JP2008144714A - Compressor, vacuum pump, compression/vacuum complex machine, and oxygen concentrator - 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、真空ポンプ、圧縮・真空複合機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. The present invention relates to a compressor, a vacuum pump, and a compression / vacuum compound machine.
従来より、例えば呼吸器疾患の患者等に、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、酸素富化膜を用いた膜型酸素濃縮器や、窒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 having a respiratory disease, for example.
This type of oxygen concentrator includes a membrane type oxygen concentrator using an oxygen-enriched membrane and an adsorption type oxygen concentrator obtained by selective adsorption of nitrogen. As the adsorption type oxygen concentrator, a compressor is used. A pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator used 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は、例えばインダクション(誘導)モータが使用されており、このモータの両軸には、シリンダとピストンが設けられている。また、通常、ピストンの表面は硬質アルマイト処理されている(参考文献1参照)。
上述したコンプレッサには、シリンダとピストンとの間に、シール材として例えば樹脂製のカップパッキンが使用されているが、コンプレッサを長期間使用すると、カップパッキンが摩耗するので、エア漏れが生じ、コンプレッサの性能(排気流量)が低下してしまう。そのため、酸素濃縮器の発生酸素濃度が低下するので、酸素濃縮器の寿命が低下するという問題があった。 In the above-described compressor, for example, a resin cup packing is used as a sealing material between the cylinder and the piston. However, if the compressor is used for a long period of time, the cup packing will be worn out, causing air leakage, and the compressor Performance (exhaust flow rate) will be reduced. For this reason, the oxygen concentration generated by the oxygen concentrator is lowered, which causes a problem that the life of the oxygen concentrator is reduced.
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、パッキンの摩耗によるコンプレッサ等の機器の性能の低下を防止し、長寿命のコンプレッサ、真空ポンプ、圧縮・真空複合機、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-mentioned problems, and its purpose is to prevent deterioration of the performance of equipment such as a compressor due to wear of packing, and to provide a long-life compressor, vacuum pump, compression / vacuum compound machine And providing an oxygen concentrator.
(1)請求項1の発明は、シリンダを備えピストンを収容するヘッドと、前記ピストンとともに摺動して前記シリンダとの間をシールするパッキンと、を備えたコンプレッサにおいて、(A)前記パッキンの表面がDLCコーティングされたものであること、(B)前記シリンダの少なくとも内周面がDLCコーティングされたものであること、(C)前記シリンダがアルミニウム又はアルミニウム合金である場合にその少なくとも内周面が硬質アルマイト処理されるとともにフッ素樹脂コーティングされたものであること、のいずれか1種の構成を備えていることを特徴とする。
(1) The invention of
本発明では、パッキンの表面やシリンダの少なくとも内周面に、上述した(A)〜(C)のいずれか1種の様な摩擦を低減する処理がされているので、コンプレッサを長期間使用した場合でも、パッキンが摩耗しにくい。よって、エア漏れが生じにくいので、コンプレッサの性能(排気流量)の低下を抑制できる。そのため、このコンプレッサを酸素濃縮器に使用した場合には、発生酸素濃度が低下しにくいので、酸素濃縮器の寿命が向上するという効果がある。 In the present invention, the surface of the packing and at least the inner peripheral surface of the cylinder are treated to reduce the friction as in any one of the above-described (A) to (C). Even in this case, the packing is not easily worn. Accordingly, since air leakage is unlikely to occur, it is possible to suppress a decrease in compressor performance (exhaust flow rate). For this reason, when this compressor is used in an oxygen concentrator, the generated oxygen concentration is unlikely to decrease, so that the life of the oxygen concentrator is improved.
ここで、DLCコーティングとは、ダイヤモンドライクコーティングのことである(以下同様)。
なお、硬質アルマイト処理されるとともにフッ素樹脂コーティングする技術としては、タフラム処理(登録商標)を採用できる。また、フッ素樹脂としては、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)のテフロン(登録商標)が挙げられる(以下同様)。
Here, the DLC coating is a diamond-like coating (hereinafter the same).
It should be noted that as a technique for performing the hard alumite treatment and coating the fluororesin, Tafram treatment (registered trademark) can be adopted. Examples of the fluororesin include polytetrafluoroethylene (PTFE) Teflon (registered trademark) (the same applies hereinafter).
(2)請求項2の発明は、シリンダを備えピストンを収容するヘッドと、前記ピストンとともに摺動して前記シリンダとの間をシールするパッキンと、を備えたコンプレッサにおいて、(A)前記パッキンの表面がDLCコーティングされたものであり、且つ、前記シリンダの少なくとも内周面がDLCコーティングされたものであること、(B)前記パッキンの表面がDLCコーティングされたものであり、且つ、前記シリンダがアルミニウム又はアルミニウム合金である場合にその少なくとも内周面が硬質アルマイト処理されるとともにフッ素樹脂コーティングされたものであること、のいずれか1種の構成を備えていることを特徴とする。 (2) The invention of claim 2 is a compressor comprising a head that includes a cylinder and accommodates a piston, and a packing that slides with the piston and seals between the cylinders. The surface is DLC coated, and at least the inner peripheral surface of the cylinder is DLC coated. (B) The surface of the packing is DLC coated, and the cylinder is In the case of aluminum or an aluminum alloy, at least the inner peripheral surface is hard anodized and is coated with a fluororesin.
本発明では、パッキンの表面やシリンダの少なくとも内周面に、上述した(A)又は(B)の様な摩擦を低減する処理がされているので、コンプレッサを長期間使用した場合でも、一層パッキンが摩耗しにくい。よって、エア漏れが生じにくいので、コンプレッサの性能(排気流量)の低下を抑制できる。そのため、このコンプレッサを酸素濃縮器に使用した場合には、発生酸素濃度が低下しにくいので、酸素濃縮器の寿命が向上するという効果がある。 In the present invention, the surface of the packing and at least the inner peripheral surface of the cylinder are treated to reduce the friction as described above (A) or (B). Is hard to wear. Accordingly, since air leakage is unlikely to occur, it is possible to suppress a decrease in compressor performance (exhaust flow rate). For this reason, when this compressor is used in an oxygen concentrator, the generated oxygen concentration is unlikely to decrease, so that the life of the oxygen concentrator is improved.
(3)請求項3の発明は、前記パッキンが、カップパッキンであることを特徴とする。
本発明は、パッキンを例示したものである。このカップパッキンとは、外周側が一方の側に皿状に湾曲したパッキンである(以下同様)。
(3) The invention of claim 3 is characterized in that the packing is a cup packing.
The present invention exemplifies packing. The cup packing is a packing whose outer peripheral side is curved in a dish shape on one side (the same applies hereinafter).
(4)請求項4の発明は、前記パッキンが、樹脂製であることを特徴とする。
本発明は、パッキンの材質を例示したものである。この樹脂としては、例えば柔軟性を有するフッ素樹脂、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)のテフロン(登録商標)が挙げられる(以下同様)。
(4) The invention of claim 4 is characterized in that the packing is made of resin.
The present invention exemplifies the material of the packing. Examples of this resin include flexible fluororesins such as polytetrafluoroethylene (PTFE) Teflon (registered trademark) (the same applies hereinafter).
(5)請求項5の発明は、前記コンプレッサが、酸素濃縮器用であることを特徴とする。
本発明は、コンプレッサの用途を例示したものである。このコンプレッサにより、吸着剤を充填した吸着筒内の空気を圧縮することが可能である。
(5) The invention of claim 5 is characterized in that the compressor is for an oxygen concentrator.
The present invention illustrates the use of a compressor. With this compressor, it is possible to compress the air in the adsorption cylinder filled with the adsorbent.
(6)請求項6の発明は、シリンダを備えピストンを収容するヘッドと、前記ピストンとともに摺動して前記シリンダとの間をシールするパッキンと、を備えた真空ポンプにおいて、(A)前記パッキンの表面がDLCコーティングされたものであること、(B)前記シリンダの少なくとも内周面がDLCコーティングされたものであること、(C)前記シリンダがアルミニウム又はアルミニウム合金である場合にその少なくとも内周面が硬質アルマイト処理されるとともにフッ素樹脂コーティングされたものであること、のいずれか1種の構成を備えていることを特徴とする。 (6) The invention of claim 6 is a vacuum pump comprising: a head that includes a cylinder and that accommodates the piston; and a packing that slides together with the piston to seal between the cylinders. (A) The packing The surface of the cylinder is DLC-coated, (B) at least the inner peripheral surface of the cylinder is DLC-coated, and (C) when the cylinder is aluminum or an aluminum alloy, at least the inner periphery thereof It is characterized in that it has any one of the structures that the surface is hard anodized and is coated with fluororesin.
本発明では、パッキンの表面やシリンダの少なくとも内周面に、上述した(A)〜(C)のいずれか1種の様な摩擦を低減する処理がされているので、真空ポンプを長期間使用した場合でも、パッキンが摩耗しにくい。よって、エア漏れが生じにくいので、真空ポンプの性能(排気流量)の低下を抑制できる。そのため、この真空ポンプを酸素濃縮器に使用した場合には、発生酸素濃度が低下しにくいので、酸素濃縮器の寿命が向上するという効果がある。 In the present invention, the surface of the packing and at least the inner peripheral surface of the cylinder are treated to reduce friction as in any one of the above-described (A) to (C), so that the vacuum pump is used for a long time. Even if it is done, the packing is hard to wear. Thus, since air leakage is unlikely to occur, it is possible to suppress a decrease in the performance (exhaust flow rate) of the vacuum pump. For this reason, when this vacuum pump is used in an oxygen concentrator, the generated oxygen concentration is unlikely to decrease, so that the life of the oxygen concentrator is improved.
(7)請求項7の発明は、シリンダを備えピストンを収容するヘッドと、前記ピストンと前記シリンダとの間をシールするパッキンと、を備えた真空ポンプにおいて、(A)前記パッキンの表面がDLCコーティングされたものであり、且つ、前記シリンダの少なくとも内周面がDLCコーティングされたものであること、(B)前記パッキンの表面がDLCコーティングされたものであり、且つ、前記シリンダがアルミニウム又はアルミニウム合金である場合にその少なくとも内周面が硬質アルマイト処理されるとともにフッ素樹脂コーティングされたものであることのいずれか1種の構成を備えていることを特徴とする。 (7) The invention of claim 7 is a vacuum pump comprising a head that includes a cylinder and accommodates a piston, and a packing that seals between the piston and the cylinder. (A) The surface of the packing is DLC. The cylinder is DLC-coated at least on the inner peripheral surface of the cylinder, and (B) the surface of the packing is DLC-coated, and the cylinder is made of aluminum or aluminum. In the case of an alloy, it is characterized in that at least an inner peripheral surface thereof is subjected to a hard anodizing treatment and is coated with a fluororesin, and has one kind of configuration.
本発明では、パッキンの表面やシリンダの少なくとも内周面に、上述した(A)又は(B)の様な摩擦を低減する処理がされているので、真空ポンプを長期間使用した場合でも、一層パッキンが摩耗しにくい。よって、エア漏れが生じにくいので、真空ポンプの性能(排気流量)の低下を抑制できる。そのため、この真空ポンプを酸素濃縮器に使用した場合には、発生酸素濃度が低下しにくいので、酸素濃縮器の寿命が向上するという効果がある。 In the present invention, the surface of the packing and at least the inner peripheral surface of the cylinder are treated to reduce the friction as described above (A) or (B), so even when the vacuum pump is used for a long time, The packing is hard to wear. Thus, since air leakage is unlikely to occur, it is possible to suppress a decrease in performance (exhaust flow rate) of the vacuum pump. For this reason, when this vacuum pump is used in an oxygen concentrator, the generated oxygen concentration is unlikely to decrease, so that the life of the oxygen concentrator is improved.
(8)請求項8の発明は、前記パッキンが、カップパッキンであることを特徴とする。
本発明は、パッキンを例示したものである。
(9)請求項9の発明は、前記パッキンが、樹脂製であることを特徴とする。
(8) The invention of claim 8 is characterized in that the packing is a cup packing.
The present invention exemplifies packing.
(9) The invention of claim 9 is characterized in that the packing is made of resin.
本発明は、パッキンの材質を例示したものである。
(10)請求項10の発明は、前記真空ポンプが、酸素濃縮器用であることを特徴とする。
The present invention exemplifies the material of the packing.
(10) The invention of claim 10 is characterized in that the vacuum pump is for an oxygen concentrator.
本発明は、真空ポンプの用途を例示したものである。この真空ポンプにより、酸素富化膜を減圧することが可能である。
(11)請求項11の発明は、シリンダを備えピストンを収容するヘッド、及び前記ピストンとともに摺動して前記シリンダとの間をシールするパッキンを有するコンプレッサと、同様に、前記シリンダ、ピストン、ヘッド、及びパッキンを有する真空ポンプと、
を備えた圧縮・真空複合機において、(A)前記パッキンの表面がDLCコーティングされたものであること、(B)前記シリンダの少なくとも内周面がDLCコーティングされたものであること、(C)前記シリンダがアルミニウム又はアルミニウム合金である場合にその少なくとも内周面が硬質アルマイト処理されるとともにフッ素樹脂コーティングされたものであること、のいずれか1種の構成を備えていることを特徴とする。
The present invention illustrates the use of a vacuum pump. With this vacuum pump, the oxygen-enriched film can be decompressed.
(11) The invention of
(A) The packing surface is DLC-coated, (B) At least the inner peripheral surface of the cylinder is DLC-coated, (C) When the cylinder is made of aluminum or an aluminum alloy, at least an inner peripheral surface thereof is hard alumite-treated and is coated with a fluororesin, and has any one kind of configuration.
本発明は、コンプレッサにより空気を圧縮する機能と真空ポンプにより減圧する機能を備えた圧縮・真空複合機に関するものであり、コンプレッサ用のシリンダと真空ポンプ用のシリンダのように、それぞれの機能に対応した2以上のシリンダ及びピストンを備えている。 The present invention relates to a compression / vacuum compound machine having a function of compressing air by a compressor and a function of reducing pressure by a vacuum pump, and corresponds to each function like a cylinder for a compressor and a cylinder for a vacuum pump. 2 or more cylinders and pistons.
本発明では、パッキンの表面やシリンダの少なくとも内周面に、上述した(A)〜(C)のいずれか1種の様な摩擦を低減する処理がされているので、圧縮・真空複合機を長期間使用した場合でも、パッキンが摩耗しにくい。よって、エア漏れが生じにくいので、圧縮・真空複合機の性能(排気流量)の低下を抑制できる。そのため、この圧縮・真空複合機を酸素濃縮器に使用した場合には、発生酸素濃度が低下しにくいので、酸素濃縮器の寿命が向上するという効果がある。 In the present invention, the surface of the packing and at least the inner peripheral surface of the cylinder are treated to reduce friction as in any one of the above-described (A) to (C). Even when used for a long time, the packing is not easily worn. Therefore, since air leakage hardly occurs, it is possible to suppress a decrease in performance (exhaust flow rate) of the compression / vacuum composite machine. For this reason, when this compression / vacuum combined machine is used in an oxygen concentrator, the generated oxygen concentration is unlikely to decrease, so that the life of the oxygen concentrator is improved.
(12)請求項12の発明は、シリンダを備えピストンを収容するヘッド、及び前記ピストンとともに摺動して前記シリンダとの間をシールするパッキンを有するコンプレッサと、同様に、前記シリンダ、ピストン、ヘッド、及びパッキンを有する真空ポンプと、
を備えた圧縮・真空複合機において、(A)前記パッキンの表面がDLCコーティングされたものであり、且つ、前記シリンダの少なくとも内周面がDLCコーティングされたものであること、(B)前記パッキンの表面がDLCコーティングされたものであり、且つ、前記シリンダがアルミニウム又はアルミニウム合金である場合にその少なくとも内周面が硬質アルマイト処理されるとともにフッ素樹脂コーティングされたものであること、のいずれか1種の構成を備えていることを特徴とする。
(12) The invention of claim 12 includes a head having a cylinder and accommodating a piston, and a compressor having a packing that slides with the piston and seals between the cylinder, as well as the cylinder, piston, and head. And a vacuum pump having a packing;
(A) the surface of the packing is DLC coated, and at least the inner peripheral surface of the cylinder is DLC coated, (B) the packing When the cylinder is made of DLC coating and the cylinder is made of aluminum or an aluminum alloy, at least the inner peripheral surface thereof is hard anodized and coated with a fluororesin. It is characterized by having a seed configuration.
本発明では、パッキンの表面やシリンダの少なくとも内周面に、上述した(A)又は(B)の様な摩擦を低減する処理がされているので、圧縮・真空複合機を長期間使用した場合でも、一層パッキンが摩耗しにくい。よって、エア漏れが生じにくいので、圧縮・真空複合機の性能(排気流量)の低下を抑制できる。そのため、この圧縮・真空複合機を酸素濃縮器に使用した場合には、発生酸素濃度が低下しにくいので、酸素濃縮器の寿命が向上するという効果がある。 In the present invention, the surface of the packing and at least the inner peripheral surface of the cylinder are treated to reduce friction as described above (A) or (B). However, the packing is more difficult to wear. Therefore, since air leakage hardly occurs, it is possible to suppress a decrease in performance (exhaust flow rate) of the compression / vacuum composite machine. For this reason, when this compression / vacuum combined machine is used in an oxygen concentrator, the generated oxygen concentration is unlikely to decrease, so that the life of the oxygen concentrator is improved.
(13)請求項13の発明は、前記パッキンが、カップパッキンであることを特徴とする。
本発明は、パッキンを例示したものである。
(13) The invention of
The present invention exemplifies packing.
(14)請求項14の発明は、前記パッキンが、樹脂製であることを特徴とする。
本発明は、パッキンの材質を例示したものである。
(15)請求項15の発明は、前記圧縮・真空複合機が、酸素濃縮器用であることを特徴とする。
(14) The invention of claim 14 is characterized in that the packing is made of resin.
The present invention exemplifies the material of the packing.
(15) The invention of
本発明は、圧縮・真空複合機の用途を例示したものである。ここでは、コンプレッサにより、吸着剤を充填した吸着筒内の空気を圧縮することが可能であり、また、真空ポンプにより、吸着筒内を減圧することが可能である。 The present invention exemplifies the use of a compression / vacuum compound machine. Here, the air in the adsorption cylinder filled with the adsorbent can be compressed by a compressor, and the inside of the adsorption cylinder can be decompressed by a vacuum pump.
(16)請求項16の発明(酸素濃縮器)は、前記請求項1〜5のいずれかに記載のコンプレッサ、前記請求項6〜10のいずれかに記載の真空ポンプ、前記請求項11〜15のいずれかに記載の圧縮・真空複合機のうち、1種以上を備えたことを特徴とする。
(16) The invention (oxygen concentrator) of claim 16 is the compressor according to any one of
本発明の酸素濃縮器では、上述した構成のコンプレッサ、真空ポンプ、及び圧縮・真空複合機の3種類の機器のうち、1種類の機器を使用するか又は2種類以上の機器を組み合わせて使用する。よって、生成する酸素濃度の低下を防止でき、酸素濃縮器の寿命を伸ばすことができる。ここで、上述した機器を使用する場合には、それぞれの種類の機器を1台又は複数台使用することができる。 In the oxygen concentrator of the present invention, one type of device is used among the three types of devices, ie, the compressor, the vacuum pump, and the compression / vacuum compound machine configured as described above, or two or more types of devices are used in combination. . Accordingly, it is possible to prevent the generated oxygen concentration from being lowered and to extend the life of the oxygen concentrator. Here, when using the above-described devices, one or a plurality of devices of each type can be used.
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、コンプレッサを利用し、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, a compressor is used to concentrate and remove oxygen from the air by adsorbing and removing nitrogen using, for example, zeolite (hereinafter referred to as an adsorbent) as a nitrogen adsorbent. An example is a pressure fluctuation adsorption type medical oxygen concentrator (hereinafter referred to as an oxygen concentrator) that supplies a product gas containing oxygen (hereinafter referred to as an oxygen concentrated gas) 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
なお、コンプレッサ17や冷却ファン19、21などは、防音のために、板金室67内に収容されている。
b)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。
The
b) Next, the structure of the
図2に示す様に、このコンプレッサ17は、左右一対の圧縮室141、143により、それぞれ空気を圧縮する装置である。以下詳細に説明する。
コンプレッサ17は、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と、そのモータ113等を収容するハウジング115を備えており、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や左右のコネロッド121、123等の(ピストン125、127を駆動するための)駆動機構129と、その駆動機構129等を収容するケーシング131を備えている。
As shown in FIG. 2, the
The
また、ケーシング131の左右には、それぞれヘッド83、85を備えており、各ヘッド83、85は、ピストン125、127と、ピストン125、127が摺動するシリンダ133、135とを備えている。なお、シリンダ133、135とピストン125、127とに囲まれることにより、圧縮室141、143が形成されている。
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)コネロッド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
更に、本実施例では、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131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、一体に組み付けられている。尚、モータ113のハウジング115とケーシング131とは、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。
Furthermore, in this embodiment, 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
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、右側コネロッド123、左側コネロッド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。
Further, an
更に、図3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、圧縮室141、143に連通する各一対の吸気孔145、147及び排気孔149、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(図示せず)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、他の分岐空気配管(図示せず)に接続されている。
Further, as shown in FIG. 3, the tip portions (head covers) 137, 139 of the left and
また、図4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。また、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。
Further, as shown in FIG. 4 (on the side of one head 83), the
そして、前記各ピストン125、127の先端面には、皿状のカップパッキン71、73が、開口側(凹部側)をヘッドカバー137、139側にして配置されている。このカップパッキン71、73は、フッ素樹脂製(例えばテフロン(登録商標)製)である。
In addition, dish-shaped cup packings 71 and 73 are arranged on the front end surfaces of the
特に本実施例では、図5に模式的示す様に、前記シリンダ133、135の内周面、即ちカップパッキン71、73が摺動する内周面には、摺動抵抗を低減するように、ダイアモンドライクカーボン(DLC)コーティングが施されて、保護膜(DLCコーティング膜)133aが形成されている。
Particularly in this embodiment, as schematically shown in FIG. 5, the inner peripheral surfaces of the
また、カップパッキン71、73の表面、特にシリンダ133、135の内周面と接触する部分には、同様に、DLCコーティングが施されて、保護膜(DLCコーティング膜)71aが形成されている。
Similarly, DLC coating is applied to the surfaces of the
c)次に、DLCコーティングの処理方法について簡単に説明する。
カップパッキン71、73の表面やシリンダ133、135の内周面にDLCコーティングを施す方法としては、周知の処理方法を採用できる。
c) Next, the DLC coating processing method will be briefly described.
As a method of applying DLC coating to the surfaces of the
例えば(アルミニウム合金からなる)シリンダ133、135の内周面に対するDLCコーティング方法としては、プラズマCVD法、イオンビーム蒸着法、陰極アーク蒸着法、UBMスパッタ法など、各種の方法を採用できる。
For example, various methods such as a plasma CVD method, an ion beam vapor deposition method, a cathodic arc vapor deposition method, and a UBM sputtering method can be adopted as a DLC coating method for the inner peripheral surfaces of the
また、フッ素樹脂材料からなるカップパッキン71、73の表面に対するDLCコーティング方法としては、下記の方法を採用できる。
まず、プラズマを利用し、活性が高くエッチング効果のある水素ラジカルで、基材表面を暴露する。これにより、基材表面に存在する炭素のフリーボンドが確保され、この部分が水素と結合する。
Moreover, the following method is employable as a DLC coating method with respect to the surface of the
First, plasma is used to expose the surface of the substrate with hydrogen radicals having high activity and an etching effect. Thereby, the free bond of the carbon which exists in the base-material surface is ensured, and this part couple | bonds with hydrogen.
次に、基材表面をメチル基で暴露することにより、表面の水素がメチル基と反応し、メタンとなって離脱する。そして、基材表面のフリーボンドにメチル基が反応し、この繰り返しでDLCコーティング膜71aが形成される。
Next, by exposing the substrate surface with methyl groups, the hydrogen on the surface reacts with the methyl groups, leaving as methane. The methyl group reacts with the free bond on the substrate surface, and 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
e)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、シール材であるカップパッキン71、73の表面及びシリンダ133、135の内周面にDLCコーティングが施されているので、コンプレッサ17を長期間使用した場合でも、カップパッキン71、73が摩耗しにくい。よって、コンプレッサ17のエア漏れが生じにくく、コンプレッサ17の性能(排気流量)の低下を抑制できるという効果がある。それによって、酸素濃縮器1の発生酸素濃度が低下しにくいので、酸素濃縮器1の寿命が向上するという顕著な効果を奏する。
e) Next, the effect of the
The
なお、本実施例では、シリンダ133、135の内周面とカップパッキン71、73の表面にDLCコーティングを施したが、どちらか一方のみにDLCコーティングを施しても効果はある。
In this embodiment, DLC coating is applied to the inner peripheral surfaces of the
また、本実施例では、シリンダ133、135の内周面にDLCコーティングを施したが、タフラム処理(登録商標)を行ってもよい。このタフラム処理とは、アルミニウム合金の基材の表面に硬質アルマイト処理を行うとともに、硬質アルマイト処理によって生ずる表面の空孔にフッ素樹脂(例えばPTFEによるテフロン(登録商標))を含浸させる処理である。
In the present embodiment, the DLC coating is applied to the inner peripheral surfaces of the
なお、シリンダ133、135の材質としては、アルミニウム又はアルミニウム合金を採用できるが、それ以外の材料としてステンレス等を採用してもよい。
In addition, as a material of the
次に、実施例2について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は簡略化する。
本実施例では、板金室内に配置される圧縮・真空複合機と、その空気配管などの構成が、前記実施例1と大きく異なる。なお、前記実施例1と同じ構成には同じ図番を付した。
Next, the second embodiment will be described, but the description of the same contents as the first embodiment will be simplified.
In the present embodiment, the configuration of the compression / vacuum compound machine disposed in the sheet metal chamber and its air piping is greatly different from that of the first embodiment. The same reference numerals are assigned to the same components as those in the first embodiment.
図6に示す様に、本実施例の酸素濃縮器1では、吸着筒内の加圧及び減圧を行うために、圧縮・真空複合機205を用いる。この圧縮・真空複合機205は、左右一対のヘッド83、85を備えており、各ヘッド83、85は、それぞれコンプレッサ201及び真空ポンプ203として機能する構成を備えている。
As shown in FIG. 6, in the
前記圧縮・真空複合機205のコンプレッサ201の吐出側は、第1吸着筒27及び第2吸着筒29に圧縮空気を送るために、第1供給弁23及び第2供給弁25に接続されており、真空ポンプ203の吸入側は 第1吸着筒27及び第2吸着筒29の減圧を行うために、第1排気弁39及び第2排気弁41に接続されている。
The discharge side of the
従って、例えば第1吸着筒27に圧縮空気を送る場合には、第1排気弁39を閉じて第1供給弁23を開き、逆に、例えば第1吸着筒27内を減圧する場合には、第1供給弁23を閉じて第1排気弁39を開く。
Therefore, for example, when sending compressed air to the
この動作を各吸着筒27、29毎に実施することにより、各吸着筒27、29内の減圧を(前記実施例1より)好適に行うことができるので、吸着剤の再生を一層好適に行うことができる。つまり、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。
By performing this operation for each of the
特に本実施例では、コンプレッサ201は、前記実施例1と同様なシリンダ215、ピストン212、及びカップパッキン207を備えたものであるが、真空ポンプ203の構造が多少異なる。
In particular, in the present embodiment, the
具体的には、図7に示す様に、コンプレッサ201では、カップパッキン207の外周部分は、同図の左側(ヘッドカバー209側)に湾曲しているが、真空ポンプ203では、カップパッキン211の外周部分は、同図の左側(ピストン213側)に湾曲している。
Specifically, as shown in FIG. 7, in the
また、本実施例では、前記実施例1と同様に、カップパッキン207、211の表面及びシリンダ215、217の内周面にDLCコーティングが施されているので、前記実施例1と同様な効果を奏する。
In the present embodiment, as in the first embodiment, since the DLC coating is applied to the surfaces of the
なお、上述した様に、シリンダ215、217の内周面とカップパッキン207、211のどちらか一方のみにDLCコーティングを施しても効果はある。また、シリンダ215、217に、タフラム処理(登録商標)を行ってもよい。
As described above, it is effective to apply DLC coating only to one of the inner peripheral surfaces of the
次に、実施例3について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は簡略化する。
本実施例では、2組のシリンダ及びピストンが共に真空ポンプとして機能する例を挙げる。
Next, the third embodiment will be described, but the description of the same contents as the first embodiment will be simplified.
In this embodiment, an example in which two sets of cylinders and pistons both function as a vacuum pump is given.
図8に示す様に、本実施例の酸素濃縮器300では、ファン301により、高分子材料からなる酸素富化膜ユニット303に空気が供給される。
真空ポンプ305によって酸素富化膜ユニット303の片側を減圧することにより、周囲の空気から酸素が濃縮されて酸素濃縮ガス(酸素富化空気)が生成され、熱交換器307及びドレイン309に送られ、排出される。
As shown in FIG. 8, in the
By depressurizing one side of the oxygen-enriched
本実施例においても、前記図7(b)に記載された様なカップパッキンが使用され、そのカップパッキンの表面やシリンダの内周面に、同様なDLCコーティングが施されているので、前記実施例と同様な効果を奏する。 Also in this embodiment, the cup packing as shown in FIG. 7B is used, and the same DLC coating is applied to the surface of the cup packing and the inner peripheral surface of the cylinder. The effect is similar to the example.
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)例えばシリンダにおいて、DLCコーティングされている箇所は、少なくとも内周面であることが必要であるが、他の箇所にもDLCコーティングが施されていてもよい。
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, in the cylinder, the portion where the DLC coating is performed needs to be at least the inner peripheral surface, but the DLC coating may also be applied to other portions.
(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、モータの駆動軸が水平に配置され、コネロッドが垂直に配置され、ピストンが垂直に移動するコンプレッサや真空ポンプなどにも適用できる。 (2) In addition to the compressor in which the piston moves horizontally, the present invention is also applicable to a compressor, a vacuum pump, etc. in which the drive shaft of the motor is arranged horizontally, the connecting rod is arranged vertically, and the piston moves vertically. it can.
(3)更に、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。
(4)また、コンプレッサ、真空ポンプ、及び圧縮・真空複合機の3種類の機器は、1種類のみを使用したり、又は2種類以上の機器を組み合わせて使用することができる。更に、上述した機器を使用する場合には、それぞれの種類の機器を1台又は複数台使用することができる。例えば酸素濃縮器本体(親機)と、その酸素濃縮器本体に着脱自在な携帯型の酸素濃縮器(子機)とを備えた構成の場合には、親機側にコンプレッサ等を備えて酸素濃縮を可能とするとともに、子機側にもコンプレッサ等を備えて酸素濃縮を可能としてもよい。
(3) Furthermore, 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.
(4) Moreover, only one type of the three types of devices, ie, the compressor, the vacuum pump, and the compression / vacuum compound machine can be used, or two or more types of devices can be used in combination. Further, when using the above-described devices, one or a plurality of devices of each type can be used. For example, in the case of a configuration that includes an oxygen concentrator body (master unit) and a portable oxygen concentrator (slave unit) that can be attached to and detached from the oxygen concentrator body, an oxygen concentrator is provided with a compressor or the like on the base unit side. While enrichment is possible, it is possible to provide a compressor or the like on the handset side to enable oxygen enrichment.
1、300…酸素濃縮器
17、201…コンプレッサ
27、29…吸着筒
71、73、207、211…カップパッキン
83、85…ヘッド
113…モータ
125、127、212、213…ピストン
133、135、215、217…シリンダ
203、305…真空ポンプ
205…圧縮・真空複合機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,300 ...
Claims (16)
前記ピストンとともに摺動して前記シリンダとの間をシールするパッキンと、
を備えたコンプレッサにおいて、
(A)前記パッキンの表面がDLCコーティングされたものであること、
(B)前記シリンダの少なくとも内周面がDLCコーティングされたものであること、
(C)前記シリンダがアルミニウム又はアルミニウム合金である場合にその少なくとも 内周面が硬質アルマイト処理されるとともにフッ素樹脂コーティングされたもの であること、
のいずれか1種の構成を備えていることを特徴とするコンプレッサ。 A head having a cylinder and containing a piston;
A packing that slides with the piston to seal between the cylinders;
In the compressor with
(A) The surface of the packing is DLC coated.
(B) At least the inner peripheral surface of the cylinder is DLC coated,
(C) When the cylinder is made of aluminum or an aluminum alloy, at least the inner peripheral surface thereof is hard anodized and coated with a fluororesin;
A compressor comprising any one of the configurations.
前記ピストンとともに摺動して前記シリンダとの間をシールするパッキンと、
を備えたコンプレッサにおいて、
(A)前記パッキンの表面がDLCコーティングされたものであり、且つ、前記シリン ダの少なくとも内周面DLCコーティングされたものであること、
(B)前記パッキンの表面がDLCコーティングされたものであり、且つ、前記シリン ダがアルミニウム又はアルミニウム合金である場合にその少なくとも内周面が硬 質アルマイト処理されるとともにフッ素樹脂コーティングされたものであること、
のいずれか1種の構成を備えていることを特徴とするコンプレッサ。 A head having a cylinder and containing a piston;
A packing that slides with the piston to seal between the cylinders;
In the compressor with
(A) The surface of the packing is DLC coated, and at least the inner peripheral surface of the cylinder is DLC coated.
(B) When the surface of the packing is DLC coated, and the cylinder is made of aluminum or an aluminum alloy, at least the inner peripheral surface thereof is hard anodized and is coated with a fluororesin. There is,
A compressor comprising any one of the configurations.
前記ピストンとともに摺動して前記シリンダとの間をシールするパッキンと、
を備えた真空ポンプにおいて、
(A)前記パッキンの表面がDLCコーティングされたものであること、
(B)前記シリンダの少なくとも内周面がDLCコーティングされたものであること、
(C)前記シリンダがアルミニウム又はアルミニウム合金である場合にその少なくとも 内周面が硬質アルマイト処理されるとともにフッ素樹脂コーティングされたもの であること、
のいずれか1種の構成を備えていることを特徴とする真空ポンプ。 A head having a cylinder and containing a piston;
A packing that slides with the piston to seal between the cylinders;
In a vacuum pump with
(A) The surface of the packing is DLC coated.
(B) At least the inner peripheral surface of the cylinder is DLC coated,
(C) When the cylinder is made of aluminum or an aluminum alloy, at least the inner peripheral surface thereof is hard anodized and coated with a fluororesin;
A vacuum pump comprising any one of the configurations.
前記ピストンと前記シリンダとの間をシールするパッキンと、
を備えた真空ポンプにおいて、
(A)前記パッキンの表面がDLCコーティングされたものであり、且つ、前記シリン ダの少なくとも内周面がDLCコーティングされたものであること、
(B)前記パッキンの表面がDLCコーティングされたものであり、且つ、前記シリン ダがアルミニウム又はアルミニウム合金である場合にその少なくとも内周面が硬 質アルマイト処理されるとともにフッ素樹脂コーティングされたものであること、
のいずれか1種の構成を備えていることを特徴とする真空ポンプ。 A head having a cylinder and containing a piston;
A packing for sealing between the piston and the cylinder;
In a vacuum pump with
(A) The surface of the packing is DLC coated, and at least the inner peripheral surface of the cylinder is DLC coated.
(B) When the surface of the packing is DLC-coated, and when the cylinder is made of aluminum or an aluminum alloy, at least the inner peripheral surface thereof is hard-anodized and coated with a fluororesin. There is,
A vacuum pump comprising any one of the configurations.
同様に、前記シリンダ、ピストン、ヘッド、及びパッキンを有する真空ポンプと、
を備えた圧縮・真空複合機において、
(A)前記パッキンの表面がDLCコーティングされたものであること、
(B)前記シリンダの少なくとも内周面がDLCコーティングされたものであること、
(C)前記シリンダがアルミニウム又はアルミニウム合金である場合にその少なくとも 内周面が硬質アルマイト処理されるとともにフッ素樹脂コーティングされたもの であること、
のいずれか1種の構成を備えていることを特徴とする圧縮・真空複合機。 A head including a cylinder and containing a piston; and a compressor having a packing that slides together with the piston to seal between the cylinder;
Similarly, a vacuum pump having the cylinder, piston, head, and packing;
In a compression / vacuum combined machine equipped with
(A) The surface of the packing is DLC coated.
(B) At least the inner peripheral surface of the cylinder is DLC coated,
(C) When the cylinder is made of aluminum or an aluminum alloy, at least the inner peripheral surface thereof is hard anodized and coated with a fluororesin;
A compression / vacuum composite machine characterized by comprising any one of the configurations.
同様に、前記シリンダ、ピストン、ヘッド、及びパッキンを有する真空ポンプと、
を備えた圧縮・真空複合機において、
(A)前記パッキンの表面がDLCコーティングされたものであり、且つ、前記シリン ダの少なくとも内周面がDLCコーティングされたものであること、
(B)前記パッキンの表面がDLCコーティングされたものであり、且つ、前記シリン ダがアルミニウム又はアルミニウム合金である場合にその少なくとも内周面が硬 質アルマイト処理されるとともにフッ素樹脂コーティングされたものであること、
のいずれか1種の構成を備えていることを特徴とする圧縮・真空複合機。 A head including a cylinder and containing a piston; and a compressor having a packing that slides together with the piston to seal between the cylinder;
Similarly, a vacuum pump having the cylinder, piston, head, and packing;
In a compression / vacuum combined machine equipped with
(A) The surface of the packing is DLC coated, and at least the inner peripheral surface of the cylinder is DLC coated.
(B) When the surface of the packing is DLC-coated, and when the cylinder is made of aluminum or an aluminum alloy, at least the inner peripheral surface thereof is hard-anodized and coated with a fluororesin. There is,
A compression / vacuum composite machine characterized by comprising any one of the configurations.
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