JP2010209762A - Compressor and oxygen enricher - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンプレッサおよびコンプレッサを備える酸素濃縮装置に関し、特に取り込んだ原料空気を圧縮して、この圧縮空気を吸着剤に供給することで酸素の供給が可能な医療用のコンプレッサおよび酸素濃縮装置に関するものである。 The present invention relates to a compressor and an oxygen concentrating device including the compressor, and more particularly, to a medical compressor and an oxygen concentrating device capable of supplying oxygen by compressing captured raw material air and supplying the compressed air to an adsorbent. Is.
酸素濃縮装置は、原料空気中の酸素を透過させて窒素を選択的に吸着する吸着剤として、例えば、ゼオライト等を用いることで酸素を生成する圧力スイング吸着法を利用することにより、酸素を得るようにされている。
この方式の酸素濃縮装置によれば、取り込んだ原料空気を圧縮手段であるコンプレッサで圧縮して圧縮空気を発生して、吸着剤を内蔵した吸着筒に対してこの圧縮空気を供給することで該吸着剤に窒素を吸着させ酸素を生成する。そして、生成された酸素はタンクに貯めておき、減圧弁や流量設定器を介してタンクから所定流量の酸素を供給可能な状態にすることで、患者は鼻カニューラ等の器具を用いて酸素吸入ができる。
The oxygen concentrator obtains oxygen by using a pressure swing adsorption method that generates oxygen by using, for example, zeolite or the like as an adsorbent that selectively adsorbs nitrogen by permeating oxygen in the raw material air. Has been.
According to this type of oxygen concentrator, the raw material air taken in is compressed by a compressor as a compression means to generate compressed air, and this compressed air is supplied to an adsorption cylinder containing an adsorbent. Nitrogen is adsorbed on the adsorbent to generate oxygen. The generated oxygen is stored in a tank, and the patient can inhale oxygen using a device such as a nasal cannula by enabling the supply of a predetermined flow rate of oxygen from the tank via a pressure reducing valve or a flow rate setting device. Can do.
この酸素濃縮装置はAC電源(商用交流電源)のが利用できる場所に設置しておけば、例えば肺機能が低下した在宅酸素療法患者が、就寝中でも安全に酸素を吸うことができるようになり安眠できる。
特に、在宅酸素療法患者が就寝中も使用する場合には、酸素濃縮装置は騒音発生が極めて少ないことが好ましい。例えば、酸素濃縮装置の騒音は、室内の空調設備から発生する騒音レベル以下となることが望ましい。
If this oxygen concentrator is installed in a place where an AC power supply (commercial AC power supply) can be used, for example, a home oxygen therapy patient with reduced lung function will be able to safely take oxygen even while sleeping. it can.
In particular, when the home oxygen therapy patient is used while sleeping, it is preferable that the oxygen concentrator generates very little noise. For example, it is desirable that the noise of the oxygen concentrator is less than or equal to the noise level generated from indoor air conditioning equipment.
また、慢性気管支炎等の呼吸器疾患の患者の治療法として有効となる長期酸素吸入療法に使用される酸素濃縮装置は、一般的には可搬型ではなく、患者が外出先に持ち出せるようには構成されていない。
そこで、患者がやむなく外出する場合には、例えば、所定の収容容器に酸素を充填した酸素ボンベを搭載したカートを押しながら、その酸素ボンベから濃縮酸素を吸うようにしている。この酸素ボンベに対する酸素の充填は専用設備にて行なわなければならない。
そこで、可搬型や移動型の酸素濃縮装置が提案されており、可搬型や移動型の酸素濃縮装置は、原料空気を取り込んで圧縮空気を発生する圧縮手段と減圧空気を発生する減圧手段とを備えて電池駆動可能なコンプレッサを備えている(特許文献1を参照)。
In addition, oxygen concentrators used for long-term oxygen inhalation therapy, which is effective as a treatment for patients with respiratory diseases such as chronic bronchitis, are generally not portable, so that patients can take them outside. Not configured.
Therefore, when the patient inevitably goes out, for example, while pushing a cart equipped with an oxygen cylinder filled with oxygen in a predetermined container, concentrated oxygen is sucked from the oxygen cylinder. This oxygen cylinder must be filled with oxygen in a dedicated facility.
Therefore, portable and mobile oxygen concentrators have been proposed, and portable and mobile oxygen concentrators include a compressing means that takes in raw air and generates compressed air, and a decompressing means that generates decompressed air. It is equipped with a compressor that can be driven by a battery (see Patent Document 1).
上述した従来の酸素濃縮装置では、ピストンのクランク室には原料空気を吸い込むための吸気孔を有している。コンプレッサのモータ出力軸が回転することでピストンを動作させて、外気である原料空気を吸気孔から直接ピストン側に吸入して圧縮空気を生成する。しかし、コンプレッサを動作させる際に、ピストンのクランク室内部から、吸気孔を経て騒音が直接外部に漏れてしまうことがあった。このため、吸気孔を経て騒音が直接外側に漏れてしまうことが無く、低騒音でピストン側に確実に原料空気を吸入して圧縮空気を生成できることが望まれている。
そこで、本発明は、原料空気を吸引して圧縮空気を生成する際に騒音が直接外に漏れずに低騒音化が図れるコンプレッサおよび酸素濃縮装置を提供することを目的とする。
In the conventional oxygen concentrator described above, the crank chamber of the piston has an intake hole for sucking the raw air. By rotating the motor output shaft of the compressor, the piston is operated, and the raw material air, which is the outside air, is directly sucked into the piston side from the intake hole to generate compressed air. However, when the compressor is operated, noise sometimes leaks directly from the inside of the crank chamber of the piston through the intake hole. For this reason, it is desired that noise does not leak directly to the outside through the intake holes, and that compressed air can be generated by reliably sucking raw material air into the piston side with low noise.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a compressor and an oxygen concentrator that can reduce noise without generating noise directly when the raw material air is sucked to generate compressed air.
本発明のコンプレッサは、原料空気を圧縮して圧縮空気を発生するコンプレッサであって、前記コンプレッサは、ケース部と、前記ケース部に設けられて出力軸を有する駆動用モータと、前記駆動用モータの前記出力軸の回転により動作し、前記原料空気を吸入して圧縮して前記圧縮空気を発生するヘッド部と、前記出力軸に設けられて前記出力軸の回転により前記原料空気を前記ケース部内に取り込んで前記ヘッド部側に前記原料空気を供給する原料空気取り込み部と、前記ケース部側に取り付けられ、前記出力軸の前記原料空気取り込み部を覆うための覆い部材とを備え、前記覆い部材は、前記出力軸の前記原料空気取り込み部の周囲に形成された隔壁部を有することを特徴とする。
上記構成によれば、本発明のコンプレッサでは、原料空気を吸引して圧縮空気を生成する際に騒音が直接外に漏れずに低騒音化が図れる。
The compressor of the present invention is a compressor that generates compressed air by compressing raw air, and the compressor includes a case portion, a drive motor provided in the case portion and having an output shaft, and the drive motor. A head portion that operates by the rotation of the output shaft and sucks and compresses the raw material air to generate the compressed air; and the raw material air is provided in the case portion by the rotation of the output shaft provided in the output shaft. A raw material air intake part that supplies the raw material air to the head part side and a cover member that is attached to the case part side and covers the raw material air intake part of the output shaft. Has a partition part formed around the raw material air intake part of the output shaft.
According to the above configuration, in the compressor of the present invention, noise can be reduced without directly leaking outside when sucking the raw material air to generate compressed air.
本発明のコンプレッサでは、前記覆い部材には、前記出力軸の前記原料空気取り込み部に導入する前記原料空気の不純物を除去するフィルタが一体的に設けられていることを特徴とする。
上記構成によれば、これにより、フィルタは覆い部材に一体的に設けられているので、別部材にする場合に比べて部品点数を減らすことができ、フィルタは、原料空気取り込み部に導入する原料空気の不純物を除去できる。
In the compressor according to the present invention, the covering member is integrally provided with a filter for removing impurities of the raw material air introduced into the raw material air intake portion of the output shaft.
According to the above configuration, since the filter is provided integrally with the cover member, the number of parts can be reduced as compared with the case of using a separate member, and the filter is a raw material to be introduced into the raw air intake section. Air impurities can be removed.
本発明のコンプレッサでは、前記隔壁部は、前記出力軸の前記原料空気取り込み部の周囲において同軸状に形成されていることを特徴とする。
上記構成によれば、出力軸の原料空気取り込み部は、覆い部材と隔壁部により音が外に直接漏れるのを防ぐことができ、コンプレッサの低騒音化が図れる。
In the compressor of the present invention, the partition wall portion is formed coaxially around the raw material air intake portion of the output shaft.
According to the above configuration, the raw material air intake portion of the output shaft can prevent the sound from directly leaking outside by the covering member and the partition wall portion, and the noise of the compressor can be reduced.
本発明のコンプレッサでは、前記覆い部材は、機械的な噛み合いにより前記ケース部側に着脱可能に取り付けられていることを特徴とする。
上記構成によれば、フィルタと一体的な構造の覆い部材を簡単に交換したり、取り外して掃除をすることができる。
In the compressor according to the present invention, the covering member is detachably attached to the case portion side by mechanical engagement.
According to the said structure, the cover member of a structure integral with a filter can be replaced | exchanged easily, or can be removed and cleaned.
本発明のコンプレッサでは、前記出力軸の前記原料空気取り込み部は、前記出力軸の端部において前記原料空気を前記出力軸の軸方向に案内するスクリューと、前記スクリューを回転することより前記原料空気を前記ケース内に取り込む円筒型の軸受け部材と、を備えることを特徴とする。
上記構成によれば、これにより、コンプレッサからできるだけ騒音が直接外側に漏れないようにしながら、静かに原料空気をケース部内に取り込むことができる。
In the compressor of the present invention, the raw material air intake portion of the output shaft includes a screw that guides the raw material air in an axial direction of the output shaft at an end portion of the output shaft, and the raw material air by rotating the screw. And a cylindrical bearing member for taking in the case.
According to the above configuration, this makes it possible to gently take in the raw material air into the case portion while preventing the noise from leaking directly from the compressor as much as possible.
本発明のコンプレッサでは、前記ケース部の第1側面部には前記駆動用モータが設けられ、前記ケース部の前記第1側面部と反対側の第2側面部側には前記出力軸の前記原料空気取り込み部が設けられていることを特徴とする。
上記構成によれば、駆動用モータと出力軸の原料空気取り込み部は、ケース部の第1側面部と反対側の第2側面部側にそれぞれ振り分けて配置できるので、コンプレッサの小型・軽量化が図れる。
In the compressor according to the present invention, the driving motor is provided on the first side surface portion of the case portion, and the raw material of the output shaft is provided on the second side surface portion opposite to the first side surface portion of the case portion. An air intake section is provided.
According to the above configuration, the drive motor and the raw material air intake portion of the output shaft can be separately arranged on the second side surface side opposite to the first side surface portion of the case portion, so that the compressor can be reduced in size and weight. I can plan.
本発明の酸素濃縮装置は、原料空気を圧縮して圧縮空気を発生するコンプレッサと、該圧縮空気から窒素を吸着する吸着剤を収容する吸着部材とを備える酸素濃縮装置であって、前記コンプレッサは、ケース部と、前記ケース部に設けられて出力軸を有する駆動用モータと、前記駆動用モータの前記出力軸の回転により動作し、前記原料空気を吸入して圧縮して前記圧縮空気を発生するヘッド部と、前記出力軸に設けられて前記出力軸の回転により前記原料空気を取り込んで前記ヘッド部側に前記原料空気を供給する原料空気取り込み部と、前記ケース部側に取り付けられ、前記出力軸の前記原料空気取り込み部を覆うための覆い部材とを備え、前記覆い部材は、前記出力軸の前記原料空気取り込み部の周囲に形成された隔壁部を有することを特徴とする。
上記構成によれば、本発明のコンプレッサを備える酸素濃縮装置では、原料空気を吸引して圧縮空気を生成する際に騒音が直接外に漏れずに低騒音化が図れる。
The oxygen concentrator of the present invention is an oxygen concentrator comprising a compressor that compresses raw material air to generate compressed air, and an adsorbing member that contains an adsorbent that adsorbs nitrogen from the compressed air. A case portion; a drive motor provided in the case portion and having an output shaft; and operating by rotation of the output shaft of the drive motor to suck and compress the raw material air to generate the compressed air A head portion that is provided on the output shaft and is attached to the case portion side, a raw material air intake portion that takes in the raw material air by rotation of the output shaft and supplies the raw material air to the head portion side, A cover member for covering the raw material air intake part of the output shaft, and the cover member has a partition part formed around the raw material air intake part of the output shaft. And features.
According to the above configuration, in the oxygen concentrator provided with the compressor of the present invention, noise can be reduced without directly leaking outside when the raw material air is sucked to generate compressed air.
本発明は、原料空気を吸引して圧縮空気を生成する際に騒音が直接外に漏れずに低騒音化が図れるコンプレッサおよび酸素濃縮装置を提供することができる。 The present invention can provide a compressor and an oxygen concentrator capable of reducing noise without generating noise directly when the raw material air is sucked to generate compressed air.
以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して詳しく説明する。
図1は、本発明のコンプレッサを備える酸素濃縮装置の好ましい実施形態を示すブロック図である。
図1に示す酸素濃縮装置1は、好ましい実施形態として携帯型(可搬型や移動型ともいう)の酸素濃縮装置である。図1に示す酸素濃縮装置1は、例えば、酸素生成原理として圧縮空気による圧縮空気力変動吸着法(PSA:正圧変動吸着法)を用いている。
圧縮空気のみによる正圧変動吸着法は、圧縮空気のみを吸着筒体内に送って窒素を吸着させる。正圧変動吸着法は、圧縮空気と減圧空気による正負圧変動吸着法(VPSA)に比べて、コンプレッサの小型化と軽量化が図れるメリットがある。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a preferred embodiment of an oxygen concentrator equipped with a compressor of the present invention.
An
In the positive pressure fluctuation adsorption method using only compressed air, only compressed air is sent into the adsorption cylinder to adsorb nitrogen. The positive pressure fluctuation adsorption method has an advantage that the compressor can be made smaller and lighter than the positive and negative pressure fluctuation adsorption method (VPSA) using compressed air and reduced pressure air.
図1に示す二重線は、原料空気、酸素、窒素ガスの流路となる配管を示している。また、細い実線は電源供給または電気信号の配線を示している。図1に示す酸素濃縮装置1の主筐体2は破線で示しており、主筐体2は内部に配置された要素を密閉している密閉容器である。主筐体2は、例えば射出成形樹脂製品であり耐衝撃性を有する熱可塑性樹脂により作られている。
図1に示す主筐体2は、外気である原料空気を導入するための吸気口2cと、排気するための排気口2bを有している。吸気口2cには空気中の塵埃等の不純物を除去するためのフィルタ3が配置されており、原料空気は、コンプレッサ10が作動すると、吸気口2cのフィルタ3を介してF方向に沿って内部の配管4を通じてコンプレッサ10側に導入される。
A double line shown in FIG. 1 indicates a pipe serving as a flow path for raw material air, oxygen, and nitrogen gas. A thin solid line indicates power supply or electric signal wiring. The main casing 2 of the
The main housing 2 shown in FIG. 1 has an intake port 2c for introducing raw material air, which is outside air, and an exhaust port 2b for exhausting. A
原料空気は、配管4を介してコンプレッサ10に導入されて圧縮されることで圧縮空気になるが、原料空気を圧縮する際に熱が発生する。このため、コンプレッサ10から排出される圧縮空気は送風ファン5の回転により冷却する。このように圧縮空気を冷却することで、高温では機能低下してしまう吸着剤であるゼオライトの昇温を抑制できるので、これにより、窒素の吸着により酸素を生成するための吸着剤として十分に機能できるようになり、酸素を90%程度以上にまで濃縮できることとなる。
The source air is introduced into the
第1吸着筒体108aと第2吸着筒体108bは、吸着部材の一例であり、縦方向に並列に配置されている。これら第1吸着筒体108aと第2吸着筒体108bには、それぞれ切換え弁としての三方向切換弁109a,109bが接続されている。これら切換弁のうち、3方向切換弁109aの一端部が配管6に接続されている。また、3方向切換弁109aと3方向切換弁109bとが互いに接続され、さらに、3方向切換弁109bの一端部が配管7に接続されている。
The
配管7と配管6とは互いには接続されている。この配管7は、第1吸着筒体108aと第2吸着筒体108b内の不要ガスを脱離させるための浄化工程を行うために、配管6に接続されている。3方向切換弁109aと109bは、第1吸着筒体108aと第2吸着筒体108bにそれぞれ対応して接続されている。コンプレッサ10から発生する圧縮空気は、配管6と3方向切換弁109a、109bを介して第1吸着筒体108aと第2吸着筒体108bに対して交互に供給される。
The pipe 7 and the pipe 6 are connected to each other. The pipe 7 is connected to the pipe 6 in order to perform a purification process for desorbing unnecessary gas in the first
触媒吸着剤であるゼオライトは、第1吸着筒体108aと第2吸着筒体108b内にそれぞれ貯蔵されている。このゼオライトは、例えばSi203/Al2O3比が2.0〜3.0であるX型ゼオライトであり、かつこのAl2O3の四面体単位の少なくとも88%以上をリチウムカチオンと結合させたものを用いることで、単位重量当たりの窒素の吸着量を増やせるようにしている。このゼオライトは、特に1mm未満の顆粒測定値を有するとともに、四面体単位の少なくとも88%以上をリチウムカチオンと融合させたものが好ましい。ゼオライトを使用することで、他の吸着剤を使う場合に比べて酸素を生成するために必要となる原料空気の使用量を削減できるようになる。この結果、圧縮空気を発生するためのコンプレッサ10をより小型・軽量化が図れ、コンプレッサ10の低騒音化を図ることができる。
Zeolite as a catalyst adsorbent is stored in the
図1に示すように、第1吸着筒体108aと第2吸着筒体108bの出口側には、逆止弁と絞り弁と開閉弁とからなる均等圧弁107が接続されている。均等圧弁107の下流側には、合流する配管8が接続されており、この配管8には製品タンク111が接続されている。この製品タンク111は、第1吸着筒体108aと第2吸着筒体108bにおいて分離生成された90%程度以上の濃度の酸素を貯蔵するための容器である。
As shown in FIG. 1, an equal pressure valve 107 including a check valve, a throttle valve, and an on-off valve is connected to the outlet side of the first
図1に示すように、製品タンク111の下流側には、圧力調整器112が接続されており、圧力調整器112は製品タンク111の出口側の酸素の圧力を一定に自動調整するレギュレータである。圧力調整器112の下流側には、ジルコニア式あるいは超音波式の酸素濃度センサ114が接続されており、酸素濃度センサ114は、酸素濃度の検出を間欠的に(10〜30分毎に)または連続的に行うようになっている。
As shown in FIG. 1, a
図1に示すように、酸素濃度センサ114には、比例開度弁115が接続されている。この比例開度弁115は、中央制御部200の指令により流量制御部202からの信号により、酸素流量設定ボタン308の設定ボタン操作に連動して開閉する。比例開度弁115には酸素流量センサ116が接続されている。この酸素流量センサ116には呼吸同調制御のための減圧空気回路基板を介してデマンド弁117が接続されており、デマンド弁117は滅菌フィルタ119を経て、酸素濃縮装置1の酸素出口9に接続されている。
酸素出口9には、鼻カニューレ314のアダプタ313が着脱可能に接続される。アダプタ313は、チューブ315を介して鼻カニューレ314に接続されている。患者は、鼻カニューレ314を経て、例えば最大流量1L/分の流量で、約90%程度以上に濃縮された酸素の吸入が可能である。デマンド弁117を制御して呼吸同調制御を行なうことで、一般にIE比(吸気時間(秒)と呼気時間(秒)の比)は、1:2であることを考えると、呼吸同調制御により、患者には90%以上に濃縮された酸素が実質的に最大3L/分で供給するのと同等の効果が得られるようになる。
As shown in FIG. 1, a proportional
The
次に、図1に示す電源系統を説明する。
図1に示すAC(商用交流)電源のコネクタ430は、スイッチングレギュレータ式のACアダプタ419に電気的に接続され、ACアダプタ419は商用交流電源の交流電圧を所定の直流電圧に整流する。内蔵電池228は、例えば、主筐体2の底部に内蔵されている。外部電池227は、コネクタ431を介して着脱自在可能に設けられる。電源制御回路226は、コネクタ430,431に電気的に接続されている。
内蔵電池228および外部電池227は、繰り返し充電可能な2次電池であり、内蔵電池228は電源制御回路226からの電力供給を受けて充電できる。外部電池227については、電源制御回路226からの電力供給を受けて充電することもできるが、通常は別途準備される電池充電器を用いて繰り返し充電されることになる。
Next, the power supply system shown in FIG. 1 will be described.
A
The built-in
これにより、図1の中央制御部200が電源制御回路226を制御することで、該電源制御回路226は、ACアダプタ419からの電力供給を受けて作動する第1電力供給状態と、内蔵電池228からの電力供給を受けて作動する第2電力供給状態と、外部電池227からの電力供給を受けて作動する第3電力供給状態の合計3系統の電力供給状態の内の1つの供給状態に自動切換して使用できる。内蔵電池228および外部電池227は充電時のメモリ効果が少なく再充電時にも満杯充電できるリチウムイオン、リチウム水素イオン2次電池が良いが、従来からのニッカド電池やニッケル水素電池でも良い。さらに、緊急時に備えて、どこでも入手可能な例えば単2乾電池のボックスとして外部電池227を構成しても良い。
1 controls the power
図1の中央制御部200は、モータ制御部201とファンモータ制御部203に電気的に接続されている。中央制御部200は生成する酸素量に応じた最適な動作モードに切り替えるプログラムが記憶されている。モータ制御部201とファンモータ制御部203は、中央制御部200の指令により、多くの酸素生成をする場合は自動的にコンプレッサ1と送風ファン5を高速駆動し、少ない酸素生成時の場合にはコンプレッサ1と送風ファン5を低速に回転駆動する制御を行う。
The central control unit 200 in FIG. 1 is electrically connected to a
この中央制御部200には、所定動作プログラムを記憶したROM(読み出し専用メモ)が内蔵されるとともに、中央制御部200には、外部記憶装置210と、揮発メモリと一時記憶装置208とリアルタイムクロックからなる回路207が電気的に接続されている。中央制御部200は、外部コネクタ433を介して通信回線444等と接続することで記憶内容へのアクセスが可能となる。
The central control unit 200 incorporates a ROM (read-only memo) that stores a predetermined operation program. The central control unit 200 includes an external storage device 210, a volatile memory, a
また、図1に示す3方向切換弁109a、109bと均等圧弁107とをオンオフ制御することで、第1吸着筒体108aと第2吸着筒体108b内の不要ガスを脱離させるように制御する制御回路(図示せず)と、流量制御部202と、酸素濃度センサ114が、中央制御部200に電気的に接続されている。流量制御部202は、比例開度弁115と、流量センサ116と、デマンド弁117とを駆動制御する。その他に図1に示す中央制御部200には、酸素流量設定ボタン308と、表示部128と、電源スイッチ306が電気的に接続されている。
Further, the three-
酸素流量設定ボタン308は、例えば90%程度以上に濃縮された酸素を、毎分当たり0.25L(リットル)から最大で1Lまで0.01L段階で操作するごとに、酸素流量を設定できる。呼吸同調制御により、90%以上の濃度の酸素を実質的に最大3L/分で患者に供給するため、好ましくは、患者が操作できる同調モード選択スイッチ(不図示)を設ける。表示部128は、例えば、液晶ディスプレイなどの表示装置が利用されている。表示部128には、例えば運転ランプ、酸素ランプ、同調モード、充電ランプ、バッテリ残量、積算時間、酸素流量等の表示項目を表示することができる。呼吸同調制御が作動している時には、「同調モード」の表示を例えば緑色で点灯させる。
The oxygen flow rate setting button 308 can set the oxygen flow rate every time the oxygen concentrated to, for example, about 90% or more is operated in a step of 0.01 L from 0.25 L (liter) per minute to 1 L at the maximum. In order to supply 90% or higher concentration of oxygen to the patient substantially at a maximum of 3 L / min by respiratory synchronization control, a synchronization mode selection switch (not shown) that can be operated by the patient is preferably provided. As the
次に、図2〜図6を参照して、図1に示すコンプレッサ10の好ましい構造例を説明する。
図2は、コンプレッサ10を正面から見た斜視図であり、図3は、図2に示すコンプレッサ10をU方向から見た斜視図である。図4は、図2のコンプレッサ10をG方向から見た斜視図である。図5は、図2のコンプレッサ10を斜め上方向から見た一部を切り欠いて内部構造を示す斜視図である。図6は、図2のコンプレッサ10の第1ヘッド部を分解して示す斜視図である。
Next, a preferred structural example of the
2 is a perspective view of the
図2と図3に示すコンプレッサ10は、すでに説明したように圧縮空気のみを発生させることで正圧変動吸着法(PSA)により、圧縮空気を図1に示す第1吸着筒体108aと第2吸着筒体108b内に送り、第1吸着筒体108aと第2吸着筒体108b内の吸着剤により圧縮空気中の窒素を吸着させる。
図2と図3に示すコンプレッサ10は、駆動用モータ11と、第1ヘッド部21と、第2ヘッド部22と、ケース部23とを有する2ヘッド仕様のコンプレッサであり、全体の重量が300g〜900g程度に軽量化されている。駆動用モータ11は、例えば1Lクラスの電動モータであるが、例えば単相交流誘導モータであっても良いし、単相4極交流同期モータであっても良い。
The
The
図2に示す第1ヘッド部21と第2ヘッド部22とケース部23は、軽量化のために例えば軽量な金属材料であるアルミニウムにより作られているが、金属ではなくエンジニアリングプラスチックで作ることもできる。
図2に示す第1ヘッド部21は、ケース部23の第1端部(上端部)23Aに設けられ、第2ヘッド部22は、ケース部23の第2端部(下端部)23Bに設けられている。第1ヘッド部21と第2ヘッド部22は、駆動用モータ11の1つの出力軸15により駆動されるレシプロ駆動のポンプヘッドである。第1ヘッド部21と第2ヘッド部22は、出力軸15の回転中心軸CLを中心としてほぼ上下対称形状に形成されている。
The
2 is provided at the first end (upper end) 23A of the
図2に示す駆動用モータ11としては、例えば同期モータが使用されれば電源電圧が変動しても出力軸15の回転数が一定にでき、第1ヘッド部21のピストンと第2ヘッド部22のピストンを安定してV方向に沿って往復駆動できる。同期モータである駆動用モータ11は同期回転数で回転できるので、誘導モータに比べて消費電力を低減できる。
図1に示す第1ヘッド部21と第2ヘッド部22は、第1吸着筒体108aと第2吸着筒体108b側へ圧縮空気を安定して供給でき、第1吸着筒体108aと第2吸着筒体108bは、90%以上に濃縮した酸素を設定された酸素流量で安定して供給できる。
As the
The
まず、図2〜図5を参照して、コンプレッサ10のケース部23の構造を説明する。
図2と図3に示すように、ケース部23は、クランクケースとも言い、V方向に沿って配置されている。このV方向は回転中心軸CLと直交する方向である。
図2と図3に示すように、ケース部23は、本体部24と、第1端部23Aと、第2端部23Bを有している。第1端部23Aは、第1ヘッド部21を取り付ける部分であり、第2端部23Bは、第2ヘッド部22を取り付ける部分である。
First, the structure of the
As shown in FIGS. 2 and 3, the
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図2に示すように、ケース部23の厚みWは、第1端部23Aと第2端部23Bの厚みW1に比べてかなり小さく設定されている。また、図3に示すように、ケース部23の別の横幅W2は、第1端部23Aと第2端部23Bの別の横幅W3に比べてやや小さく設定されている。そして、図2に示すケース部23の厚みWは、図3に示すケース部23の別の横幅W2に比べてかなり小さく設定されている。これにより、ケース部23は、第1ヘッド部21と第2ヘッド部22に比べて、小型化および薄型化を図っている。
As shown in FIG. 2, the thickness W of the
図2と図3に示すように、ケース部23の第1側部31には、駆動用モータ11が複数本のボルト11Mにより交換可能に固定されている。図4に示すように、ケース部23の第2側部32には、円形の開口部33が形成されている。開口部33の中心、すなわち回転中心軸CLに沿って、駆動用モータ11の出力軸15が、開口部33からT方向に向けて突出している。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図3と図4における破線で示すように、ケース部23は、第1連通通路41と、第2連通通路42を有している。第1連通通路41と第2連通通路42はV方向に平行に形成されている。第1連通通路41は、ケース部23の第1側部23Rに形成されている。第1連通通路41は、原料空気を第1ヘッド部21と第2ヘッド部22に供給するために設けられている。
As shown by the broken lines in FIGS. 3 and 4, the
一方、図3と図4に示す第2連通通路42は、ケース部23の第2側部23Tに形成されている。第2連通通路42は、第1ヘッド部21と第2ヘッド部22において原料空気が圧縮されることで生成された圧縮空気を圧縮空気の排出口37を通じて、ケース部23の外部に排出するために設けられている。なお、別の開口38は図5に示すようにキャップ38Pにより閉鎖されている。
On the other hand, the
次に、図5を参照する。図5は、コンプレッサ10の一部の内部構造を示している。
第1ヘッド部21は、上側のヘッドカバー51と第1ピストン61を有している。ヘッドカバー51は、ケース部23の第1端部23Aに対して、複数本のネジ51Nを用いて均等な力で固定されている。第1ピストン61はコンロッド61Cに取り付けられている。コンロッド61Cは出力軸15に軸受け部材を用いて取り付けられている。
Reference is now made to FIG. FIG. 5 shows a partial internal structure of the
The
図5に示すように、複数本のネジ51Nがヘッドカバー51等を第1端部23Aに対して均等な締結力を与えるように固定されているので、空気が第1ヘッド部21から外に漏れるのを防ぐことができる。しかも、図5に示すように、ヘッドカバー51には、複数個所の放熱用の凹部51Sが形成されているので、圧縮空気を発生させる際の熱を放熱する効果を向上できる。すなわち、第1ヘッド部21内で第1ピストン61が下死点から上死点までV方向に沿って直線移動して原料空気を圧縮して圧縮空気を生成する際には熱が発生するが、この発生する熱は、放熱用の凹部51Sを設けて放熱面積を増やすことで、外部により効率良く放出することができる。
As shown in FIG. 5, since the plurality of
同様にして、図5に示す第2ヘッド部22は、下側のヘッドカバー52と第2ピストン62を有している。下側のヘッドカバー52は上側のヘッドカバー52と同じ形状を有している。下側のヘッドカバー52は、ケース部23の第2端部23Bに対して、複数本のネジ52Nを用いて均等な力で固定されている。第2ピストン62はコンロッド62Cに取り付けられている。コンロッド62Cは出力軸15に軸受け部材を用いて取り付けられている。なお、第1ヘッド部21のヘッドカバー51と第2ヘッド部22のヘッドカバー52は、図示例では、菱形形状を有している。
Similarly, the
図5に示すように、複数本のネジ52Nがヘッドカバー52等を第2端部23Bに対して均等な締結力を与えるように固定されているので、空気が第2ヘッド部22から外に漏れるのを防ぐことができる。しかも、ヘッドカバー52にも、複数個所の放熱用の凹部(図示を省略)が形成されているので、圧縮空気を発生させる際の熱を放熱する効果を向上できる。すなわち、第2ヘッド部22内で第2ピストン62が下死点から上死点までV方向に沿って直線移動して原料空気を圧縮して圧縮空気を生成する際には熱が発生するが、この発生する熱は放熱用の凹部を設けて放熱面積を増やすことで、外部により効率良く放出することができる。
As shown in FIG. 5, since the plurality of
次に、図6を参照して、第1ヘッド部21の構造例を説明する。
図6は、第1ヘッド部21を示す分解斜視図である。ただし、第1ヘッド部21と第2ヘッド部22は、上下位置関係が反対であるだけで積層構造は同じである。そこで、第1ヘッド部21の構造を代表して説明する。
Next, a structural example of the
FIG. 6 is an exploded perspective view showing the
図6には、第1ヘッド部21のヘッドカバー51と、上下のガスケット191,192と、上方部材193と、リード弁部材194と、下方部材195を示しており、これらの部材は、ヘッドアセンブリを構成している。ヘッドカバー51は、ケース部23の第1端部23Aに対して、ガスケット191,192、上方部材193、リード弁部材194、下方部材195を、図示した順に挟み込んだ状態で、複数本のボルト51Nにより確実に均等に固定することができる。ガスケット191,192は、原料空気を圧縮する際に外部に漏れないようにするために設ける。ガスケット191は開口部199を有し、ガスケット192は円形の開口部199Bを有している。リード弁部材194は、2つのリード弁194A,194Bを有している。上方部材193は開口部193A、193Bを有し、下方部材195は開口部195A、195Bを有している。
FIG. 6 shows a
図6に示すように、実線の矢印で示す原料空気70は、出力軸15の原料空気送り込み用の原料空気取り込み部90の連続回転により取り込まれて、第1連通通路41を通り、ガスケット192の穴192H、下方部材195の穴195H、リード弁部材194の穴194H、上方部材193の穴193H、そしてガスケット191の開口部199を通じ、さらに上方部材193の開口部193A、リード弁部材194のリード弁194A、下方部材195の開口部195A、ガスケット192の開口部199Bを通じて第1ピストン61に供給されるようになっている。
As shown in FIG. 6, the
一方、第1ピストン61が下死点から上死点に移動して原料空気70が圧縮されると、圧縮空気71が生成される。破線の矢印で示す圧縮空気71は、ガスケット192の開口部199B、下方部材195の開口部195B、リード弁部材194のリード弁194B、上方部材193の開口部193B、そしてガスケット191の開口部199を通じ、さらに上方部材193の穴193L、リード弁部材194の穴194L、下方部材195の穴195L、ガスケット192の穴192Lを通じて第2連通通路42を経て、排出口37からケース部23の外部に排出できるようになっている。
上述した原料空気70と圧縮空気71の経路は、第2ヘッド部22においても同様である。
On the other hand, when the
The path of the
次に、図7を参照する。図7は、図3に示すコンプレッサ10のP−P線におけるV方向に沿った断面構造を示す断面図である。ただし、駆動用モータ11については断面を表さず外観形状を示している。
図7において、第1ヘッド部21と第2ヘッド部22は、回転中心軸CLを中心としてほぼ上下対称構造を有している、第1ヘッド部21の第1ピストン61と第2ヘッド部22の第2ピストン62は、V方向に沿って反対方向に往復動する水平対向型ピストンである。
Reference is now made to FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure along the V direction in the PP line of the
In FIG. 7, the
図7の例では、第1ヘッド部21が第1シリンダ61S内に原料空気を吸入する吸入工程を行う際には、第2ヘッド部22も同時に第2シリンダ62S内に原料空気を吸入する吸入工程を行い、第1ヘッド部21が吸入した空気を圧縮して第1シリンダ61S内に圧縮空気を発生する圧縮工程を行う際には、第2ヘッド部22も同時に吸入した空気を圧縮して第2シリンダ62S内に圧縮空気を発生する圧縮工程を行う。すなわち、第1ピストン61が第1シリンダ61S内で下死点に位置すると、第2ピストン62も第2シリンダ62S内で下死点に位置し、第1ピストン61が第1シリンダ61S内で上死点に位置すると、第2ピストン62も第2シリンダ62S内で上死点に位置する。
このことから、第1ピストン61と第2ピストン62は、互いに反対方向に同期して等しいストローク長1mm〜10mm程度で往復移動するようになっている。ストローク長が1mmより短いと圧縮される原料空気の量が小さくなり、ストローク長が10mmより長いとコンプレッサ10が長くなる。
このように、図7に例示するように第1ピストン61と第2ピストン62が上死点に位置するとシリンダ61S、62S内の原料空気が圧縮される。逆に、第1ピストン61と第2ピストン62が下死点に位置すると、シリンダ61S、62S内に原料空気が吸入される状態になる。なお、シリンダ61Sの内径、シリンダ62Sの内径は等しく、20mm〜60mm程度に形成されている。シリンダ61Sの内径、シリンダ62Sの内径が20mmより小さいと圧縮される原料空気の量が小さくなり、シリンダ61Sの内径、シリンダ62Sの内径が20mmより大きいとコンプレッサ10の小型・軽量化が図りづらくなる。
In the example of FIG. 7, when the
Therefore, the
Thus, as illustrated in FIG. 7, when the
次に、図7と図5と図3を参照して、駆動用モータ11と、この駆動用モータ11の出力軸15の構造について説明する。
図3に示すように、駆動用モータ11は、ケース部23の第1側面部31側にボルト11Mにより固定されている。図7に示すように、駆動用モータ11は、回転中心軸CLに沿って薄く形成したほぼ円柱状のモータである。駆動用モータ11は、好ましくは第1ヘッド部21と第2ヘッド部22の間の空間11S内に収容されている。すなわち、駆動用モータ11は、第1ヘッド部21と第2ヘッド部22からは回転中心軸CL方向に突出しないように空間11S内に収まるように配置されている。言いかえれば、駆動用モータ11は、好ましくはケース部23の第1側面部31において第1ヘッド部21の外形部分と第2ヘッド部22の外形部分とで形成される領域内に収まっている。これにより、駆動用モータ11がコンプレッサ10の外形部分から外側に突出することがなく納まっているので、コンプレッサ10の小型・軽量化と薄型化が図れる。
Next, the structure of the
As shown in FIG. 3, the
図7に示すように、出力軸15は、コンロッド61Cの軸受け部61Nとコンロッド62Cの軸受け部62Nを通って、ケース部23の第2側面部32側において回転中心軸CLに沿って開口部33から突出している。この出力軸15の突出している端部には、原料空気を取り込むための原料空気取り込み部90が形成されている。
この出力軸15の端部は、回転中心軸CLを中心として連続回転することで、原料空気を矢印M方向に沿ってケース部23内に取り込むことができるスクリュー90Sを有している。つまり、出力軸15の端部には、その外周を取り巻くように螺旋状の溝が形成されている。この原料空気取り込み部90は、このスクリュー90Sと円筒型の軸受け部材91Dを有している。このスクリュー90Sは、溝の深さが1mm〜10mm程度、ピッチが3mm〜20mm程度に形成されている。溝の深さが1mmより小さいと取り込まれる原料空気の量が少なくなり、溝の深さが10mmより大きくなるとスクリュー90Sの強度が小さくなる。ピッチが20mmより大きくなるとスクリュー90Sの長さが長くなり、コンプレッサ10の小型化が図りづらくなる。
As shown in FIG. 7, the
The end of the
図7に示すように、ケース部23の第2側面部32には、出力軸保持部材91が固定されている。この出力軸保持部材91は、ケース部23の開口部33を塞ぐようにして固定されている。出力軸保持部材91は、円筒型の軸受け部材91Dを固定している。この軸受け部材91D内には、出力軸15の原料空気取り込み部90のスクリュー90Sが挿入されている。出力軸15の原料空気取り込み部90のスクリュー90Sは、円筒型の軸受け部材91D内で回転可能に支持されている。
これにより、駆動用モータ11の出力軸15が連続回転して第1ピストン61と第2ピストン62を往復移動させる際に、原料空気取り込み部90は、同時に原料空気を螺旋溝の溝内に導き、矢印M方向にケース部23内に取り込むことができる。このため、原料空気をケース部23内に取り込むために原料空気の吸入装置を別途用意する必要が無くなり、コンプレッサの小型・軽量化と薄型化と構造の簡単化が図れる。
As shown in FIG. 7, the output
Thereby, when the
しかも、原料空気取り込み部90のスクリュー90Sが円筒型の軸受け部材91Dの内周面において回転することで、原料空気を出力軸の軸方向15に沿って巻き込まれるようにして案内しながら原料空気を矢印M方向にケース部23内にスムーズに取り込むために、出力軸15の端部はスクリュー型に形成されている。このため、コンプレッサ10から騒音が直接外部に漏れないようにしながら、静かに原料空気をケース部23内に取り込むことができるので、低騒音化が図れる。出力軸15が連続回転することで、出力軸15の原料空気取り込み部90のスクリュー90Sは、円筒型の軸受け部材91Dの内周面において原料空気を矢印M方向に沿ってケース部23内に確実に取り込むことができる。
In addition, the
また、この出力軸15の原料空気取り込み部90は、好ましくは第1ヘッド部21と第2ヘッド部22の間の空間11P内に収容されている。出力軸15の原料空気取り込み部90は、第1ヘッド部21と第2ヘッド部22から回転中心軸CL方向に突出しないように空間11P内に収まるように配置されている。すなわち、出力軸15の原料空気取り込み部90は、好ましくはケース部23の第2側面部32において第1ヘッド部21の外形部分と第2ヘッド部22の外形部分とで形成される領域内に収まっている。
つまり、この実施形態のコンプレッサは、ケース部23の第1端部側に設けられ、第1ピストン61を収容し得る大きさの第1ヘッド部21と、ケース部23の第2端部側に設けられ第2ピストンを収容し得る大きさの第2ヘッド部22とを備えている。
そして、図7に示すように、第1ヘッド部21と第2ヘッド部22の間であって、これら各ヘッド部21,22の、外縁の仮想の延長線G1,G1の内側に、駆動用モータ11と、該駆動用モータにより駆動される原料空気の取り込み部90が収容配置されている。
より具体的には、各ヘッド部21,22の、外縁の仮想の延長線G1,G1の内側の領域において、上述した第1、第2の各ピストンを駆動するコンロッド61C、62Cの一側である第1側面部に駆動用モータ11が配置され、他側である第2側面部に出力軸15と覆い部92とを有する原料空気取り込み部90が配置されている。
これにより、駆動用モータ11の原料空気取り込み部90がコンプレッサ10の外形から突出することがなく納まっているので、コンプレッサ10の小型・軽量化と薄型化が図れる。
しかも、駆動用モータと出力軸の原料空気取り込み部は、ケース部の第1側面部と反対側の第2側面部側にそれぞれ振り分けて配置できるので、コンプレッサの小型・軽量化が図れる。
The raw material
That is, the compressor of this embodiment is provided on the first end portion side of the
Then, as shown in FIG. 7, between the
More specifically, in the region inside the virtual extension lines G1 and G1 of the outer edges of the
Thereby, since the raw material
In addition, since the drive motor and the raw material air intake portion of the output shaft can be separately arranged on the second side surface portion opposite to the first side surface portion of the case portion, the size and weight of the compressor can be reduced.
次に、図8と図7を参照して、覆い部材92について説明する。
図8は、出力軸保持部材91と覆い部材92を示す分解斜視図である。図7に示すように、覆い部材92は、第1ヘッド部21と第2ヘッド部22の間の空間11P内に配置されている。図7に示すように、覆い部材92は、出力軸15の原料空気取り込み部90を覆っている。覆い部材92は、出力軸15の原料空気取り込み部90に対して回転中心軸CLを中心として同軸状に配置されている。
Next, the covering
FIG. 8 is an exploded perspective view showing the output
図8に示すように、覆い部材92は、仮想の中心軸を共通にした2つの短い円筒が接続された二重円筒形状の覆いケース93と、隔壁部(リブともいう)94と、複数のフィルタ95を備える。覆いケース93と隔壁部94は、例えばプラスチックやアルミニウムのような軽い金属により作られている。覆いケース93は、それぞれの円筒体の外径に対応した、大径部93Bと小径部93Cを有している。小径部93Cは大径部93Bに対して軸方向Eに沿って突出して形成されている。
覆いケース93の大径部93B内には、リング状の隔壁部94が軸方向Eに沿って突出して形成されている。図8に示す軸方向Eは、図7に示す回転中心軸CLと同軸である。このリング状の隔壁部94と小径部93Cは、図7に示す出力軸15の原料空気取り込み部90を収容して覆ってしまうための収容空間93Sを形成している。
As shown in FIG. 8, the covering
A ring-shaped
覆いケース93の大径部93Bには複数の穴が形成されており、これらの穴には、フィルタ95が配置されている。従って、フィルタ95と覆い部材92は一体的構造の部材である。これらのフィルタ95は、軸方向Eを中心として同じ角度間隔をおいて、例えば120度毎に配置されている。しかし、フィルタ95は、これに限らず1つ、2つ、4つ以上配置されても良い。これにより、フィルタは覆い部材に一体的に設けられているので、別部材にする場合に比べて部品点数を減らすことができ、フィルタは、原料空気取り込み部に導入する原料空気の不純物を除去できる。
フィルタ95は、ケース部23内に導入される原料空気に含まれる塵や埃等の不純物を除去するために、多孔質の材料や不織布等、不純物が除去できれば良く、特に材質は限定されない。
A plurality of holes are formed in the
The
図7に示すように、原料空気70は、矢印で示すようにフィルタ95を通って覆いケース93内に入り、そして隔壁部94の内側に入って、原料空気取り込み部90に導入することができる。このように隔壁部94が原料空気取り込み部90に対して隙間を開けて同軸状に形成することで、原料空気70の通過する距離を大きくすることができ、原料空気70の導入経路を無理に折れ曲げることのなく、原料空気70を原料空気取り込み部90へ導入できる。
しかも、覆い部材92の覆いケース93内には、隔壁部94が原料空気取り込み部90に対して同軸状に配置されているので、覆い部材92と隔壁部94は、原料空気取り込み部90の音が外部に直接漏れないようにする2重の防音部材として機能することができる。このため、コンプレッサ10の低騒音化が図れる。
一方、図8に示すように、覆いケース93の大径部93Bの外周面には、複数の、例えば3つの突起部500が半径方向外側に突出して形成されている。これらの突起部500は、中心軸Eを中心として120度毎に形成されている。突起部500の断面形状は例えば3角形であるが、これに限らず他の形状を採用することができる。また、突起部500の数は3つに限らず、2つあるいは4つ以上であっても良い。
図8に示すように、出力軸保持部材91は、円筒部分91Vを有している。この円筒部分91Vは、覆いケース93の大径部93Bの内周面には、3つの凹部501が形成されている。これらの凹部501は、すでに説明した突起部500を着脱可能にはめ込むための部分である。
これらの突起部500と凹部501は、覆い部材92をケース部23の出力軸保持部材91側に対して着脱可能に固定するための機械的な噛み合い構造を構成している。これにより、このような機械的な噛み合い構造を採用すれば、覆い部材92は、ケース部23側からワンタッチで取り外したり、逆に取り付けることができる。すなわち、フィルタと一体的な構造の覆い部材を簡単に交換したり、取り外して掃除をすることができる。
以上の構造を有する覆い部材92は、第1ヘッド部21と第2ヘッド部22の間の空間11P内に収容されている。すなわち、覆い部材92は、第1ヘッド部21と第2ヘッド部22からは回転中心軸CL方向の外側に突出しないように空間11P内に収まるように配置されている。これにより、覆い部材92がコンプレッサ10の外形部分から突出することがなく納まっているので、コンプレッサ10の小型・軽量化と薄型化が図れる。
As shown in FIG. 7, the
Moreover, since the
On the other hand, as shown in FIG. 8, a plurality of, for example, three
As shown in FIG. 8, the output
These
The covering
次に、図9を参照して、コンプレッサ10の第1ヘッド部21と第2ヘッド部22における原料空気の導入経路59と、原料空気が圧縮された後の圧縮空気の排出経路79の例を説明する。
図9では、コンプレッサ10の外形形状を2点鎖線で示し、このコンプレッサ10における原料空気の導入経路59を実線で示し、圧縮空気の排出経路79を破線で示している。
Next, referring to FIG. 9, examples of the feed
In FIG. 9, the outer shape of the
図5において実線で示す原料空気の導入経路59は、複数の原料空気取り入れ開口部96と、出力軸15の原料空気取り込み部90と、この原料空気取り込み部90とつながる第1連通通路41を有する。複数の原料空気取り入れ開口部96は、配管4を介して吸気口2cのフィルタ3側に接続されている。第1連通通路41は、上側の第1シリンダ61S内と下側の第2シリンダ62S内に通じている。これにより、原料空気70は、実線で示す原料空気の導入経路59を経て、上側の第1シリンダ61S内と下側の第2シリンダ62S内に供給できるようになっている。
5 has a plurality of raw material
一方、原料空気が圧縮された後の圧縮空気の排出経路79は、第2連通通路42と、排出口37を有しており、配管6を介して第1吸着筒体108aと第2吸着筒体108b側に接続されている。これにより、上側の第1シリンダ61S内と下側の第2シリンダ62S内で生成された圧縮空気80は、第2連通通路42と配管6を経て第1吸着筒体108aと第2吸着筒体108b側に供給できるようになっている。
On the other hand, the compressed
次に、上述したようなコンプレッサ10を備える酸素濃縮装置1の動作例を説明する。
図1の中央制御部200がモータ制御部201に指令して、モータ制御部201がコンプレッサ10の駆動用モータ11を始動して、図7と図9に示す駆動用モータ11の出力軸15が回転中心軸CLを中心として連続回転をする。このため、図7に示す第1ヘッド部21の第1ピストン61と第2ヘッド部22の第2ピストン62は、安定して反対方向に往復移動する。
Next, an operation example of the
1 instructs the
図7において、第1ピストン61が第1シリンダ61S内で下死点に位置すると同時に第2ピストン62も第2シリンダ62S内で下死点に位置し、第1ピストン61がシリンダ61S内で上死点に位置すると同時に第2ピストン62もシリンダ62S内で上死点に位置する。図7に示すように第1ピストン61と第2ピストン623が上死点に位置するとシリンダ61Sと第2シリンダ62S内の原料空気が圧縮される。
逆に、第1ピストン61と第2ピストン623が下死点に位置すると、第1シリンダ61Sと第2シリンダ62S内に原料空気が吸入される状態になる。
すなわち、第1ヘッド部21の第1ピストン61と第2ピストン62は、同時に空気の吸入工程を行った後に、同時に圧縮空気を圧縮して排出する圧縮工程を行い、これらの空気の吸入工程と圧縮工程を繰り返す。
In FIG. 7, the
Conversely, when the
That is, the
このようにコンプレッサ10の第1ヘッド部21と第2ヘッド部22が動作すると、図9に示すように、原料空気70は、実線で示す原料空気の導入経路59の複数の原料空気取り入れ開口部96と、第1連通通路41を経て上側の第1シリンダ61Sと下側の第2シリンダ62S内に吸入できる。
この原料空気70の吸入の際には、図9に示す原料空気に含まれる塵埃等の不純物をフィルタ3で取り除くことができ、さらに図7に示す別のフィルタ95により取り除くことができる。しかも、フィルタ95に不純物が蓄積される前に、覆い部材92を取り外すことで、フィルタ95の清掃あるいはフィルタ95の交換を容易にすることができる。このため、フィルタ95のメンテナンス性を向上できる。
When the
When the
図9に示す出力軸15の原料空気取り込み部90のスクリュー90Sは、回転中心軸CLを中心として連続回転することで、原料空気がスクリュー90Sのらせん溝と円筒型の軸受け部材91Dの間を案内されて、ケース部23の第1連通通路41内に取り込むことができる。これにより、原料空気をケース部23内に取り込むために原料空気取り込み装置を別途用意する必要が無くなり、コンプレッサの小型化と構造の簡単化が図れる。
そして、原料空気取り込み部90が原料空気をケース部23内に取り込むためにスクリュー型に形成されていることから、コンプレッサ10から騒音が直接外部に漏れないようにしながら、原料空気取り込み部90は静かに原料空気をケース部23内に取り込むことができる。
The
Since the raw
しかも、覆い部材92が、出力軸15の原料空気取り込み部90の周囲を覆っている。このため、この覆い部材92は、コンプレッサの駆動用モータの出力軸が回転することでピストンを動作させて原料空気を吸入して圧縮空気を生成する際に、ケース部の内部から騒音が直接外部に漏れてしまうことを防ぐことができる。このため、低騒音でピストン側に確実に原料空気を吸入して圧縮空気を生成できる。
また、覆い部材92は、原料空気を取り込む際の騒音と駆動用モータ11自体の騒音が外部に漏れるのを防止する騒音漏れ防止部材としての機能を果たすことができる。このため、コンプレッサ10から騒音が直接外側に漏れないようにしながら、原料空気取り込み部90はさらに静かに原料空気をケース部23内に取り込むことができる。
一方、図9において、上側の第1シリンダ61S内と下側の第2シリンダ62S内で生成された圧縮空気80は、第2連通通路42と、排出口37と、配管6を介して、第1吸着筒体108aと第2吸着筒体108b側に供給できる。
Moreover, the covering
Further, the covering
On the other hand, in FIG. 9, the compressed air 80 generated in the upper
なお、図1のコンプレッサ10が原料空気を圧縮して圧縮空気を発生する際には熱が発生するので、コンプレッサ10は図1に示す送風ファン5により冷却される。このため、圧縮空気は、配管6と3方向切換弁109a、109bを経て第1吸着筒体108aと第2吸着筒体108b内の吸着剤を通過して窒素を吸着することにより、酸素が分離して生成される。製品タンク111は、分離して生成された90%程度以上の濃度の酸素を貯蔵することができる。
In addition, since heat generate | occur | produces when the
そして、図1の酸素濃度センサ114は、製品タンク111からの酸素濃度の検出を行う。比例開度弁115は、酸素流量設定ボタン308に連動して開閉する。そして、酸素は、滅菌フィルタ119と酸素濃縮装置1の酸素出口7を経て、鼻カニューレ314に供給される。これにより、患者は、鼻カニューレ314を経て例えば最大流量1L/分の流量で、約90%程度以上に濃縮された酸素の吸入が可能である。
The
上述した本発明の実施形態では、コンプレッサ10を用いることで、原料空気を吸引して圧縮空気を生成する際にコンプレッサ10の低騒音化が図れ、コンプレッサ10と酸素濃縮装置1の小型化と重量の低減が図れる。
圧縮空気のみによる正圧変動吸着法(PSA)は、圧縮空気のみを吸着筒体内に送り窒素を吸着させるので、圧縮空気と減圧空気による正負圧変動吸着法(VPSA)に比べて、コンプレッサの小型化と構造の簡単化が図れるメリットがある。
駆動用モータ11として同期モータが好ましくは使用されれば、電源電圧が変動しても、出力軸15の回転数が一定にでき、第1ヘッド部21と第2ヘッド部22を安定した回転数で駆動できる。
以上説明したように、本実施形態では、特に、小型化,軽量化した可搬型酸素濃縮装置において、90%以上に濃縮された酸素を連続で1L/分まで供給が可能となり、併せて消費電力の低減を図ることができる。また、呼吸同調機能を動作させれば、90%以上に濃縮された酸素を実質的に3L/分まで供給可能となる。
In the embodiment of the present invention described above, by using the
In the positive pressure fluctuation adsorption method (PSA) using only compressed air, only compressed air is sent into the adsorption cylinder and nitrogen is adsorbed. Therefore, the compressor is smaller than the positive and negative pressure fluctuation adsorption method (VPSA) using compressed air and reduced pressure air. There is a merit that simplification of structure and simplification.
If a synchronous motor is preferably used as the
As described above, in this embodiment, in particular, in a portable oxygen concentrator reduced in size and weight, it is possible to continuously supply oxygen concentrated to 90% or more up to 1 L / min. Can be reduced. Further, when the breath synchronization function is operated, oxygen concentrated to 90% or more can be supplied substantially up to 3 L / min.
ところで、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明は様々な修正と変更が可能であり、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変形が可能である。
図7において、駆動用モータ11の外面の位置は、第1ヘッド部21と第2ヘッド部22の外形部分に対して、回転中心軸CL方向について同一であっても良いし、駆動用モータ11の外面の位置が第1ヘッド部21と第2ヘッド部22の外形部分よりも低い位置であっても良い。
例えば、酸素濃縮装置は、図示した携帯型の酸素濃縮装置に限らず、据え置き型の酸素濃縮装置であっても良い。図に示すコンプレッサ10の駆動用モータは、例えば1Lクラス(90%以上に濃縮された酸素を連続して1L/分供給できるという意味)の同期モータであるが、これに限らず1Lクラスを超える能力を有するモータ、例えば3Lクラス(90%以上に濃縮された酸素を連続して3L/分供給できるという意味)、5Lクラス(90%以上に濃縮された酸素を連続して5L/分供給できるという意味)等に適するモータを用いても良い。駆動用モータの種類は、各種のモータを採用でき、駆動用モータは単相交流誘導モータであっても良い。
第1ヘッド部21と第2ヘッド部22は、それぞれピストンが反対方向に往復移動する水平対向配置になっているが、これに限らず2つのピストンが例えばV字型に配置されていても良い。
By the way, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made to the present invention, and various modifications can be made within the scope described in the claims.
In FIG. 7, the position of the outer surface of the
For example, the oxygen concentrator is not limited to the illustrated portable oxygen concentrator, but may be a stationary oxygen concentrator. The motor for driving the
The
1・・・酸素濃縮装置、2・・・主筐体、2c・・・吸気口、3・・・フィルタ、4・・・配管、6・・・配管、10・・・コンプレッサ、11・・・駆動用モータ、15・・・出力軸、21・・・第1ヘッド部、22・・・第2ヘッド部、23・・・ケース部、23A・・・ケース部の第1端部(上端部)、23B・・・ケース部の第2端部(下端部)、59・・・原料空気の導入経路、70…原料空気、71・・・圧縮空気、79・・・圧縮空気の排出経路、90・・・出力軸の原料空気取り込み部、90S・・・スクリュー、91D・・・円筒型の軸受け部材、92・・・覆い部材、93・・・覆いケース、94・・・カバー部材、95・・・フィルタ、108a・・・第1吸着筒体(吸着部材)、108b・・・第2吸着筒体(吸着部材)
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記コンプレッサは、ケース部と、前記ケース部に設けられて出力軸を有する駆動用モータと、
前記駆動用モータの前記出力軸の回転により動作し、前記原料空気を吸入して圧縮して前記圧縮空気を発生するヘッド部と、
前記出力軸に設けられて前記出力軸の回転により前記原料空気を前記ケース部内に取り込んで前記ヘッド部側に前記原料空気を供給する原料空気取り込み部と、
前記ケース部側に取り付けられ、前記出力軸の前記原料空気取り込み部を覆うための覆い部材と
を備え、
前記覆い部材は、前記出力軸の前記原料空気取り込み部の周囲に形成された隔壁部を有することを特徴とするコンプレッサ。 A compressor that generates compressed air by compressing raw air,
The compressor includes a case portion, a drive motor provided in the case portion and having an output shaft,
A head unit that operates by rotation of the output shaft of the drive motor, and sucks and compresses the raw air to generate the compressed air;
A raw material air intake part that is provided on the output shaft and takes the raw material air into the case part by rotation of the output shaft and supplies the raw material air to the head part side;
A cover member attached to the case portion side, for covering the raw material air intake portion of the output shaft,
The compressor is characterized in that the covering member has a partition part formed around the raw material air intake part of the output shaft.
前記コンプレッサは、ケース部と、前記ケース部に設けられて出力軸を有する駆動用モータと、
前記駆動用モータの前記出力軸の回転により動作し、前記原料空気を吸入して圧縮して前記圧縮空気を発生するヘッド部と、
前記出力軸に設けられて前記出力軸の回転により前記原料空気を取り込んで前記ヘッド部側に前記原料空気を供給する原料空気取り込み部と、
前記ケース部側に取り付けられ、前記出力軸の前記原料空気取り込み部を覆うための覆い部材と
を備え、
前記覆い部材は、前記出力軸の前記原料空気取り込み部の周囲に形成された隔壁部を有することを特徴とする酸素濃縮装置。 An oxygen concentrator comprising a compressor that compresses raw material air to generate compressed air, and an adsorbing member that contains an adsorbent that adsorbs nitrogen from the compressed air,
The compressor includes a case portion, a drive motor provided in the case portion and having an output shaft,
A head unit that operates by rotation of the output shaft of the drive motor, and sucks and compresses the raw air to generate the compressed air;
A raw material air intake unit that is provided on the output shaft and takes in the raw material air by rotation of the output shaft and supplies the raw material air to the head unit side;
A cover member attached to the case portion side, for covering the raw material air intake portion of the output shaft,
The oxygen concentrating device, wherein the covering member has a partition wall portion formed around the raw material air intake portion of the output shaft.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009055482A JP2010209762A (en) | 2009-03-09 | 2009-03-09 | Compressor and oxygen enricher |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113719460A (en) * | 2021-08-28 | 2021-11-30 | 深圳市深信创联智能科技有限责任公司 | Low-energy-consumption direct-drive high-speed centrifugal air compression device special for hydrogen fuel cell |
-
2009
- 2009-03-09 JP JP2009055482A patent/JP2010209762A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113719460A (en) * | 2021-08-28 | 2021-11-30 | 深圳市深信创联智能科技有限责任公司 | Low-energy-consumption direct-drive high-speed centrifugal air compression device special for hydrogen fuel cell |
CN113719460B (en) * | 2021-08-28 | 2023-12-26 | 深圳市深信创联智能科技有限责任公司 | Special direct-driven high-speed centrifugal air compression device for low-energy-consumption hydrogen fuel cell |
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