JP2006263463A - 酸素濃縮装置及びコンプレッサ - Google Patents

Abstract

【目的】 酸素濃縮装置に使用されるコンプレッサのモーターの軸ブレないし振動を防ぎ、高度の静寂性および低消費電力化を図る。
【構成】 コンプレッサによって圧縮空気を供給して高酸素濃度ガスを得る加圧工程と、窒素吸着容器内の圧力を減じて吸着された窒素を外部に排気することで吸着剤の再生を行う減圧工程とを交互に繰り返し行うことで高酸素濃度ガスを得る方式の圧力変動吸着型の酸素濃縮装置で、コンプレッサ２１に、駆動用のモーター２３の回転軸２３ａの側部に、シリンダ２４，２５を配置したレシプロ式のものを用いる。各シリンダ２４，２５内のピストン２６、２７を回転軸２３ａの回転によってコンロッド２６ｂ，２７ｂを駆動して往復動させるもので、モーター２３の回転軸２３ａの先端又は先端寄り部位を軸受１９によって支持した。回転軸２３ａの先端が自由端とならないため、軸ブレないし振動が防止される。
【選択図】 図５

Description

本発明は、酸素濃縮装置及びコンプレッサに関し、詳しくは慢性気管支炎等の呼吸器系器官の疾患の治療法として有効な酸素吸入療法に使用される酸素濃縮装置及びコンプレッサに関する。

この種の酸素濃縮装置（酸素濃縮器ともいわれる。以下、単に装置ともいう）において空気中の酸素を分離、濃縮する酸素濃縮法としては、酸素を透過し窒素を選択的（優先的）に吸着する吸着剤（例えばゼオライト）を用いた、いわゆる吸着型酸素濃縮装置が広く使用されている。この酸素濃縮装置は、通常、酸素よりも窒素を優先的に吸着し得る吸着剤を充填した窒素吸着容器内（吸着筒）にコンプレッサで圧縮された空気を供給し、その内部に加圧状態で窒素を吸着させることにより、高酸素濃度ガス（高酸素濃度ガス）を得る加圧工程（吸着工程）と、窒素吸着容器内の圧力を減じて吸着された窒素を外部に排気（放出）することで吸着剤の再生を行う減圧工程（再生工程）とを、交互に（順次）繰り返し行うことによって、高酸素濃度ガスが連続して生成（製造）されるように構成されている。そして、こうして生成された高圧の高酸素濃度ガスは、これを一時的に貯蔵するタンク（リザーバ）へ送り込まれ、レギュレター及び流量設定器で、圧力、流量が調整され、加湿などの処理を施された後、患者に供給される。

このような酸素濃縮装置において、窒素吸着容器内に圧縮空気を供給するには、コンプレッサ（電動モーター付の空気加圧ポンプ）が使用されるのが普通であり（特許文献１）、それには従来、レシプロ式の加圧コンプレッサが広く採用されている。このようなコンプレッサにおけるシリンダは、水平に配置されるもの（特許文献２）か、或いは縦型に配置されるものに大別される。水平に配置されるコンプレッサ（水平対向配置式コンプレッサともいわれる）は、片軸のモーターを用い、その回転軸と、軸（摺動方向）が垂直で水平をなして互いに対向するようにシリンダを配置し、その１つの回転軸に２つのコンロッドを取り付け、そのぞれぞれの先端に取り付けた各ピストンを各シリンダ内で往復動させるように構成されている。このものでは、水平に配置された対向する一対を成すシリンダにおける各ピストンが、その一方が圧縮工程にあるときは他方が吸気工程にある、１８０度の位相差で圧縮工程（又は吸気工程）をなすものと、特許文献２に記載されているように、対向するシリンダにおいて同時に圧縮工程（又は吸気工程）をなすものがある。また、シリンダが縦に配置されるものは、通常、両軸を有するモーターが使用され、その各先端側にそれぞれコンロッドを介してピストンを連結し、その各ピストンを、軸が上下を向くシリンダ内に配置して往復動させる構成のものとされている。

ところで、酸素濃縮装置は、在宅療法患者が睡眠時も含め、昼夜にわたって常時使用し続けるものであることから、騒音が発生することなく運転されることが極めて強く要請される。一方、この酸素濃縮装置において騒音の要因となるものにコンプレッサの駆動時における作動音や振動がある。このため、従来の酸素濃縮装置においては、このような作動音や振動の外部への漏出を抑えるため、コンプレッサは、酸素濃縮装置内の内壁面に吸音材が貼り付けられた防音室（金属製消音ボックス）内に配置するなどの対策が講じられている。また、コンプレッサ自体についても、ピストンやクランク機構のピストン駆動手段における低摩擦化が図られており、運転時に発生するを摺動音（および摩擦音）等の騒音を外部へ漏出させないための各種の対策が講じられている。

上記した特許文献２に記載のコンプレッサでは、対向する２個のシリンダの内部を往復動する２個のピストンが、同時に圧縮工程（又は吸気工程）をなすものとし、且つ両ピストンを同一形状、両ピストンに結合したコンロッドを同一形状とすることで、両ピストンの往復動の慣性力を互いに打ち消すものとして、振動を低減するようにしている。また、別の対策としては、コンロッド（ピストンロッド）などのクランク機構をなすピストン駆動手段（機構）をコンプレッサ自身の外部に露出させないように、これをケースでカバーしたものもある（特許文献３）。

特開２００３−２４６６０７公報 特開２００１−２８０２３４公報 特開２００４−２１１７０８公報

しかし、上記した酸素濃縮装置に使用されているコンプレッサのモーターは、その駆動軸である回転軸（ドライブシャフト）が片軸であると両軸のものであるとを問わず、その回転軸（以下、単に軸ともいう）の先端が自由端とされている。このため、酸素濃縮装置の運転時であるそのモーターの回転時においては、その回転軸が先端（自由端）寄り部位において、コンロッドなどの往復動や揺動及びそれによる遠心力ないし慣性によって振れ回りを起こし、軸ブレを発生させることがあった。このような軸ブレは、軸自体の振動とともに、シリンダ内を摺動するピストンの円滑な往復動を妨げる原因ともなる。また、コンロッド等の駆動機構自体にも振動を及ぼすこととなり、これが摩擦音や摺動音を増大させ、コンプレッサの発生騒音を増大させる原因となっていた。しかも、このような軸ブレないし振動の発生は、モーターの回転効率を下げるためにその駆動に要する消費電力の増大を招く原因ともなる。特に、特許文献２及び３に記載のコンプレッサのように、シリンダが対向配置されているものでは、１つの回転軸にその軸方向に複数のコンロッドを取付ける構造のため、必然的にその軸の突出長が細長いものとなる結果、軸ブレが大きくなり、上記した問題も顕著にあらわれる。

上記もしたように、酸素濃縮装置は在宅療法患者が日夜を問わず毎日長時間にわたって使用するものであり、僅かの騒音も患者にとつては極めて大きな心理的不安ないし圧迫を与えることになる。したがって、このような酸素濃縮装置に使用されるコンプレッサには格別の静寂性が要求されており、モーターの軸ブレないし振動に起因する僅かな音といえども騒音に変わりはなく、これを解消すべきことが強く要求されている。しかも、こうした問題が、消費電力の増大による在宅療法患者の経済的負担を強いることにつながることからしても、その改善が望まれている。

本発明は、従来の酸素濃縮装置及びそれに使用されるコンプレッサにおけるこうした問題点に鑑みてなされたもので、高度の静寂性が保持される酸素濃縮装置を提供することをその目的とする。

前記の目的達成のために請求項１に記載の本発明は、酸素よりも窒素を優先的に吸着し得る吸着剤を充填した窒素吸着容器内に、コンプレッサによって圧縮空気を供給することによって高酸素濃度ガスを得る加圧工程と、窒素吸着容器内の圧力を減じることによって吸着された窒素を外部に排気することで吸着剤の再生を行う減圧工程とを、交互に繰り返し行うことによって高酸素濃度ガスを得る方式の圧力変動吸着型の酸素濃縮装置であって、
前記コンプレッサに、その駆動用のモーターの回転軸の少なくとも一側に、シリンダを配置すると共に、そのシリンダ内にピストンを往復動自在に設け、前記回転軸の回転によってそのピストンを往復動させるピストン駆動手段をその回転軸に設けてなるレシプロ式のコンプレッサを使用してなるものにおいて、
前記回転軸は、その先端又は先端寄り部位が軸受によって支持されていることを特徴とする。

請求項２に記載の本発明は、酸素よりも窒素を優先的に吸着し得る吸着剤を充填した窒素吸着容器内に、コンプレッサによって圧縮空気を供給することによって高酸素濃度ガスを得る加圧工程と、窒素吸着容器内の圧力を減じることによって吸着された窒素を外部に排気することで吸着剤の再生を行う減圧工程とを、交互に繰り返し行うことによって高酸素濃度ガスを得る方式の圧力変動吸着型の酸素濃縮装置であって、
前記コンプレッサに、その駆動用のモーターの回転軸を挟む両側に、対向するようにシリンダを配置すると共に、その各シリンダ内にピストンを往復動自在に設け、前記回転軸の回転によってそのピストンを往復動させるピストン駆動手段をその回転軸に設けてなるレシプロ式のコンプレッサを使用してなるものにおいて、
前記回転軸は、その先端又は先端寄り部位が軸受によって支持されていることを特徴とする。

請求項３に記載の本発明は、前記回転軸の一方の側に配置されたシリンダが圧縮工程にあるときは、前記回転軸の他方の側に配置されたシリンダが吸気工程にあるように、前記ピストン駆動手段を構成したことを特徴とする請求項２に記載の酸素濃縮装置である。

請求項４に記載の本発明は、駆動用のモーターの回転軸の少なくとも一側に、シリンダを配置すると共に、そのシリンダ内にピストンを往復動自在に設け、前記回転軸の回転によってそのピストンを往復動させるピストン駆動手段をその回転軸に設けてなるレシプロ式のコンプレッサにおいて、
前記回転軸は、その先端又は先端寄り部位が軸受によって支持されていることを特徴とする。

請求項５に記載の本発明は、駆動用のモーターの回転軸を挟む両側に、対向するようにシリンダを配置すると共に、その各シリンダ内にピストンを往復動自在に設け、前記回転軸の回転によってそのピストンを往復動させるピストン駆動手段をその回転軸に設けてなるレシプロ式のコンプレッサにおいて、
前記回転軸は、その先端又は先端寄り部位が軸受によって支持されていることを特徴とする。

請求項６に記載の本発明は、前記回転軸の一方の側に配置されたシリンダが圧縮工程にあるときは、前記回転軸の他方の側に配置されたシリンダが吸気工程にあるように、前記ピストン駆動手段を構成したことを特徴とする請求項５に記載のコンプレッサである。

請求項７に記載の本発明は、請求項４〜６のいずれか１項に記載のコンプレッサが、酸素よりも窒素を優先的に吸着し得る吸着剤を充填した窒素吸着容器内に、圧縮空気を供給することによって高酸素濃度ガスを得る加圧工程と、窒素吸着容器内の圧力を減じることによって吸着された窒素を外部に排気することで吸着剤の再生を行う減圧工程とを、交互に繰り返し行うことによって高酸素濃度ガスを得る方式の圧力変動吸着型の酸素濃縮装置において、その圧縮空気を供給するのに使用されることを特徴とする。

本発明の請求項１〜３に記載の酸素濃縮装置に使用しているコンプレッサ又は請求項４〜７におけるコンプレッサにおいては、駆動用のモーターの回転軸が、その先端又は先端寄り部位で軸受によって支持されている。すなわち、モーターの回転軸における先端側が自由端ではなく、軸受によって支持されていることから、コンプレッサーの駆動時における軸ブレないしそれによる振動の発生が極めて効率的に防止される。この結果、このような軸ブレないし振動に起因するコンプレッサの発生騒音が効果的に低減される。しかも、このような軸ブレないし振動の発生が防止される分、モーターの回転効率が向上するためにその消費電力の低減化も図られる。こうしたことから、本発明に酸素濃縮装置によれば、その使用者たる患者にとって福音となる。また請求項４〜７におけるコンプレッサによれば、静寂性が高く、しかも低消費電力の酸素濃縮装置を得ることができる。

本発明の酸素濃縮装置は、そのコンプレッサに、電動式のモーターの回転によってピストン駆動機構を駆動してピストンを往復動させるレシプロ式のものを使用してなるものにおいて、広く適用できる。とくに、１つの回転軸にその軸方向に複数のコンロッド（ピストンロッド）を取付けてなる構造のコンプレッサのように、その軸の突出長が細長くなるものにおいては、軸ブレないしそれによる振動の防止効果が大きく、騒音低減の効果が著しい。すなわち、コンプレッサは、請求項２、３、５又は６に記載の発明にように、駆動用のモーターの回転軸を挟む両側に、対向するようにシリンダを配置すると共に、その各シリンダ内にピストンを往復動自在に設け、前記回転軸の回転によってそのピストンを往復動させるピストン駆動手段をその回転軸に設けてなるものにおいて、特に効果的である。なお、これらの発明において、シリンダは、モーターの回転軸を挟む両側に、その回転軸と軸が垂直で互いに対向するように配置するのが好ましい。このようにシリンダを配置してなる、いわゆる水平対向配置のレシプロ式のコンプレッサにおいては、上記した縦型のコンプレッサに比べて、コンプレッサ自体の小型化も図られるためである。

また、水平対向配置のレシプロ式のコンプレッサを使用する場合には、請求項３又は６に記載の発明のように、前記回転軸を挟む両側に対向して配置された前記各シリンダのうち、前記回転軸の一方の側に配置されたシリンダが圧縮工程にあるときは、他方の側に配置されたシリンダが吸気工程にあるように、前記ピストン駆動手段（機構）を構成したものが好ましい。というのは、このように、対向するシリンダにおけるピストンが異なる位相で動くものは、同位相で動くものが同時に圧縮工程となることから、モーターにかかる負荷が大きいのに対し、逆に、モーターの負荷を小さくできるためである。

本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図８に基いて詳細に説明する。図１〜図３は、本発明に係る酸素濃縮装置１０１およびその筐体（外部ケース）の概略構成を示した図である。この筺体１００の内部には、酸素よりも窒素を優先的に吸着し得る吸着剤（例えばゼオライト）を充填した窒素吸着容器（図示せず）が例えば２つ設けられており、この各窒素吸着容器には、筺体の下方寄り部位に設置されたコンプレッサ２１によって圧縮空気を供給することによって高酸素濃度ガスを得る加圧工程と、窒素吸着容器内の圧力を減じることによって吸着された窒素を外部に排気することで吸着剤の再生を行う減圧工程とが、交互に繰り返し行われるとともに、それによって、高酸素濃度ガスが連続して生成されるように形成されている。

本装置は、図４のブロック線図（回路図）に示したように、２つ（２本）の窒素吸着容器（以下、単に容器ともいう）３１、３２が設けられている。そして、このような各窒素吸着容器３１、３２には、筺体１００の上方寄り部位に設けられた図示しない空気取入れ口から取り込んだ空気をコンプレッサ２１で圧縮し、窒素吸着容器３１、３２の加圧工程又は減圧工程のための各切換弁４１，４２，５１，５２を切換え制御することで、各窒素吸着容器３１，３２において、窒素の吸着による高濃度酸素ガスの生成と吸着剤の再生のための加圧、減圧を一定サイクルで交互に繰り返すことで高酸素濃度ガスを連続して生成、供給するように構成されている。なお、このように交互に生成された高酸素濃度ガスは、２つの窒素吸着容器３１，３２の２次側（図４上方）から配管を介して製品タンク７１に送り込まれ、そのタンク７１の２次側において酸素出口に至る間に設けられた、各種の機器、すなわち図示はしないがレギュレータ（流量調整弁）、バクテリアフィルタ、流量設定器、酸素センサ、圧力センサ及び加湿器等を介して、酸素出口から患者に供給されるように構成されている。

すなわち、本形態では、酸素よりも窒素を優先的に吸着し得る吸着剤を充填した窒素吸着容器３１、３２内に、コンプレッサ２１によって圧縮空気を供給することによって高酸素濃度ガスを得る加圧工程と、窒素吸着容器３１、３２内の圧力を減じることによって吸着された窒素を排気マフラ６０を介して外部に排気することで吸着剤の再生を行う減圧工程とを、交互に繰り返し行うことによって高酸素濃度ガスを連続的に得るとともに、これを製品タンク７１に送り込んで、酸素出口から患者に供給されるように構成されている。なお、図４中の窒素吸着容器３１，３２の２次側において左右の配管が開閉弁８１、固定絞りを介して接続されているが、これは、一方の窒素吸着容器で加圧工程時に得られた高酸素濃度ガスの一部で他方の窒素吸着容器内の排気されるべき窒素をパージするためのものである。

このような本形態の酸素濃縮装置１０１においては、取り込んだ空気を圧縮して窒素吸着容器３１，３２に供給するコンプレッサ２１は、図１に示したように装置１０１の最下部の消音ボックス（空間）１０５の天井板１０６の上に配置されている。また、その天井板１０６の中央には開口が設けられており、本形態ではコンプレッサ２１がそのモーター２３における回転軸２３ａを略鉛直で先端が上を向く配置として設けられているため、モーター２３の下部がその開口に遊嵌状態とされている。そして、コンプレッサ２１は、装置１０１をなす筺体１００の内側の下方の消音ボックス１０５の天井板１０６の上に、その下部の４箇所を振動減衰部材（振動吸収部材）であるゴムやコイルスプリング等の弾性部材１０７を介して支持されている。

さて、次にこのような酸素濃縮装置１０１に使用されている本発明の要旨をなすところのコンプレッサ２１について、図５〜図８に基づいて詳細に説明する。本形態におけるコンプレッサ２１は、モーター２３の回転軸２３ａを挟む両側に、その回転軸２３ａと、軸Ｇが垂直で互いに対向するように、一対のシリンダ２４，２５を配置している。ただし、本形態では、モーター２３は、その回転軸２３ａが突出する側の軸受ブラケット２３ｂを取付け座面として、直方体箱形状をなす金属製のケース状ハウジング２８の壁面１２８の外側に図示しないネジ部材等によって密着状に取付けられている。本形態において、このケース状ハウジング２８は、壁面１２８と対向する部位（図５上）をなす蓋２８ｂとによって、後述するピストン駆動手段（駆動機構）を密閉状に保持し、その駆動機構から発生する摺動音ないし摩擦音が外部に漏出するのを防止するためのものである。

シリンダ２４，２５は、ハウジング２８の図５、６における左右の各壁面１２９，１３０に開口された開口部周縁面に固定されている。この左右の各壁面１２９，１３０の開口の内周面は、各シリンダ２４，２５の内周面と同大、同形状の円形穴とされている。なお、図５に断面示されたモーター２３において、２３ｃはモーターハウジングであり、回転軸２３ａは、軸受ブラケット２３ｂ、２３ｄ内にそれぞれ固定された軸受（ベアリング）２３ｅ，２３ｆにて支持されている。そして、ケース状ハウジング２８の壁面１２８に設けられた軸穴からケース状ハウジング２８内に突出しており、その突出している軸２３ａに、次に説明するようにピストン駆動手段（駆動機構）が設けられている。なお２３ｇは回転軸２３ａに固定された回転子（ローター）である。

本形態においては、各シリンダ２４，２５はその軸Ｇが水平をなしており、各シリンダ２４，２５内には、ピストン２６，２７を往復動自在に設けてある。そして、本形態では、モーターの１つの回転軸２３ａの回転によって、その両ピストン２６，２７を往復動させるため、ピストン駆動機構が次のように構成されている。すなわち、本形態では、モーター２３の回転軸２３ａの一方の側（図５左側）に配置されたシリンダ２４が圧縮工程にあるときは、回転軸２３ａの他方の側（図５右側）に配置されたシリンダ２５が吸気工程にあるように、１８０度の位相角をなすように、各ピストン２６、２７に連結されたコンロッド２６ｂ，２７ｂ等を含むピストン駆動機構が設けられている。

具体的には、回転軸２３ａに、それより大径をなす円断面からなる偏心軸部１３を、各ピストン２６、２７のストローク量の１／２の大きさＥだけ偏心させて外嵌めして固定し、この偏心軸部１３に、各コンロッド２６ｂ、２７ｂの基端部に形成（又は固定）されたリング部１４、１５に圧入した軸受（ベアリング）１６，１７を外嵌し、偏心軸部１３の回りにリング部１４、１５が回転自在に取り付けられている。図７は、図６において、リング部１４、１５に軸受１４、１５を圧入した各コンロッド２６ｂ、２７ｂを取り出した説明図である。ただし、本形態では、ピストン２６、２７は、各コンロッド２６ｂ、２７ｂと一体のものとされており、それが一体となって動く、いわゆるピストン揺動型レシプロ式のものとされている。

なお、回転軸２３ａの偏心軸部１３の両端寄り部位には、回転バランス保持用のリング状をなすバランスウエイト１８、１８が、両コンロッド２６ｂ，２７ｂを挟む配置で取付けられている。この各バランスウエイト１８は、その外周面側から回転軸２３ａの半径方向に図示しない止めねじをねじ込むことで固定されている。このような構成により、本形態では、一方のピストン（例えば図５左）２６が圧縮工程の上死点にあるとき、他方のピストン（例えば図５右）２７は吸気工程の下死点にあるようにされている。

さて、このような本形態のコンプレッサ２１をなすモーター２３の回転軸２３ａは、その先端２３ａ´寄り部位が、コンプレッサ自身を構成するケース状ハウジング２８における壁面１２８と対向する部位をなす蓋２８ｂの内面（内壁面）に固定された軸受１９にて軸支されている。ただし、本形態では、回転軸２３ａの先端寄り部位であって、この軸受１９と図５および図８における上方のバランスウエイト１８との間に、スペーサリング２０が外嵌され、このスペーサリング２０を介して軸受１９にて支持されている。この軸受１９は、ボールベアリングであり、蓋２８ｂの内面（内壁面）に形成された取付け用凹部（軸受用ハウジング）２８ｅにそのアウターレースを圧入して固定されている。なお、蓋２８ｂにおける回転軸２３ａの先端２３ａ´に対応する部位には開口２８ｆが設けられている。この開口２８ｆは、軸２３ａの先端面に切り込まれたスリワリ等を利用して、組立や調整時に軸２３ａを手回しするためのものである。ただし、この開口２８ｆは、図８に示されるように、スペーサリング２０と蓋２８ｂの内面の取付け用凹部２８ｅに固定された軸受１９にて閉塞されており、ピストン駆動手段（駆動機構）の密閉が保持されている。

また、スペーサリング２０は、バランスウエイト１８と同様にして、図示はしないが止めねじをねじ込むことで回転軸２３ａに固定されている。なお、このスペーサリング２０は、バランスウエイト１８側の外径が大径で、回転軸２３ａの先端２３ａ´側が小径をなしている。そして、その小径の円筒部２０ｂが回転軸２３ａの外周面と軸受１９のインナーレース内周面との間に介挿されている。そして、大径の円筒部２０ｃが、軸受１９と偏心軸部１３との間において、その両部品の軸方向の間隔を保持するカラーをなしている。なお、軸受（ベアリング）１６，１７，１９はいずれもシールドタイプのものが使用されている。

なお、コンプレッサ２１の各シリンダ２４、２５には、それぞれヘッドカバー２９，３０が設けられ、図示はしないが、その内部が吸気室と供給（送気）室に分割されており、それぞれの室の外部には、圧縮すべき空気の吸気ポート２９ａ，３０ａと圧縮した空気の供給ポート２９ｂ，３０ｂとが設けられており、それぞれに配管が接続されている。なお、吸気室のシリンダ室内側の壁面には、吸気工程において開弁し、圧縮工程で閉弁する吸気弁が設けられており、供給室のシリンダ室内側の壁面には、吸気工程において閉弁し、圧縮工程で開弁する供給（送気）弁が設けられている。これにより圧縮空気は、圧縮工程において供給ポート２９ｂ，３０ｂから配管を経て窒素吸着容器３１，３２に供給されるように構成されている。

このような本形態におけるコンプレッサ２１は、各コンロッド２６ｂ，２７ｂ等のピストン駆動機構を図５における上部（天板部）が開口されたケース状ハウジング２８内にあらかじめ挿入し、モータ２３を同ハウジング２８における壁面１２８に組み付ける際に偏心軸１３の開口穴にモータ２３の回転軸２３ａを挿入し、その後にモータ２３を組み付ける。そして、各シリンダ２４，２５の中心と軸Ｇが一致するように、各シリンダ２４，２５と、各コンロッド２６ｂ，２７ｂ等のピストン駆動機構を組み付ける。具体的には、回転軸２３ａに偏心軸部１３を外嵌、固定し、図５における下のバランスウエイト１８、コンロッド２７ｂ，２６ｂ、上のバランスウエイト１８の順に、これらを偏心軸部１３に外嵌して取り付ける。そして、スペーサリング２０を回転軸２３ａの先端側に外嵌し、軸受１９を取付け用凹部２８ｅに圧入してなる蓋２８ｂを、要すれば、パッキングを介して、その軸受１９のインナーレースにスペーサリング２０の小径筒部２０ｂが内挿されるようにしつつ、ケース状ハウジング２８の開口に被せ、そして上部開口を塞ぐ。その後で、図示しないねじ部材により、その蓋２８ｂをケース状ハウジング２８に固定する。なお、その軸受１９のインナーレースに対するスペーサリング２０の小径筒部２０ｂの心出しは、蓋２８ｂをケース状ハウジング２８に固定するとき、蓋２８ｂに設けるねじ部材挿通用の穴を若干大き目としておくことなどで行えばよい。かくして、モーター２１の軸２３ａはその先端又は先端寄り部位にて、コンプレッサー２１自身をなす、その蓋２８ｂに固定された軸受１９にて支持される。

このように構成された本形態の酸素濃縮装置１０１においては、そのコンプレッサ２１が駆動される際には、そのモーター２１の回転軸２３ａがその先端又は先端寄り部位においても軸受１９によって支持されている。このため、従来のようにその先端が自由端とされているものに比べると、モーター２１の回転時において回転軸２３ａが軸ブレすることを有効に防止できる。したがって、従来におけるような軸ブレに起因する振動を防止できる。かくして、本発明においては、コンロッド等の駆動機構自体に振動が発生することもないので、シリンダ２４，２５内を摺動するピストン２６，２７の円滑な往復動が得られる。これにより、従来のように回転軸２３ａの先端が自由端であった場合に比べて、コンプレッサの発生騒音を低減できるという効果がある。しかも、軸ブレないし振動の発生が防止されるため、モーター２１の回転効率を向上させることができるため、その消費電力の低減も図られる。

本発明は、上記した実施の形態のものに限定されるものではなく、適宜に、設計変更して具体化できる。上記した形態では、シリンダ２４，２５が対向配置されているコンプレッサ２１において、しかも、回転軸２３ａの一方の側に配置されたシリンダが圧縮工程にあるときは、その他方の側に配置されたシリンダが吸気工程にあるようにピストン駆動手段を構成したコンプレッサにおいて具体化したが、本発明においては、使用するモーターの回転軸の先端または先端寄り部位においてそれを軸受によって支持することで、シリンダの配置やピストンの位相に関係なく、具体化できる。すなわち、上記においては、水平対向配置式コンプレッサを搭載した酸素濃縮装置において、そのコンプレッサ２１が、対向するシリンダ２４、２５において、１８０度の位相差でピストン２６，２７が動くものにおいて具体化したが、対向するシリンダ２４、２５におけるピストン２６，２７の圧縮工程（又は吸気工程）が同時に行われる、同位相タイプのものにおいても全く同様に具体化できることはいうまでもない。また、片軸の回転軸を有するモーターを用いたコンプレッサで説明したが、両軸の回転軸を有するモーターを用いる場合であっても、その各突出する回転軸の先端又は先端寄り部位を軸受によって支持することで同様に具体化できる。したがって、両側に突出する回転軸を有するモーターを用いた縦型シリンダ式のコンプレッサにおいても具体化できることはいうまでもない。なお、本発明のコンプレッサ自体は、酸素濃縮装置以外にも用いることができる。

そして、上記においては、回転軸２３ａの先端又は先端寄り部位を、スペーサリング２０を介して軸受にて支持した場合を例示したが、このようなスペーサリング２０を介することなく、図１０に示したように、軸受１９にて回転軸２３ａの先端又は先端寄り部位を直接支持してもよいことはいうまでもない。図１０においては、軸受１９にて回転軸２３ａの先端又は先端寄り部位を直接支持した点のみが上記した形態のものと相違するだけのため、同一部位には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。なお、図１０においてスペーサリング２０は、軸受１９と偏心軸部１３との間隔保持用カラーをなしており、図示しない止めネジで回転軸２３ａに固定されている。

また、上記においては、軸受１９をケース状ハウジング２８に固定した蓋２８ｂに固定した場合で説明したが、この蓋２８ｂの部位がケース状ハウジングと一体をなす部位となるように構成されている場合には、軸受はケース状ハウジング自体に固定すればよい。もつとも、軸受の固定部位は、ケース状ハウジング又はその蓋の各部位に限定されるものではない。上記形態のように、ケース状ハウジング２８内にピストン駆動手段（機構）を密閉する構造のものとした場合には、そのハウジングまたは蓋に軸受を固定するのが好ましいが、本発明においてはこのようなケース状をなすハウジングでないハウジングをコンプレッサの構成部位として有する場合には、そのようなケースをなさないハウジングにおいて、軸受を固定すればよい。なお、本発明における軸受は、コンプレッサーにおいて、それをなすモーターの回転軸の先端または先端寄り部位を支持できさえすればよく、したがって、モーター自身またはその取り付け（据付）部位に固定された、ハウジングとはいえないような軸受専用のブラケット（またはそれに設けられた軸受用ハウジング部位）に設けるようにしても良いなど、軸受自体の設置部位は適宜に設定すればよい。

また、上記においてモーターの回転軸の先端または先端寄り部位を支持する軸受は、インナーレースとアウターレースの間にボールを保持してなる構成のボールベアリングとし、これをケース状ハウジングの蓋に設けた取り付け用凹部を軸受のハウジングとしてそれを固定した場合で説明したが、本発明における軸受は、モーターの回転軸の先端又は先端寄り部位を支持する軸受であればよく、こうした軸受に限定されるものではない。したがって、ピローブロック等の軸受ユニットであってももちろんよい。また、軸の縦横の配置や軸方向の荷重（外力）、軸の半径方向に受ける荷重に応じて、適宜の種類、形態の軸受を用いればよい。

因みに、上記した実施の形態のようにケース状ハウジング２８でピストン駆動機構を密閉状にする場合には、そのケースの壁面の適所にエア抜きの開口部を設けておきかつその開口部を通気性のある吸音材（例えば、スポンジ）で閉塞しておくとよい。というのは、このようにすることなく単純に密閉してしまうと、ケース状ハウジング内の両ピストン２６，２７に挟まれる駆動機構空間内部では、ピストン２６，２７の往復動やそれを駆動させるコンロッド２６ｂ，２７ｂの揺動等に起因して、騒音の発生と共に、空気に急激な動き（流動やかくはん）及びこれに起因する空気圧変動が発生するため、モーターの負荷が大きくなる。これに対して、前記したように、開口部を設けてそれを通気性のある吸音材で閉塞しておけば、騒音の外部への流出が防止される上に、吸音材を通してケース状ハウジング内外に、空気の移動ができる。したがって、駆動機構空間内部での空気圧の変動が防止ないし緩和されるため、モーターの負荷の低減が図られるためである。

本発明の酸素濃縮装置をなす筐体内の概略構成正面縦断面図。 図１の平断面図。 図１の側面断面図。 本発明の酸素濃縮装置を説明する配管ブロック線図（回路図）。 図１の酸素濃縮装置に使用されているコンプレッサを説明する中央縦断一部破断正面図。 図５の一部破断平面図（上面図）。 図６において左右のコンロッドを取り出した説明用平面図。 図５のＡ部拡大一部破断面図。 図８のＢ−Ｂ線断面図。 軸受で回転軸の先端を受ける別形態の部分拡大一部破断面図。

符号の説明

１９ 軸受
２１ コンプレッサ
２３ モーター
２３ａ 回転軸
２４，２５ シリンダ
２６，２７ ピストン
２６ｂ，２７ｂ コンロッド
２８ ケース状ハウジング
２８ｂ 蓋
１０１ 酸素濃縮装置

Claims (7)

1. 酸素よりも窒素を優先的に吸着し得る吸着剤を充填した窒素吸着容器内に、コンプレッサによって圧縮空気を供給することによって高酸素濃度ガスを得る加圧工程と、窒素吸着容器内の圧力を減じることによって吸着された窒素を外部に排気することで吸着剤の再生を行う減圧工程とを、交互に繰り返し行うことによって高酸素濃度ガスを得る方式の圧力変動吸着型の酸素濃縮装置であって、
   前記コンプレッサに、その駆動用のモーターの回転軸の少なくとも一側に、シリンダを配置すると共に、そのシリンダ内にピストンを往復動自在に設け、前記回転軸の回転によってそのピストンを往復動させるピストン駆動手段をその回転軸に設けてなるレシプロ式のコンプレッサを使用してなるものにおいて、
   前記回転軸は、その先端又は先端寄り部位が軸受によって支持されていることを特徴とする酸素濃縮装置。
2. 酸素よりも窒素を優先的に吸着し得る吸着剤を充填した窒素吸着容器内に、コンプレッサによって圧縮空気を供給することによって高酸素濃度ガスを得る加圧工程と、窒素吸着容器内の圧力を減じることによって吸着された窒素を外部に排気することで吸着剤の再生を行う減圧工程とを、交互に繰り返し行うことによって高酸素濃度ガスを得る方式の圧力変動吸着型の酸素濃縮装置であって、
   前記コンプレッサに、その駆動用のモーターの回転軸を挟む両側に、対向するようにシリンダを配置すると共に、その各シリンダ内にピストンを往復動自在に設け、前記回転軸の回転によってそのピストンを往復動させるピストン駆動手段をその回転軸に設けてなるレシプロ式のコンプレッサを使用してなるものにおいて、
   前記回転軸は、その先端又は先端寄り部位が軸受によって支持されていることを特徴とする酸素濃縮装置。
3. 前記回転軸の一方の側に配置されたシリンダが圧縮工程にあるときは、前記回転軸の他方の側に配置されたシリンダが吸気工程にあるように、前記ピストン駆動手段を構成したことを特徴とする請求項２に記載の酸素濃縮装置。
4. 駆動用のモーターの回転軸の少なくとも一側に、シリンダを配置すると共に、そのシリンダ内にピストンを往復動自在に設け、前記回転軸の回転によってそのピストンを往復動させるピストン駆動手段をその回転軸に設けてなるレシプロ式のコンプレッサにおいて、
   前記回転軸は、その先端又は先端寄り部位が軸受によって支持されていることを特徴とするコンプレッサ。
5. 駆動用のモーターの回転軸を挟む両側に、対向するようにシリンダを配置すると共に、その各シリンダ内にピストンを往復動自在に設け、前記回転軸の回転によってそのピストンを往復動させるピストン駆動手段をその回転軸に設けてなるレシプロ式のコンプレッサにおいて、
   前記回転軸は、その先端又は先端寄り部位が軸受によって支持されていることを特徴とするコンプレッサ。
6. 前記回転軸の一方の側に配置されたシリンダが圧縮工程にあるときは、前記回転軸の他方の側に配置されたシリンダが吸気工程にあるように、前記ピストン駆動手段を構成したことを特徴とする請求項５に記載のコンプレッサ。
7. 請求項４〜６のいずれか１項に記載のコンプレッサが、酸素よりも窒素を優先的に吸着し得る吸着剤を充填した窒素吸着容器内に、圧縮空気を供給することによって高酸素濃度ガスを得る加圧工程と、窒素吸着容器内の圧力を減じることによって吸着された窒素を外部に排気することで吸着剤の再生を行う減圧工程とを、交互に繰り返し行うことによって高酸素濃度ガスを得る方式の圧力変動吸着型の酸素濃縮装置において、その圧縮空気を供給するのに使用されることを特徴とするコンプレッサ。

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