも、従来の様に、ヘッド83、85部分やモータ113から発生する熱がケーシング135内部に蓄積することによる熱歪みが原因であったモータ113の軸ぶれを抑制することができ、また、軸ぶれによるベアリング161、163の故障や異音を防止できる。
Moreover, as in the prior art, the shaft shake of the
更に、ヘッド83,85における放熱性が高いので、ピストン125、127の先端のカップパッキン126、128が高熱になり難く、よって、カップパッキン126、128の摩耗が抑制されるので、寿命が長くなるという効果がある。
Furthermore, since the heat dissipation in the
この様に、本実施例の酸素濃縮器1では、上述した構成のコンプレッサ17を用いることにより、生成する酸素濃度の低下を防止でき、騒音を低減することができる。しかも、酸素濃縮器の寿命を伸ばすことができるという顕著な効果を奏する。
Thus, in the
尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
(1)例えば、図7に示すコンプレッサ201の様に、モータ203のハウジング205の例えば側壁207上に、環状の放熱フィン209の様な突起状の放熱部材を設けてもよい。この場合は、一層放熱性に優れているので、好適である。
In addition, this invention is not limited to the said Example at all, and it cannot be overemphasized that it can implement with a various aspect in the range which does not deviate from the summary of this invention.
(1) For example, like the
(2)また、本発明は、ピストンが水平に移動するコンプレッサ以外に、図8に示す様に、モータ211の駆動軸213が水平に配置され、コンロッド215、217が垂直に配置され、ピストン219、221が垂直に移動するコンプレッサ223にも適用できる。
(2) Further, according to the present invention, in addition to the compressor in which the piston moves horizontally, as shown in FIG. 8, the
(3)更に、コンプレッサに代えて、真空ポンプのみを用いることができる。この場合は、真空ポンプの吸気側に大気側を接続し、真空ポンプの排気側に吸着筒側を接続する。尚、真空ポンプの構成としては、通常はカップパッキンの向きがコンプレッサとは逆(外側に凸)であるが、基本構成はコンプレッサとほぼ同様である。 (3) Furthermore, it can replace with a compressor and can use only a vacuum pump. In this case, the atmosphere side is connected to the suction side of the vacuum pump, and the adsorption cylinder side is connected to the exhaust side of the vacuum pump. As a configuration of the vacuum pump, the direction of the cup packing is usually opposite to that of the compressor (convex outward), but the basic configuration is almost the same as that of the compressor.
(4)また、例えば一対のピストンがある場合、一対のピストンが同方向に移動するもの、或いは反対方向に移動するコンプレッサや真空ポンプを用いることができる。
(5)更に、一方のピストンが圧縮ポンプとして機能し、他方のピストンが真空ポンプとして機能するものにも、本発明は適用できる。例えば一筒式や二筒式の酸素濃縮器に、このコンプレッサ(圧縮ポンプ)及び真空ポンプを備えた装置を適用する場合には、吸着筒からの排気を行う際に真空ポンプを作動させれば、十分に減圧することができるので、高い脱着性能(吸着剤から窒素や水分を除去する能力)を発揮することができる。
(4) For example, when there is a pair of pistons, a compressor in which the pair of pistons move in the same direction or a compressor or a vacuum pump that moves in the opposite direction can be used.
(5) Furthermore, the present invention can also be applied to one in which one piston functions as a compression pump and the other piston functions as a vacuum pump. For example, when applying an apparatus equipped with this compressor (compression pump) and vacuum pump to a single-cylinder or two-cylinder oxygen concentrator, if the vacuum pump is operated when exhausting from the adsorption cylinder Since the pressure can be sufficiently reduced, high desorption performance (ability to remove nitrogen and moisture from the adsorbent) can be exhibited.
1…酸素濃縮器
17、201、223…コンプレッサ
27、29…吸着筒
83、85…ヘッド
113…モータ
115、205…(モータの)ハウジング
117…駆動軸
125、127…ピストン
133、135…シリンダ
135…(駆動機構の)ケーシング
183、185…脚部
171…上部板
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記ヘッドと前記ハウジングと前記ケーシングとを金属により構成し、
前記ヘッドと前記ケーシングとが密着する第1連結部にて、前記ヘッドの前記第1連結部側の端面の面積を前記ヘッドの側壁の断面積より大きく設定するとともに、
前記ハウジングと前記ケーシングとが密着する第2連結部にて、前記ハウジングの前記第2連結部側の端面の面積を前記ハウジングの側壁の断面積より大きく設定したことを特徴とするコンプレッサ。 In a compressor comprising: a head that houses a piston; a housing of a motor; and a casing of a compressor that houses a drive mechanism for driving the piston by a drive shaft of the motor.
The head, the housing, and the casing are made of metal,
In the first connecting portion where the head and the casing are in close contact, the area of the end surface of the head on the first connecting portion side is set larger than the cross-sectional area of the side wall of the head,
The compressor characterized in that, at the second connecting portion where the housing and the casing are in close contact, the area of the end surface of the housing on the second connecting portion side is set larger than the cross-sectional area of the side wall of the housing.
前記ヘッドと前記ハウジングと前記ケーシングとを金属により構成し、
前記ヘッドと前記ケーシングとが密着する第1連結部にて、前記ヘッドの前記第1連結部側の端面の面積を前記ヘッドの側壁の断面積より大きく設定するとともに、
前記ハウジングと前記ケーシングとが密着する第2連結部にて、前記ハウジングの前記第2連結部側の端面の面積を前記ハウジングの側壁の断面積より大きく設定したことを特徴とする真空ポンプ。 In a vacuum pump comprising: a head that houses a piston; a housing of a motor; and a casing of a vacuum pump that houses a drive mechanism for driving the piston by a drive shaft of the motor.
The head, the housing, and the casing are made of metal,
In the first connecting portion where the head and the casing are in close contact, the area of the end surface of the head on the first connecting portion side is set larger than the cross-sectional area of the side wall of the head,
The vacuum pump characterized in that, in the second connecting portion where the housing and the casing are in close contact, the area of the end surface of the housing on the second connecting portion side is set larger than the cross-sectional area of the side wall of the housing.
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