JP2008011933A - 酸素濃縮装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品の組み付けが容易であり、製造やメンテナンスにかかる手間を削減することができるだけでなく、部品を衝撃から保護したり、部品の振動を吸収して騒音を削減したりすることのできる酸素濃縮装置を提供する。
【解決手段】吸着筒６，７と、貯留タンク１１と、ガス移送手段（コンプレッサボックス２８）と、電磁弁４と、制御手段３０とを含む複数の部品をケース２６，２７に収容することによって酸素濃縮装置を構成し、前記複数の部品を所定の箇所に位置決めして支持するための支持手段２２をケース２６，２７の内部に設け、吸着筒６，７、ガス移送手段（コンプレッサボックス２８）、貯留タンク１１又は電磁弁４のうち少なくとも１種の部品をクッション材を介した状態で支持手段２２に支持させた。
【選択図】図２

Description

本発明は、酸素濃度が高められた酸素濃縮ガスを生成するための酸素濃縮装置に関する。とくに、肺気腫や気管支炎などの呼吸器系の疾患を患っている患者に酸素濃縮ガスを供給するための医療用酸素濃縮装置に関する。

肺気腫や気管支炎などの呼吸器系疾患を治療するのに有効な方法として酸素吸入療法が知られている。酸素吸入療法は、酸素濃縮ガスを患者に吸入させることによって酸素不足に陥っている組織細胞に酸素を供給し、組織細胞の機能を維持させることにより、息苦しさなど、患者が感じる苦痛を緩和するものである。１９８５年からは、在宅での酸素吸入療法にも医療保険が適用されるようになり、在宅で酸素吸入療法を受ける患者が増えてきている。このような実状に鑑みてか、周囲の空気から酸素濃縮ガスを生成して患者に供給することのできる医療用酸素濃縮装置の需要が着実に伸びてきている。

医療用酸素濃縮装置の種類は様々であるが、周囲の空気（原料空気）に含まれる窒素を選択的に吸着する吸着剤を用いて酸素濃縮ガスを生成する圧力変動吸着方式のものと、酸素透過膜を用いて酸素濃縮ガスを得る分離膜方式のものとに大別される。しかし、近年は、酸素濃度の高い酸素濃縮ガスを得やすいという理由から、圧力変動吸着方式の医療用酸素濃縮装置が主流となってきている。

圧力変動吸着方式の医療用酸素濃縮装置は、原料空気に含まれる窒素を選択的に吸着しうる吸着剤が収容された吸着筒と、吸着筒で生成された酸素濃縮ガスを一時的に貯留するための貯留タンクと、原料空気、酸素濃縮ガス又は排気ガスを移送するためのガス移送手段と、吸着筒に接続されたガス流路の開閉又は切替を行うための電磁弁と、各部を制御するための制御手段とを備えたものが一般的となっている（例えば、特許文献１）。この種の医療用酸素濃縮装置は、吸着筒の圧力を上昇させることによって原料空気に含まれる窒素を吸着剤に吸着させる吸着工程と、吸着筒の圧力を低下させることによって吸着剤に吸着されていた窒素を脱離させる再生工程とを交互に切り替えることにより、酸素濃縮ガスを生成するものとなっている。

この種の医療用酸素濃縮装置は、小型で使い勝手がよく、在宅での酸素吸入療法に適したものではあったが、コンプレッサなどのガス移送手段で原料空気を圧縮して吸着筒へ移送する、又は真空ポンプなどのガス移送手段で吸着筒から排気ガスを移送する形態のものとなっており、これらのガス移送手段で発生した振動が騒音となって外部に漏れやすい構造となっていた。コンプレッサは、通常、コンプレッサボックスと呼ばれる箱体に収容された状態で組み込まれるが、それでも騒音を抑えることは困難であった。騒音の原因となる振動は、電磁弁や吸着筒などの他の部品からも発生する。医療用酸素濃縮装置をより普及させるためには、これらの部品で生じる振動を吸収して騒音を低減させることが求められている。

さらに、この種の医療用酸素濃縮装置は、吸着筒、貯留タンク、ガス移送手段、電磁弁又は制御手段など、多数の部品によって構成されていたために、これらの部品の組み付けに労力を要するものとなっていた。とくに、各部品をケース内部の奥まった位置にボルト留めする作業には、多大な労力を要していた。さらにまた、各部品に設けるボルト孔の寸法公差などを小さく抑えなければならず、医療用酸素濃縮装置の製造コストが増大するおそれもあった。

ところで、複数の部品を収容して支持するための複数の凹部が形成された発泡樹脂製の支持手段と、支持手段を収容するためのケースとで構成された装置用シャーシが、既に提案されている（例えば、特許文献２と特許文献３を参照）。これにより、装置用シャーシを構成する部品の数を大幅に削減するだけでなく、支持手段に支持させる部品の寸法公差を大きくすることもできるとされている。また、支持手段への部品の組み付けが容易になることや、ケースの外部に漏れる騒音を抑えることや、支持手段に支持された部品を衝撃から保護することも可能になるとされている。

しかし、特許文献２や特許文献３に記載された装置用シャーシは、コンプレッサなど、比較的重く激しい振動を伴う部品を収容するものとしては、必ずしも適していなかった。というのも、この装置用シャーシに、コンプレッサを収容すると、発泡樹脂製の支持手段とコンプレッサ又はコンプレッサボックスとの接触部分から騒音が発生したり、がたつきが発生したりするおそれがあるからである。実際、この装置用シャーシは、回路基板や記憶ディスクなど、激しい振動を伴わない部品を収容することを目的としたものとなっており、特許文献２や特許文献３には、この装置用シャーシを、コンプレッサなどの比較的重く激しい振動を伴う部品を備えた装置に用いることについては記載されていない。

特開２００５−０５８４６９号公報 特許第３３６２８８８号公報 特許第３４７３９０５号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、部品の組み付けが容易であり、製造やメンテナンスにかかる手間を削減することのできる酸素濃縮装置を提供するものである。また、部品を衝撃から保護するだけでなく、部品の振動を吸収して騒音を軽減することのできる酸素濃縮装置を提供することも本発明の目的である。

上記課題は、原料空気に含まれる窒素を選択的に吸着しうる吸着剤が収容された吸着筒と、吸着筒で生成された酸素濃縮ガスを一時的に貯留するための貯留タンクと、原料空気、酸素濃縮ガス又は排気ガスを移送するためのガス移送手段と、吸着筒に接続されたガス流路の開閉又は切替を行うための電磁弁と、各部を制御するための制御手段とを含む複数の部品がケースに収容された酸素濃縮装置であって、前記複数の部品を所定の箇所に位置決めして支持するための支持手段がケースの内部に設けられ、吸着筒、ガス移送手段、貯留タンク又は電磁弁のうち少なくとも１種の部品がクッション材を介した状態で支持手段に支持されたことを特徴とする酸素濃縮装置を提供することによって解決される。

これにより、部品の組み付けが容易であり、製造やメンテナンスにかかる手間を削減することのできる酸素濃縮装置を提供することが可能になる。また、部品を衝撃から保護するだけでなく、部品の振動を吸収して酸素濃縮装置から発せられる騒音を軽減することも可能になる。

クッション材を使用する部品は、吸着筒、ガス移送手段、貯留タンク又は電磁弁のうちいずれであってもよい。しかし、これらの部品のなかでも、ガス移送手段や電磁弁は、激しい振動を伴いやすく発せられる騒音も大きい。このため、ガス移送手段と電磁弁のうち少なくとも一方（とくにガス移送手段）にクッション材を使用すると好ましく、ガス移送手段と電磁弁の両方にクッション材を使用するとより好ましい。

このうち、ガス移送手段は、クッション材で直接覆ってもよいが、ガス移送手段を金属製のガス移送手段収容ボックスに収容し、ガス移送手段収容ボックスをクッション材を介した状態で支持手段に支持すると好ましい。これにより、ガス移送手段から発せられた騒音をガス移送手段収容ボックスで遮ることが可能になり、酸素濃縮装置から発せられる騒音をさらに軽減することができる。ガス移送手段収容ボックスには、通常、その内部に収容されたガス移送手段の振動を抑えるための防振対策が施される。防振対策としては、バネやゴムなどの防振手段を介して、ガス移送手段をガス移送手段収容ボックスの床に載せたり、ガス移送手段を天井から吊り下げたりすることなどが行われる。ガス移送手段収容ボックスの内面には、通常、ガス移送手段から発せられた騒音を吸収するための吸音材が設けられる。

このとき、ガス移送手段を、吸着筒の原料空気導入側のガス流路に配し、ガス移送手段の原料空気導入側のガス流路、ガス移送手段の原料空気導出側のガス流路、及び吸着筒の排気ガス導出側のガス流路のそれぞれに消音タンクを設け、これらの消音タンクのうち少なくとも１つをガス移送手段収容ボックスに収容すると好ましい。これにより、酸素濃縮装置から発せられる騒音をさらに軽減することが可能になる。とくに、ガス移送手段の原料空気導出側のガス流路に設けられた消音タンクをガス移送手段収容ボックスに収容すると好ましい。ガス移送手段から導出される原料空気は圧縮されて温度が高くなるために、ガス移送手段の原料空気導出側のガス流路に設けられた消音タンクは温度が上昇しやすい傾向にあるが、この消音タンクをガス移送手段とともにガス移送手段収容ボックスに収容することによって、この消音タンクを後述する冷却ファンによってガス移送手段とともに冷却することも可能になるためである。

クッション材の素材は、とくに限定されないが、繊維集合体であると好ましい。これにより、クッション材を緩衝性に優れたものとするだけでなく、吸音性にも優れたものとすることが可能になる。クッション材の形状も、とくに限定されないが、シート状であると好ましい。これにより、前記部品をその形状にかかわらず、クッション材で包むことが可能になる。なかでも、厚さ２〜５０mmの不織布は、クッション材として好適である。ただし、不織布の厚さは、０．００２ｐｓｉの荷重下における厚さで定義する。

上記の酸素濃縮装置において、ケースの内面に吸音材が設けられていることも好ましい。これにより、各部品から発せられた騒音をケースの外部へさらに漏れにくくすることが可能になる。吸音材を形成する素材は、とくに限定されず、樹脂フォームや繊維集合体が例示される。なかでも、樹脂フォームは、成形が容易であるだけでなく、ケースに強度を付与することもできるために好ましい。

このとき、吸音材を、ケースに収容された各部品（とくに、がたつきやすいガス移送手段や、寸法の大きな吸着筒）に接触させると好ましい。これにより、ケースに収容されている各部品のがたつきを防止するだけでなく、ケースの総体的な強度を増加させ、ケースの表面の変形を防止することも可能になる。

また、上記の酸素濃縮装置において、支持手段を、ケースの内部を前後に仕切るための仕切板として機能させ、ガス移送手段と電磁弁のうち少なくとも１種の部品を支持手段よりも後方に配することも好ましい。このように、比較的大きな騒音が発せられる部品を支持手段よりも後方に配することによって、酸素濃縮装置の前面側から発せられる騒音をさらに軽減することが可能になる。支持手段は、プラスチック成形品であると好ましい。

さらに、支持手段が、電磁弁を収容するための電磁弁収容室と、制御手段を収容するための制御手段収容室と、ガス移送手段を収容するためのガス移送手段収容室とを備えていることも好ましい。これにより、電磁弁と制御手段とガス移送手段を支持手段により確実に支持させることが可能になる。

このとき、冷却空気を移送するための冷却ファンをケースの内部に備え、電磁弁収容室と制御手段収容室とガス移送手段収容室とを連通し、冷却ファンによって電磁弁収容室と制御手段収容室とガス移送手段収容室とに冷却空気を供給することができるようにすることも好ましい。これにより、ガス移送手段や制御手段などの自己発熱しやすい部品や、電磁弁などの熱が蓄積しやすい部品を冷却することが可能になる。

またこのとき、電磁弁又は制御手段を、冷却ファンよりも冷却空気流れ方向の上流側に配し、電磁弁や制御手段と比べて発熱量の大きなガス移送手段を、冷却ファンよりも冷却空気流れ方向の下流側に配すると好ましい。これにより、とくに自己発熱しやすいガス移送手段を重点的に冷却することが可能になる。また、ガス移送手段よりも冷却空気流れ方向の下流側に電磁弁を配すると、ガス移送手段を冷却した温度の高い冷却空気が電磁弁に吹き付けられるようになり、電磁弁の温度が逆に高くなるおそれもあるが、このような不具合を解消することも可能になる。とくに、電磁弁を冷却ファンよりも冷却空気流れ方向の上流側に配すると、電磁弁を効率的に冷却することもできるようになる。というのも、電磁弁の温度上昇の原因は、自己発熱によるものはわずかで、原料空気や酸素濃縮ガスや排気ガスなどを介してガス移送手段から伝わってくる熱によるものがほとんどであるために、ガス移送手段を冷却することは、電磁弁を冷却することに繋がるからである。

以上のように、本発明によって、部品の組み付けが容易であり、製造やメンテナンスにかかる手間を削減することのできる酸素濃縮装置を提供することが可能になる。また、部品を衝撃から保護するだけでなく、部品の振動を吸収して騒音を軽減することのできる酸素濃縮装置を提供することも可能になる。

本発明の酸素濃縮装置の好適な実施態様を、図面を用いてより具体的に説明する。図１は、本発明の酸素濃縮装置のシステムフローを示した図である。図１に示す酸素濃縮装置は、原料空気に含まれる窒素を選択的に吸着しうる吸着剤が収容された吸着筒６，７と、吸着筒６，７で生成された酸素濃縮ガスを一時的に貯留するための貯留タンク１１と、原料空気、酸素濃縮ガス又は排気ガスを移送するためのガス移送手段３と、吸着筒６，７に接続されたガス流路の開閉を行うための電磁弁４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂと、各部を制御するための制御手段（図１においては図示省略）など、複数の部品を備えたものとなっている。図１に示す酸素濃縮装置においては、ガス移送手段３として、吸着筒６，７へ原料空気を圧送することのできるコンプレッサを用いている。

この酸素濃縮装置は、図１に示すように、吸着筒６，７と貯留タンク１１とガス移送手段３と電磁弁４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂと制御手段（図１においては図示省略）のほかにも、取り込んだ原料空気から埃などを除去するための吸気フィルタ１と、ガス移送手段３で生じる原料空気の脈動音が吸気フィルタ１を通じて酸素濃縮装置の外部へもれるのを防ぐための消音タンク２と、コンプレッサ３から導出される原料空気の脈動音を軽減するための消音タンク３４と、吸着筒６，７へ供給される原料空気の圧力を検知するための圧力検知手段１２と、吸着筒６，７の上部均圧を行うための均圧弁８と、均圧弁８と直列に接続されたオリフィス９と、均圧弁８と並列に接続されたオリフィス３６と、酸素濃縮ガスが貯留タンク１１から吸着筒６，７へ逆流するのを防止するための逆止弁１０ａ，１０ｂと、排気ガスを排出する際に生ずる騒音を軽減するための消音タンク１３及びサイレンサ１４と、貯留タンク１１から取り出された酸素濃縮ガスからバクテリアを除去するためのバクテリアフィルタ１５と、貯留タンク１１から取り出す酸素濃縮ガスの流量を調節するための比例制御弁１６と、貯留タンク１１から取り出した酸素濃縮ガスの酸素濃度を検知するための酸素濃度検知手段１７と、貯留タンク１１から取り出した酸素濃縮ガスの圧力を検知するための圧力検知手段１８と、貯留タンク１１から取り出した酸素濃縮ガスの流量を検知するための流量検知手段３５と、貯留タンク１１から取り出した酸素濃縮ガスが貯留タンク１１へ逆流するのを防止するための逆止弁１９と、貯留タンク１１から取り出した酸素濃縮ガスを加湿するための加湿手段２０と、酸素濃縮ガスを酸素濃縮装置の外部へと取り出すための酸素濃縮ガス取出口２１などを備えている。

図１に示す酸素濃縮装置は、圧力変動吸着式のものとなっており、吸気フィルタ１から取り込まれた原料空気をコンプレッサ３で吸着筒６，７へと圧送し、吸着筒６，７の圧力を上昇させることによって、原料空気に含まれる窒素を吸着剤に吸着させる吸着工程と、吸着工程を終えた際に吸着筒６，７に残っていたガスを排気ガスとしてサイレンサ１４を通じて排出し、吸着筒６，７の圧力を低下させることによって吸着剤に吸着されていた窒素を脱離させる再生工程とを交互に切り替えながら、酸素濃縮ガスを生成するものとなっている。電磁弁４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂなど、酸素濃縮装置を構成する各部品の具体的な動作については、一般的な圧力変動吸着式の酸素濃縮装置と略同様であるために説明を割愛する。

以下においては、本発明の酸素濃縮装置の好適な３つの実施態様について説明するが、本発明の酸素濃縮装置は、これらの実施態様に限定されることなく、本発明の本質を逸脱しない範囲で、その構成を適宜変更することができる。

１．第一実施態様の酸素濃縮装置
まず、第一実施態様の酸素濃縮装置について説明する。図２は、第一実施態様の酸素濃縮装置を分解した状態を示した斜視図である。図３は、クッション材に包まれたコンプレッサボックスを示した断面図である。図４は、クッション材に包まれた電磁弁を示した断面図である。図５は、第一実施態様の酸素濃縮装置における支持手段を示した斜視図である。図６は、第一実施態様の酸素濃縮装置における支持手段を後方から見た状態を示した図である。図７は、第一実施態様の酸素濃縮装置の外観を示した斜視図である。図８は、第一実施態様の酸素濃縮装置を左右方向に垂直な面で切断した状態を示した断面図である。図６においては、支持手段を前後に貫通する開口部を網掛けのハッチングで示してある。

第一実施態様の酸素濃縮装置は、図２に示すように、複数の部品を支持するための支持手段２２，２３と、支持手段２２，２３の前後を覆うためのケース２６，２７とを備えたものとなっている。

支持手段２２，２３は、図２に示すように、複数の部品を所定の箇所に位置決めして支持するための支持手段本体部２２と、支持手段本体部２２をケース２６，２７に固定するための支持手段外枠部２３とで構成されている。支持手段本体部２２と支持手段外枠部２３は、別個に形成されたものであってもよいが、第一実施態様の酸素濃縮装置においては、一体的に形成されたものとなっている。支持手段外枠部２３には、酸素濃縮装置を操作するための操作部２４が設けられている。支持手段外枠部２３には、手で把持するための把持部（図示省略）を設けてもよい。これにより、酸素濃縮装置を持ち運びしやすくすることができる。

支持手段２２，２３の素材は、とくに限定されず、木や金属などであってもよいが、樹脂であると好ましい。これにより、支持手段２２，２３を寸法精度よく低コストで製造することができるようになるだけでなく、支持手段２２，２３を軽量化することも可能になる。支持手段２２，２３の素材に好適な樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン−１などのポリオレフィン;ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）、ＭＢＳ（メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン）、ポリスチレンなどのスチレン系樹脂；ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル樹脂;ポリカーボネート;ポリ塩化ビニル；ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル；ポリアミドなどが例示される。支持手段２２，２３の成形方法も、とくに限定されないが、通常、射出成形、シートの熱成形又はブロー成形などが選択される。寸法精度の観点からは、射出成形が好適である。

ケース２６，２７は、図２に示すように、酸素濃縮装置の前側を覆うための前側ケース２６と、酸素濃縮装置の後側を覆うための後側ケース２７とに分離可能な構造となっており、前側ケース２６と後側ケース２７との間で支持手段外枠部２３を挟みこむ構造のものとなっている。前側ケース２６又は後側ケース２７と支持手段外枠部２３は、図８に示すように、リベット３３を用いて連結固定できるようになっている。このため、第一実施態様の酸素濃縮装置は、組立と分解が容易に行えるようになっている。

ケース２６，２７の素材は、とくに限定されず、木や金属などであってもよいが、樹脂であると好ましい。これにより、ケース２６，２７を寸法精度よく低コストで製造することができるようになるだけでなく、ケース２６，２７を軽量化することも可能になる。ケース２６，２７の素材に好適な樹脂としては、支持手段２２，２３と同様のものが例示される。ケース２６，２７の成形方法も、とくに限定されないが、通常、シートの熱成形やブロー成形などが選択される。

前側ケース２６と後側ケース２７の内面には、図８に示すように、吸音材３１が設けられている。第一実施態様の酸素濃縮装置においては、吸音材３１を厚手の板状に形成しており、前側ケース２６と後側ケース２７とを閉じた際に、吸音材３１の内面が支持手段本体部２２や、支持手段本体部２２に支持された各部品に接触するようになっている。このため、支持手段本体部２２に支持された部品のがたつきを抑えるだけでなく、前側ケース２６と後側ケース２７の総体的な強度を増加させて、前側ケース２６と後側ケース２７の変形を防止することも可能になっている。

吸音材３１は、大きな騒音が発せられる部品の周辺にのみ局所的に設けてもよいが、第一実施態様の酸素濃縮装置においては、図８に示すように、冷却空気を導入するための開口部が設けられた箇所や、冷却空気を流すために必要な箇所などを除く全ての部分に設けている。このため、部品のがたつきをより効果的に防止することができるようになっている。また、吸音材３１をケース２６，２７の変形防止に寄与させることも可能になっている。

吸音材３１の素材は、とくに限定されず、繊維集合体などを用いてもよいが、樹脂フォームを用いると好ましい。樹脂フォームは、成形が容易であるだけでなく、ケース２６，２７の変形を効果的に抑えることもできるからである。吸音材３１に好適に用いることのできる樹脂フォームとしては、ポリウレタンやポリオレフィンなどの合成樹脂を発泡させたものが例示される。第一実施態様の酸素濃縮装置においては、ポリウレタンを発泡させて厚手の板状に形成した樹脂フォームを吸音材３１として使用している。樹脂フォームに形成する気泡は、独立気泡であってもよいが、連通気泡とした方が、吸音材３１の吸音性を高めることができる。

支持手段本体部２２についてさらに詳しく説明する。支持手段本体部２２は、図８に示すように、ケース２６，２７の内部を前後に分断する形態のものとなっており、ケース２６，２７の内部を前後に仕切るための仕切板として機能するようになっている。このため、支持手段本体部２２よりも後方で生じた騒音は、酸素濃縮装置の前面側に到達しにくい構造となっている。

第一実施態様の酸素濃縮装置において、支持手段本体部２２は、図５と図６に示すように、その後側に、ガス移送手段収容室２２ａと、吸気フィルタ収容室２２ｂと、吸着筒収容室２２ｄ，２２ｅと、貯留タンク収容室２２ｆと、制御手段収容室２２ｇと、電磁弁収容室２２ｈとを備えたものとなっており、各収容室が複数の仕切壁で仕切られた構造のものとなっている。

図２に示すように、ガス移送手段収容室２２ａには、コンプレッサ３（図示省略）を内蔵した金属製のガス移送手段収容ボックス２８（コンプレッサボックス）のほか、冷却空気を移送するための冷却ファン２９が収容されるようになっている。また、吸気フィルタ収容室２２ｂには、吸気フィルタ１が収容され、吸着筒収容室２２ｄには、吸着筒６が収容されるようになっている。さらに、吸着筒収容室２２ｅには、吸着筒７が収容され、貯留タンク収容室２２ｆには、貯留タンク１１が収容されるようになっている。さらにまた、制御手段収容室２２ｇには、制御手段３０が収容され、電磁弁収容室２２ｈには、電磁弁４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ（図示省略）を一つにまとめた電磁弁ブロック４が収容されるようになっている。

このように、激しい振動を伴いやすく大きな騒音が発生しやすいコンプレッサ３（図示省略）を収容したコンプレッサボックス２８や、電磁弁４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ（図示省略）を一つにまとめた電磁弁ブロック４などを支持手段本体部２２の後方に配したことによって、酸素濃縮装置の前方から発せられる騒音を軽減することができるようになっている。

また、コンプレッサボックス２８は、図３に示すように、クッション材３２を介した状態で支持手段本体部２２に支持されるようになっている。このため、コンプレッサボックス２８を衝撃から保護するだけでなく、コンプレッサボックス２８の内部に施されていた防振対策では取り除くことができなかったコンプレッサ３の振動を、クッション材３２に吸収させることもできるようになっている。したがって、コンプレッサボックス２８の内部に施された防音対策と、ケース２６，２７の内面に設けられた吸音材３１と、コンプレッサボックス２８の外側を覆うクッション材３２との相乗効果により、酸素濃縮装置の騒音をさらに軽減することが可能になっている。また、コンプレッサボックス２８の寸法公差が大きくても、コンプレッサボックス２８を支持手段本体部２２におけるガス移送手段収容室２２ａに確実に収容することができるようになっている。第一実施態様の酸素濃縮装置においては、コンプレッサボックス２８のほか、電磁弁ブロック４（図４を参照）と、吸着筒６，７と、貯留タンク１１も、クッション材３２を介して支持手段本体部２２に支持させている。

クッション材３２の素材は、とくに限定されないが、繊維集合体であると好ましい。クッション材３２に好適に用いることのできる繊維集合体としては、合成繊維や天然繊維やグラスウールなどからなる布帛（織布、不織布、編地など）が例示される。なかでも、不織布が好適であり、その好適な厚さは、２〜３０ｍｍである。ここで、不織布の厚みは、０．００２ｐｓｉの荷重をかけたときの厚みであり、複数枚の不織布を重ねて、このような厚みに調整してもよい。吸音性の観点からは、メルトブローン不織布が好ましく、第一実施態様の酸素濃縮装置においては、ポリプロピレン繊維とポリエステル繊維とからなる厚さ１３ｍｍ（０．００２ｐｓｉ荷重）のメルトブローン不織布をクッション材３２として使用している。このクッション材３２は、緩衝性だけでなく、吸音性や難燃性にも優れたものとなっている。

クッション材３２は、部品と支持手段本体部２２とに挟まれる部分にのみ設けてもよいが、第一実施態様の酸素濃縮装置においては、図３と図４に示すように、シート状のクッション材３２で部品の実質的に全面を覆っている。このため、酸素濃縮装置の騒音をさらに軽減することができるようになっている。

ところで、電磁弁収容室２２ｈと制御手段収容室２２ｇ、制御手段収容室２２ｇと吸気フィルタ収容室２２ｂ、吸気フィルタ収容室２２ｂとガス移送手段収容室２２ａとを仕切るそれぞれの仕切壁には、図５と図６に示すように、通気路を形成している。このため、ガス移送手段収容室２２ａに支持された冷却ファン２９が、電磁弁収容室２２ｈと制御手段収容室２２ｇとガス移送手段収容室２２ａとに冷却空気を供給することができるようになっている（図６の太線矢印を参照）。冷却空気は、図８に示すように、酸素濃縮装置の前方からケース２６，２７の内部へ導入され、酸素濃縮装置の後方からケース２６，２７の外部へと排出されるようになっている。

電磁弁収容室２２ｈと制御手段収容室２２ｇとガス移送手段収容室２２ａの配置は、とくに限定されないが、第一実施態様の酸素濃縮装置においては、制御手段収容室２２ｇと電磁弁収容室２２ｈを、冷却ファン２９よりも冷却空気流れ方向の上流側に配し、ガス移送手段収容室２２ａを、冷却ファン２９よりも冷却空気流れ方向の下流側に配している。このため、酸素濃縮装置の各部品を効率的に冷却することができるようになっている。

仕切壁に設ける通気路は、冷却空気を通過させることのできる形態であればとくに限定されず、貫通孔などであってもよいが、第一実施態様の酸素濃縮装置においては、図５に示すように、それぞれの仕切壁の後端縁に切欠を形成することによって設けている。この通気路は、ゴムチューブなどを通すための配管路や、電線を通すための配線路などとしても利用できる。配管路や配線路は、通気路とは別に設けてもよい。

消音タンク２，１３，３４は、樹脂などで形成されたものであってもよいが、金属などの硬い素材で形成されたものであると好ましい。消音タンク２，１３，３４を樹脂などの変形しやすい素材で形成すると、消音タンク２，１３，３４自体が膨張収縮してしまい騒音の発生源となるおそれがあるためである。第一実施態様の酸素濃縮装置において、消音タンク２，１３，３４は、アルミニウムを押し出し成形したものとなっており、騒音の発生源となりにくいだけでなく、低コストで量産できるものとなっている。

消音タンク２，１３，３４の形態は、ガス導入口とガス排出口とを備えた消音作用を有するタンク状のものであればとくに限定されない。ガスの流れを阻害する障害壁を消音タンク２，１３，３４の内部に設けて、消音タンク２，１３，３４のガス導入口とガス排出口とを結ぶ経路長を長くすると、消音タンク２，１３，３４の消音作用をより高めることができる。消音タンク２，１３，３４の容量もとくに限定されないが、通常、０．１〜１リットルに設定される。第一実施態様の酸素濃縮装置において、消音タンク２，１３，３４の容量は、０．３リットルとなっている。

また、第一実施態様の酸素濃縮装置においては、消音タンク２，１３，３４を、コンプレッサボックス２８に収容している。このため、酸素濃縮装置の騒音をさらに軽減することができるだけでなく、消音タンク２，１３，３４をコンプレッサ３とともに冷却ファン２９で冷却することもできるようになっている。

コンプレッサボックス２８における消音タンク２，１３，３４の配置は、とくに限定されないが、消音タンク１３を消音タンク３４よりも上方に配すると好ましい。このように、吸着筒６，７の排気ガス導出側のガス流路に設けられた消音タンク１３を、コンプレッサ３の原料空気導出側のガス流路に設けられて温度が高くなりやすい消音タンク３４よりも上方に配することによって、消音タンク３４で発生した熱を、消音タンク１３を通じて排出される排気ガスとともに酸素濃縮装置の外部へ放出することが可能になる。第一実施態様の酸素濃縮装置においては、消音タンク３４の真上に消音タンク１３を配しており、消音タンク１３の真上に消音タンク２を配している。このとき、伝熱特性の面からは、消音タンク３４と消音タンク１３とは接触していることが好ましく、アルミニウムなど伝熱性の良好な金属で一体的に形成されていることがより好ましい。消音タンク２，１３，３４の全てを一体的に形成してもよい。

２．第二実施態様の酸素濃縮装置
続いて、第二実施態様の酸素濃縮装置について説明する。図９は、第二実施態様の酸素濃縮装置における支持手段を本体部と蓋部とに分解した状態を示した斜視図である。図１０は、第二実施態様の酸素濃縮装置における支持手段の本体部を後方から見た状態を示した図である。図１１は、第二実施態様の酸素濃縮装置を分解した状態を示した斜視図である。図１２は、第二実施態様の酸素濃縮装置の外観を示した斜視図である。

第二実施態様の酸素濃縮装置は、図９と図１１に示すように、支持手段本体部２２の後方を支持手段蓋部２５で覆う形態のものとなっている。また、図１０に示すように、冷却ファン２９を支持するための冷却ファン収容室２２ｃとガス移送手段収容室２２ａとの間にも仕切壁が設けられている。このため、複数の部品を支持手段本体部２２により確実に支持させるだけでなく、酸素濃縮装置から発せられる騒音をさらに軽減することもできるようになっている。第二実施態様の酸素濃縮装置における他の構成については、第一実施態様の酸素濃縮装置と略同様であるために、説明を割愛する。

３．第三実施態様の酸素濃縮装置
最後に、第三実施態様の酸素濃縮装置について説明する。図１３は、第三実施態様の酸素濃縮装置を分解した状態を示した斜視図である。図１４は、第三実施態様の酸素濃縮装置における支持手段を後方から見た状態を示した図である。図１５は、第三実施態様の酸素濃縮装置の外観を示した斜視図である。

第三実施態様の酸素濃縮装置は、図１３に示すように、電磁弁ブロック４と吸着筒６，７と貯留タンク１１とが支持手段本体部２２の前方に配され、吸気フィルタ１とコンプレッサボックス２８と冷却ファン２９と制御手段３０とが支持手段本体部２２の後方に配されるものとなっている。このため、第三実施態様の酸素濃縮装置は、横幅が狭く、設置面積を削減することができるものとなっている。第三実施態様の酸素濃縮装置における他の構成については、第一実施態様の酸素濃縮装置と略同様であるために、説明を割愛する。

４．用途
本発明の酸素濃縮装置は、騒音を生じにくいだけでなく、低コストでの量産化も可能であるために、様々な用途に用いることができる。なかでも、酸素吸入療法を行う際などに用いる医療用の酸素濃縮装置や、運動後の酸素不足を解消するためなどに用いる健康用の酸素濃縮装置として好適に用いることができる。とくに、在宅で酸素吸入療法を行う際に用いる医療用酸素濃縮装置として好適に用いることができる。また、本発明の酸素濃縮装置は、耐衝撃性にも優れているために、携帯型の酸素濃縮装置としての需要も大いに期待される。さらに、本発明の酸素濃縮装置は、人間を対象としたものだけに限定されず、動物を対象としたものであってもよい。

本発明の酸素濃縮装置のシステムフローを示した図である。 第一実施態様の酸素濃縮装置を分解した状態を示した斜視図である。 クッション材に包まれたコンプレッサを示した断面図である。 クッション材に包まれた電磁弁を示した断面図である。 第一実施態様の酸素濃縮装置における支持手段を示した斜視図である。 第一実施態様の酸素濃縮装置における支持手段を後方から見た状態を示した図である。 第一実施態様の酸素濃縮装置の外観を示した斜視図である。 第一実施態様の酸素濃縮装置を左右方向に垂直な面で切断した状態を示した断面図である。 第二実施態様の酸素濃縮装置における支持手段を本体部と蓋部とに分解した状態を示した斜視図である。 第二実施態様の酸素濃縮装置における支持手段の本体部を後方から見た状態を示した図である。 第二実施態様の酸素濃縮装置を分解した状態を示した斜視図である。 第二実施態様の酸素濃縮装置の外観を示した斜視図である。 第三実施態様の酸素濃縮装置を分解した状態を示した斜視図である。 第三実施態様の酸素濃縮装置における支持手段を後方から見た状態を示した図である。 第三実施態様の酸素濃縮装置の外観を示した斜視図である。

符号の説明

１ 吸気フィルタ
２ ガス移送手段の原料空気導入側のガス流路に設けられた消音タンク
３ コンプレッサ（ガス移送手段）
４ 電磁弁ブロック
４ａ 電磁弁（吸着筒６用原料空気供給弁）
４ｂ 電磁弁（吸着筒６用排気ガス排出弁）
５ａ 電磁弁（吸着筒７用原料空気供給弁）
５ｂ 電磁弁（吸着筒７用排気ガス排出弁）
６ 吸着筒
７ 吸着筒
８ 均圧弁（上部均圧用）
９ オリフィス（上部均圧用）
１０ａ 逆止弁
１０ｂ 逆止弁
１１ 貯留タンク
１２ 圧力検知手段（原料空気導入路用）
１３ 吸着筒の排気ガス導出側のガス流路に設けられた消音タンク
１４ サイレンサ
１５ バクテリアフィルタ
１６ 比例制御弁
１７ 酸素濃度検知手段
１８ 圧力検知手段（酸素濃縮ガス取出流路用）
１９ 逆止弁（酸素濃縮ガス取出流路用）
２０ 加湿手段
２１ 酸素濃縮ガス取出口
２２ 支持手段本体部（支持手段）
２２ａ ガス移送手段収容室
２２ｂ 吸気フィルタ収容室
２２ｃ 冷却ファン収容室
２２ｄ 吸着筒収容室（吸着筒６用）
２２ｅ 吸着筒収容室（吸着筒７用）
２２ｆ 貯留タンク収容室
２２ｇ 制御手段収容室
２２ｈ 電磁弁収容室
２３ 支持手段外枠部（支持手段）
２４ 操作部
２５ 支持手段蓋部（支持手段）
２６ 前側ケース（ケース）
２７ 後側ケース（ケース）
２８ コンプレッサボックス（金属製のガス移送手段収容ボックス）
２９ 冷却ファン
３０ 制御手段
３１ 吸音材
３２ クッション材
３３ リベット
３４ ガス移送手段の原料空気導出側のガス流路に設けられた消音タンク
３５ 流量検知手段
３６ オリフィス（パージ用）

Claims (11)

1. 原料空気に含まれる窒素を選択的に吸着しうる吸着剤が収容された吸着筒と、吸着筒で生成された酸素濃縮ガスを一時的に貯留するための貯留タンクと、原料空気、酸素濃縮ガス又は排気ガスを移送するためのガス移送手段と、吸着筒に接続されたガス流路の開閉又は切替を行うための電磁弁と、各部を制御するための制御手段とを含む複数の部品がケースに収容された酸素濃縮装置であって、前記複数の部品を所定の箇所に位置決めして支持するための支持手段がケースの内部に設けられ、吸着筒、ガス移送手段、貯留タンク又は電磁弁のうち少なくとも１種の部品がクッション材を介した状態で支持手段に支持されたことを特徴とする酸素濃縮装置。
2. クッション材が、シート状の繊維集合体である請求項１記載の酸素濃縮装置。
3. クッション材が、厚さ２〜５０mmの不織布である請求項２記載の酸素濃縮装置。
4. ガス移送手段が金属製のガス移送手段収容ボックスに収容され、ガス移送手段収容ボックスがクッション材を介した状態で支持手段に支持された請求項１〜３いずれか記載の酸素濃縮装置。
5. ガス移送手段が、吸着筒の原料空気導入側のガス流路に配され、ガス移送手段の原料空気導入側のガス流路、ガス移送手段の原料空気導出側のガス流路、及び吸着筒の排気ガス導出側のガス流路のそれぞれに消音タンクが設けられ、これらの消音タンクのうち少なくとも１つがガス移送手段収容ボックスに収容された請求項４記載の酸素濃縮装置。
6. ケースの内面に吸音材が設けられた請求項１〜５いずれか記載の酸素濃縮装置。
7. 支持手段が、ケースの内部を前後に仕切るための仕切板として機能し、ガス移送手段と電磁弁のうち少なくとも１種の部品が支持手段よりも後方に配された請求項１〜６いずれか記載の酸素濃縮装置。
8. 支持手段が、プラスチック成形品からなる請求項１〜７いずれか記載の酸素濃縮装置。
9. 支持手段が、電磁弁を収容するための電磁弁収容室と、制御手段を収容するための制御手段収容室と、ガス移送手段を収容するためのガス移送手段収容室とを備えた請求項１〜８いずれか記載の酸素濃縮装置。
10. 冷却空気を移送するための冷却ファンをケースの内部に備え、電磁弁収容室と制御手段収容室とガス移送手段収容室とが連通され、冷却ファンによって電磁弁収容室と制御手段収容室とガス移送手段収容室とに冷却空気を供給することができるようにした請求項９記載の酸素濃縮装置。
11. 電磁弁又は制御手段が冷却ファンよりも冷却空気流れ方向の上流側に配され、ガス移送手段が冷却ファンよりも冷却空気流れ方向の下流側に配された請求項１０記載の酸素濃縮装置。

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