JP2011104227A - Oxygen concentrator - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oxygen concentrator in which low vibration, low noise and a simple structure can be achieved, and power consumption can be reduced by using a rotary cylinder device of which the compressor has a combination of a rotary motion with a reciprocating linear motion. <P>SOLUTION: A compressor 105 includes a rotary cylinder device 300 which forms a compressed-air-generating part 105a and a negative-pressure-air-generating part 105b alternately, by reciprocating motion of linear-motion pistons 301 and 302 within the cylinder 321 which are linked to a core-deviated cylindrical body 303 revolving around a crank axis 308 which is deviated from the axial core of a driving axis 331. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、酸素濃縮装置に関し、より詳細には低振動・低騒音で消費電力を低減させた酸素濃縮装置に関する。   The present invention relates to an oxygen concentrator, and more particularly to an oxygen concentrator that reduces power consumption with low vibration and low noise.

酸素濃縮装置は、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な酸素吸入法に使用される。この酸素濃縮装置は、空気中の酸素を透過し窒素を選択的に吸着するゼオライトを吸着剤として用いた吸着法が広く使われている。   The oxygen concentrator is used in an oxygen inhalation method effective as a treatment method for patients with respiratory diseases such as chronic bronchitis. As this oxygen concentrator, an adsorption method using a zeolite that permeates oxygen in the air and selectively adsorbs nitrogen as an adsorbent is widely used.

この種の酸素濃縮装置は、コンプレッサを構成するモータの駆動を制御して原料空気から90%以上に酸素を濃縮して、鼻カニューレから患者に濃縮酸素を供給することで、慢性気管支炎等の呼吸器疾患の患者の治療に供せられている(特許文献1)。   This type of oxygen concentrating device controls the drive of the motor that constitutes the compressor to concentrate oxygen to 90% or more from the raw air and supplies the concentrated oxygen to the patient from the nasal cannula, thereby causing chronic bronchitis and the like. It is used for the treatment of patients with respiratory diseases (Patent Document 1).

特開2002−45424号公報JP 2002-45424 A

一般に酸素濃縮装置に用いられるコンプレッサは、主にモータ駆動によりピストンを揺動させる揺動タイプのポンプが用いられているため、ピストンの揺動による振動や騒音が大きい。このため、呼吸器疾患の患者が自宅や病院等で酸素濃縮装置を近くに置いて使用することを考慮すると、防振対策や防音対策を講じなければならず、装置構造が複雑で大がかりになってしまう。
また、シリンダ内のピストンの往復運動によるエネルギー損失が発生してエネルギー変換効率が低下し易いため、特に患者が家庭に設置して使用する場合には、消費電力が嵩むため、長時間利用するとコスト負担が重くなる。
In general, a compressor used in an oxygen concentrator uses a swing type pump that swings a piston mainly by driving a motor, so that vibration and noise due to swing of the piston are large. For this reason, taking into account the use of oxygen concentrators at home or in hospitals by patients with respiratory illnesses, it is necessary to take anti-vibration measures and sound-proof measures, which makes the device structure complicated and large. End up.
In addition, energy loss due to the reciprocating motion of the piston in the cylinder tends to decrease the energy conversion efficiency. Therefore, especially when the patient is installed and used at home, the power consumption increases. The burden becomes heavy.

本発明の目的は、コンプレッサに回転運動と往復運動を組み合わせたロータリ式シリンダ装置を用いることにより、低振動・低騒音で構造が簡略化でき、消費電力も低減することが可能な酸素濃縮装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an oxygen concentrator capable of simplifying the structure with low vibration and low noise and reducing power consumption by using a rotary cylinder device combining rotary motion and reciprocating motion with a compressor. It is to provide.

上記目的を達成するため本発明は次の構成を有する。
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、前記コンプレッサから送り込まれた圧縮空気中から窒素を吸着する吸着材を貯蔵した吸着筒と、を備えた酸素濃縮装置であって、前記コンプレッサは、駆動軸の軸芯に対して偏芯したクランク軸を中心に回転する偏芯筒体に連繋する直動ピストンがシリンダ内を往復動することで圧縮空気発生部と負圧空気発生部とを交互に形成するロータリ式シリンダ装置を備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
An oxygen concentrator comprising: a compressor that compresses raw material air to generate compressed air; and an adsorption cylinder that stores an adsorbent that adsorbs nitrogen from the compressed air sent from the compressor. The linear motion piston connected to the eccentric cylindrical body rotating around the crankshaft eccentric with respect to the axis of the drive shaft reciprocates in the cylinder, so that the compressed air generating portion and the negative pressure air generating portion are It is characterized by comprising rotary cylinder devices that are alternately formed.

また、前記ロータリ式シリンダ装置は、前記駆動軸に連結されるシャフトの軸芯に対して偏芯して組み付けられ、当該シャフトを中心に第1仮想クランクアームを介して回転可能に組み付けられる第1クランク軸と、前記第1クランク軸の軸芯に対して複数の第2仮想クランク軸が偏芯して組み付けられ、当該第1クランク軸を中心に第2仮想クランクアームを介して回転可能に組み付けられる前記偏芯筒体と、当該偏芯筒体に各第2仮想クランク軸を中心としてピストンが複数互いに交差して組み付けられたピストン複合体と、前記シャフト周りに組み付けられ、前記第1クランク軸及び前記ピストン複合体を含む前記シャフトを中心とした回転運動の質量バランスをとるバランスウェイトと、前記シャフトを回転可能に軸支し、前記ピストン複合体の複数のピストンを往復動可能に収容するシリンダが組み付けられた本体ケースと、を具備し、前記シャフトを回転駆動すると、前記第1仮想クランクアームで規定される回転軌道を第1クランク軸が回転し、当該第1クランク軸を中心に前記第2仮想クランクアームで規定される回転軌道を第2仮想クランク軸が見かけ上滑らずに回転することにより、当該第2仮想クランク軸を中心として前記偏芯筒体に交差して組み付けられた複数のピストンがシリンダ内で往復運動することを特徴とする。   Further, the rotary cylinder device is assembled eccentrically with respect to an axis of a shaft coupled to the drive shaft, and is assembled so as to be rotatable around the shaft via a first virtual crank arm. A plurality of second virtual crankshafts are assembled eccentrically with respect to the crankshaft and the axis of the first crankshaft, and are assembled rotatably about the first crankshaft via the second virtual crankarm. The eccentric cylinder, a piston complex in which a plurality of pistons are assembled to the eccentric cylinder around the second virtual crankshaft, and the first crankshaft is assembled around the shaft. And a balance weight that balances the mass of rotational motion about the shaft including the piston complex, and the shaft is rotatably supported by the piston, A main body case assembled with a cylinder for accommodating a plurality of pistons in a reciprocating manner. When the shaft is driven to rotate, a rotation trajectory defined by the first virtual crank arm is moved to the first crank. The shaft rotates and the second virtual crankshaft rotates around the first virtual crankshaft without apparently sliding on the rotation path defined by the second virtual crankarm. As described above, a plurality of pistons assembled so as to intersect the eccentric cylindrical body reciprocate in the cylinder.

ここで、第1仮想クランクアームとは、シャフトと第1クランク軸の軸芯間距離に相当する部位をいい、クランクアームが省略されていても構造上クランクアームの存在が認められるものを言う。また、第2仮想クランクアームとは、第1クランク軸と第2仮想クランク軸の軸芯間距離に相当する部位をいい、クランクアームが省略されていても機構上クランクアームの存在が認められるものを言う。また、第2仮想クランク軸とは、機構上のクランク軸が存在しなくとも回転中心となる軸芯の存在が仮想上認められるクランク軸を言う。   Here, the first virtual crank arm refers to a portion corresponding to the distance between the shaft and the center axis of the first crankshaft, and means that the existence of the crank arm is structurally recognized even if the crank arm is omitted. The second virtual crank arm is a portion corresponding to the distance between the center axes of the first crank shaft and the second virtual crank shaft, and the presence of the crank arm on the mechanism is recognized even if the crank arm is omitted. Say. The second virtual crankshaft is a crankshaft in which the existence of an axis serving as the center of rotation is virtually recognized even if no crankshaft is present on the mechanism.

また、前記偏芯筒体は、前記第1クランク軸に同芯状に嵌め込まれる第1筒体と、該第1筒体の軸芯に対して偏芯した第2仮想クランク軸を軸芯として軸方向に連続して形成された第2筒体を備え、当該第2筒体に前記複数のピストンが交差して回転可能に嵌め込まれていることを特徴とする。   The eccentric cylindrical body has a first cylindrical body fitted concentrically with the first crankshaft, and a second virtual crankshaft eccentric with respect to the axial center of the first cylindrical body. A second cylinder formed continuously in the axial direction is provided, and the plurality of pistons intersect with the second cylinder so as to be rotatable.

また、前記ピストン複合体は、前記偏芯筒体に対して複数のピストンが交差部で互いに近接して重なり合うように組み付けられていることを特徴とする。   The piston complex may be assembled with the eccentric cylinder so that a plurality of pistons overlap each other at an intersection.

また、前記シャフトと第1クランク軸との軸芯間距離rを前記第1仮想クランクアーム及び第2仮想クランクアームのアーム長とし、前記シャフトの軸芯周りの第1仮想クランクアーム長rを半径とする回転軌道上を前記第1クランク軸が回転する際に、当該第1クランク軸を中心とする前記第2仮想クランクアーム長rを半径とする仮想円上を前記第2仮想クランク軸が見かけ上回転することにより、当該仮想円の直径R(2r)を半径とする転がり円の径方向に前記複数のピストンが各々往復動することを特徴とする。   Further, a distance r between the shaft centers of the shaft and the first crankshaft is defined as an arm length of the first virtual crankarm and the second virtual crankarm, and a first virtual crankarm length r around the shaft core of the shaft is a radius. The second virtual crankshaft appears on a virtual circle whose radius is the second virtual crankarm length r centered on the first crankshaft when the first crankshaft rotates on the rotation trajectory By rotating upward, the plurality of pistons reciprocate in the radial direction of the rolling circle whose radius is the diameter R (2r) of the virtual circle.

本発明に係る酸素濃縮装置は、コンプレッサとしてロータリ式シリンダ装置を備えたことにより、駆動軸の軸芯に対して偏芯して連繋する偏芯筒体が回転運動するのにともない、該偏芯筒体に連繋する直動ピストンがシリンダ内で往復運動するので、低振動・低騒音で構造が簡略化できるうえに、駆動軸を中心としてコンプレッサ構成部品が等速回転運動可能に組み付けられているので、損失が少なくエネルギー変換効率を高めて消費電力も低減することができる。   The oxygen concentrating device according to the present invention includes a rotary cylinder device as a compressor, so that the eccentric cylindrical body that is eccentrically connected to the axis of the drive shaft rotates and moves. The linear piston connected to the cylinder reciprocates in the cylinder, so that the structure can be simplified with low vibration and noise, and the compressor components are assembled around the drive shaft for constant speed rotation. Therefore, there is little loss and energy conversion efficiency can be improved and power consumption can also be reduced.

また、第1クランク軸及びピストン複合体を含むシャフトを中心とした回転運動の質量バランスをとるバランスウェイトが組み付けられているので、シャフトを中心として第1クランク軸、第1クランク軸を中心としてピストン複合体がピストンの往復動を伴いながら回転しても、回転振動を抑えて静音化を図ることができる。したがって、コンプレッサの防振構造を簡略化することが可能になり、酸素濃縮装置の静音化と小型化・軽量化を実現することができる。   In addition, since a balance weight that balances the mass of rotational motion about the shaft including the first crankshaft and the piston complex is assembled, the first crankshaft is centered on the shaft, and the piston is centered on the first crankshaft. Even if the complex rotates with the reciprocating motion of the piston, the vibration can be suppressed and noise reduction can be achieved. Therefore, the vibration-proof structure of the compressor can be simplified, and the oxygen concentrator can be made quieter and smaller and lighter.

加えて、コンプレッサは、クランク軸やクランクアームなどの機構部品を省略し上述した回転振動を減らすことにより、コンプレッサのマウント構造も簡略化することができる。   In addition, the compressor mounting structure of the compressor can be simplified by omitting mechanical parts such as a crankshaft and a crank arm and reducing the rotational vibration described above.

更には、複数のピストンを同一平面上で往復動させてピストン複合体を高さ方向及び径方向にコンパクトに組み付けることができ、コンプレッサの小型化を図ることができる。
よって、可搬性に優れた酸素濃縮装置を提供することができる。
Furthermore, the piston complex can be assembled compactly in the height direction and the radial direction by reciprocating a plurality of pistons on the same plane, and the compressor can be downsized.
Therefore, an oxygen concentrator with excellent portability can be provided.

また、シャフトを中心として第1クランク軸が同心円状の回転軌道を描いて回転し、第1クランク軸を中心に第2仮想クランク軸が回転する回転軌跡(内サイクロイド)に沿って複数のピストンが往復動するので、回転バランスがよく低振動で騒音が少ない、効率のよい酸素濃縮装置を提供することができる。   Further, the first crankshaft rotates around a shaft in a concentric circular orbit, and a plurality of pistons move along a rotation locus (internal cycloid) in which the second virtual crankshaft rotates around the first crankshaft. Since it reciprocates, it is possible to provide an efficient oxygen concentrator with good rotational balance, low vibration and low noise.

本発明の一実施形態である酸素濃縮装置1を前方側の左斜め上から見た外観斜視図である。It is the external appearance perspective view which looked at the oxygen concentrating device 1 which is one Embodiment of this invention from the diagonally upper left of the front side. 図1に示した酸素濃縮装置1の背面図である。It is a rear view of the oxygen concentrator 1 shown in FIG. 鼻カニューラの延長チューブセットの外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of the extension tube set of a nasal cannula. 図1の酸素濃縮装置1の操作パネル5の実体図である。FIG. 2 is a substantial view of an operation panel 5 of the oxygen concentrator 1 of FIG. 1. (a)は、図4の操作パネル5のバッテリ残量表示部128dの動作説明図、(b)は、図4の操作パネル5の警報表示部128cの動作説明図、(c)は、図4の操作パネル5の酸素濃度ランプ128bの動作説明図である。4A is an operation explanatory diagram of the battery remaining amount display unit 128d of the operation panel 5 in FIG. 4, FIG. 4B is an operation explanatory diagram of the alarm display unit 128c of the operation panel 5 in FIG. 4, and FIG. 4 is an operation explanatory diagram of an oxygen concentration lamp 128b of the operation panel 5 of FIG. (a)は、酸素濃縮装置1の裏面カバー3から外気導入フィルタ20を着脱自在にする様子を示した外観斜視図、(b)は、外気導入フィルタ20がさらに交換用蓋17から取り外される様子を示した外観斜視図、(c)は、図6(a)のX‐X線矢視断面図である。(A) is an external perspective view showing how the outside air introduction filter 20 is detachable from the back cover 3 of the oxygen concentrator 1, and (b) is a state where the outside air introduction filter 20 is further removed from the replacement lid 17. FIG. 6C is an external perspective view showing a cross-sectional view taken along the line XX in FIG. 酸素濃縮装置1の配管図を兼ねたブロック図である。2 is a block diagram that also serves as a piping diagram of the oxygen concentrator 1. FIG. 酸素濃縮装置1の内部構成を示す立体分解図である。3 is a three-dimensional exploded view showing an internal configuration of the oxygen concentrator 1. FIG. 酸素濃縮装置1の底面カバー41とベース体40を示すために底面側から見た立体分解図である。3 is a three-dimensional exploded view seen from the bottom surface side to show the bottom cover 41 and the base body 40 of the oxygen concentrator 1. FIG. 酸素濃縮装置1の組立後の内部構成に対して表裏カバー2、3を固定する工程を示す外観斜視図である。4 is an external perspective view showing a process of fixing the front and back covers 2 and 3 to the internal structure after assembly of the oxygen concentrator 1. FIG. 組立後の酸素濃縮装置1の内部構成に対して表裏カバー2、3を固定する工程を示す側面図である。It is a side view which shows the process of fixing the front and back covers 2 and 3 with respect to the internal structure of the oxygen concentration apparatus 1 after an assembly. 二段式防音室34の内部構成を示すために一部を破断して示した外観斜視図である。2 is an external perspective view showing a part of the two-stage soundproof chamber 34 with a part broken away in order to show the internal configuration. FIG. ロータリ式シリンダ装置の斜視図である。It is a perspective view of a rotary cylinder device. 図13のロータリ式シリンダ装置の第1本体ケースを取り外した斜視図である。It is the perspective view which removed the 1st main body case of the rotary cylinder apparatus of FIG. 図13のロータリ式シリンダ装置の軸方向断面斜視図である。FIG. 14 is an axial sectional perspective view of the rotary cylinder device of FIG. 13. ロータリ式シリンダ装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a rotary cylinder apparatus. シャフトを中心とする第1クランク軸、第2仮想クランク軸の回転運動と複数のクランクアームの往復運動の関係を示す模式原理図である。It is a model principle figure which shows the relationship between the rotational motion of the 1st crankshaft centering on a shaft and a 2nd virtual crankshaft, and the reciprocating motion of several crank arms. コンプレッサに応用した第1本体ケースを取り外した平面図、圧縮機のZ軸方向断面図、交差するピストンを含むZ軸方向断面図である。It is the top view which removed the 1st main body case applied to the compressor, the Z-axis direction sectional view of a compressor, and the Z-axis direction sectional view containing the crossing piston. 第1クランク軸の正面図である。It is a front view of the 1st crankshaft. 第1バランスウェイトの正面図、上視図及び下視図である。It is a front view, a top view, and a bottom view of the first balance weight. 第2バランスウェイトの正面図、上視図及び下視図である。It is a front view, a top view, and a bottom view of the second balance weight. 偏芯筒体の平面図及びX軸方向断面図である。It is the top view and X-axis direction sectional drawing of an eccentric cylinder. 第1本体ケースの平面図及びX軸方向断面図である。It is the top view and X-axis direction sectional drawing of a 1st main body case. 第2本体ケースの平面図及びX軸方向断面図である。It is the top view and X-axis direction sectional drawing of a 2nd main body case. ピストンの平面図及びY軸方向断面図、正面図及び右側面図、底面図である。It is a top view of a piston, a Y-axis direction sectional view, a front view, a right side view, and a bottom view. シリンダの平面図及びX軸方向断面図である。It is the top view and X-axis direction sectional drawing of a cylinder. シリンダシールカップの平面図及びX軸方向半断面図である。It is the top view of a cylinder seal cup, and a X-axis direction half sectional view. シール押さえの平面図及びX軸方向断面図である。It is the top view and X-axis direction sectional drawing of a seal presser. 第1本体ケースを取り外した状態のシャフト回転位置とピストンの平面視した状態図である。It is the state of the shaft rotation position of the state where the 1st main part case was removed, and the state of planar view of the piston. 第1本体ケースを取り外した状態のシャフト回転位置とピストンを平面視した状態図である。It is the state figure which planarly viewed the shaft rotation position and piston of the state which removed the 1st main body case. 第1本体ケースを取り外した状態のシャフト回転位置とピストンを平面視した状態図である。It is the state figure which planarly viewed the shaft rotation position and piston of the state which removed the 1st main body case. 第1本体ケースを取り外した状態のシャフト回転位置とピストンを平面視した状態図である。It is the state figure which planarly viewed the shaft rotation position and piston of the state which removed the 1st main body case.

以下、発明を実施するための一実施形態について添付図面に基づいて詳細に説明する。
以下では酸素濃縮装置の一例として総重量が10〜15kg程度の可搬型酸素濃縮装置について述べる。ここで、本発明は総重量が2〜3kg程度の携帯型酸素濃縮装置や総重量が15kgを越える酸素濃縮装置など様々な修正と変更が可能であり、その内の特定の事例が図面に図示されており、以下に詳細に記述されることになるが、これらに限定されず請求の範囲に規定された範囲で種々の構成が可能である。
Hereinafter, an embodiment for carrying out the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
Hereinafter, a portable oxygen concentrator having a total weight of about 10 to 15 kg will be described as an example of the oxygen concentrator. Here, the present invention can be variously modified and changed, such as a portable oxygen concentrator having a total weight of about 2 to 3 kg and an oxygen concentrator having a total weight exceeding 15 kg, and specific examples are illustrated in the drawings. However, the present invention is not limited to these, and various configurations are possible within the scope defined in the claims.

<酸素濃縮装置1の全体構成の説明>
先ず、図1は一実施形態に係る可搬型の圧力スイング吸着方式の可搬型酸素濃縮装置1を前方左斜め上から見た外観斜視図である。また、図2は図1に示した可搬型酸素濃縮装置1の背面図である。
<Description of Overall Configuration of Oxygen Concentrator 1>
First, FIG. 1 is an external perspective view of a portable pressure swing adsorption type portable oxygen concentrator 1 according to an embodiment as viewed from the upper left diagonal. FIG. 2 is a rear view of the portable oxygen concentrator 1 shown in FIG.

図1及び図2に示すように、この可搬型酸素濃縮装置1は、設置場所を最少にするために上下方向に細長いスマートな一見して小型旅行カバン風の外観形状を備えている。このため一瞥しただけでは他人に可搬型酸素濃縮装置1であることが知られないように配慮している。   As shown in FIGS. 1 and 2, the portable oxygen concentrator 1 has a smart travel bag-like appearance that looks slender and slender in the vertical direction in order to minimize the installation location. For this reason, consideration is given so that it is not known to others that the portable oxygen concentrator 1 is a glance.

また、後述するように、密閉カバーを構成するための図示の表面カバー2と裏面カバー3を射出成形樹脂部品とし、さらに吸着剤を充填した並列に複数配列した吸着筒(本実施例では、2本)を含む他の構成部品についても極力軽量化することで総重量が約10kg程度の軽量化(AC電源使用でキャリア10を設けない場合)とした。この結果、大人が片手で持ち運べる、所謂可搬型にするための取手部分となる可搬型酸素濃縮装置1を持ち上げる力に十分に耐え得る強度を備えるハンドル4を図示のように上方に設けており、デザイン的な特徴を演出している。   Further, as will be described later, the illustrated front cover 2 and back cover 3 for forming a hermetic cover are made of injection-molded resin parts, and a plurality of adsorbing cylinders arranged in parallel filled with an adsorbent (in this embodiment, 2 The other components including this) were also reduced in weight as much as possible to reduce the total weight to about 10 kg (when the carrier 10 is not provided using an AC power source). As a result, the handle 4 having a strength sufficient to withstand the force of lifting the portable oxygen concentrator 1 that becomes a handle part for making a so-called portable type that can be carried by one hand with an adult is provided upward as shown in the figure. Design features.

また、この可搬型酸素濃縮装置1の外形寸法は、全体が丸みを帯びており、具体的には幅Wが350mm×奥行きDが250mm×高さHが550mmである。このため、床面上の占有面積を極力小できることから上記の軽量化とともに小型化を図っている。また、可搬型酸素濃縮装置1のデザイン上の特徴点としては、設置床面から可搬型酸素濃縮装置1の前面を3次元的に覆うようにした前面カバー2を、図1に示すようにハンドル4の底面に連続するアクセントラインを左右に上下方向に凹状に一体形成し、さらにこれらのアクセントラインで挟まれる部分を淡い暖色系とし、この上方に同色系の操作パネル5を配置する一方で、裏面カバー3を含む残りの部分をベージュないしクリーム系の色としている。   Further, the outer dimensions of the portable oxygen concentrator 1 are rounded as a whole. Specifically, the width W is 350 mm × the depth D is 250 mm × the height H is 550 mm. For this reason, since the occupation area on a floor surface can be made as small as possible, the above-mentioned weight reduction and downsizing are achieved. Further, as a design feature of the portable oxygen concentrator 1, a front cover 2 that covers the front surface of the portable oxygen concentrator 1 three-dimensionally from the installation floor is handled as shown in FIG. While the accent line continuous to the bottom surface of 4 is integrally formed in a concave shape in the vertical direction on the left and right, the portion sandwiched between these accent lines is a light warm color system, and the operation panel 5 of the same color system is disposed above this, The remaining part including the back cover 3 has a beige or cream color.

以上のようなデザインおよび配色を施した所謂ツートンカラーの近代的なデザインとすることで、可搬型酸素濃縮装置1を室内に設置したときに家具などの他の調度品との調和を図れるように配慮している。また、表面カバー2と裏面カバー3は、耐衝撃性を有する熱可塑性樹脂である例えばABS樹脂製とすることでデザイン的な自由度を確保している。   By adopting a so-called two-tone modern design with the above design and color scheme, when the portable oxygen concentrator 1 is installed indoors, it can be harmonized with other furniture such as furniture. Consideration. Further, the front cover 2 and the back cover 3 are made of, for example, ABS resin, which is a thermoplastic resin having impact resistance, thereby ensuring design freedom.

図1において、操作パネル5は、ハンドル4の下方の開口部において裏面カバー3との接合面まで、例えば約10度の角度で斜め上に延設されており、その上に左から順に、樹脂製の大型ダイヤル式の電源スイッチ6と、樹脂製部品の酸素出口7と、樹脂製カバー付きの酸素流用設定ボタン8と、7セグメントの数字でLEDまたは液晶表示を行う酸素流量表示部9が配置されている。また酸素出口7の上方には、酸素出口7に形成された段差部に対して気密状態に係合されるとともに、着脱自在に設けられる樹脂製のカプラ13が示されている。このカプラ13には鼻カニューラ14等のチューブ15の開口部が連通するようにセットされる。   In FIG. 1, the operation panel 5 extends obliquely upward at an angle of, for example, about 10 degrees to the joint surface with the back cover 3 at the opening below the handle 4, and resin is sequentially applied from the left to the top. A large dial-type power switch 6 made of plastic, an oxygen outlet 7 for resin parts, an oxygen flow setting button 8 with a resin cover, and an oxygen flow rate display unit 9 for performing LED or liquid crystal display with 7-segment numbers. Has been. Above the oxygen outlet 7, a resin coupler 13 is shown that is engaged with a stepped portion formed in the oxygen outlet 7 in an airtight manner and is detachably provided. The coupler 13 is set so that an opening of a tube 15 such as a nasal cannula 14 communicates therewith.

この操作パネル5は、日本人の標準身長(160〜170cm)の患者が起立状態で両手を下げた腰部分に略該当する高さ付近に設けられているので、立ったままの姿勢で可搬型酸素濃縮装置1の運転操作を行なうことができる。このため従来の酸素濃縮装置のように逐一座ったり覗き込んだりする必要がなくなる。また、場合によっては後述する遠隔操作で使用することもできる。したがって、特に患者の腹部への負担は大きく軽減される。さらには、左利きの人であっても酸素出口7を中央にして左右対称位置に各ダイヤルが配置されているので、何ら違和感なく操作できることになる。   This operation panel 5 is provided near the height corresponding to the waist where a Japanese standard height (160-170 cm) patient stands and both hands are lowered. The operation of the oxygen concentrator 1 can be performed. For this reason, it is not necessary to sit and look into each other like a conventional oxygen concentrator. In some cases, it can also be used by remote operation to be described later. Therefore, the burden on the patient's abdomen is greatly reduced. Furthermore, even a left-handed person can operate without any sense of incongruity because the dials are arranged in symmetrical positions with the oxygen outlet 7 at the center.

なお、鼻カニューラ14等に接続されたチューブ15を引っかけるための不図示のフックを設けて、鼻カニューラ14等に接続されたチューブ15を患者が生活する同じ部屋内で移動する範囲に略相当する全長としてフックから外して使用し、未使用時はチューブ15を数回巻き付けた後に、鼻カニューラ14等を接続した状態のチューブ15をフックに引っかけるようにしてもよい。   It should be noted that a hook (not shown) for hooking the tube 15 connected to the nasal cannula 14 or the like is provided and substantially corresponds to a range in which the tube 15 connected to the nasal cannula 14 or the like moves in the same room where the patient lives. The tube 15 may be used by removing it from the hook as a full length, and when the tube 15 is not used, the tube 15 with the nasal cannula 14 or the like connected thereto may be hooked on the hook after being wound several times.

また、図中の二点鎖線で示した底蓋41も軽量化のために耐衝撃性の熱可塑性樹脂、例えばABS樹脂製である。この底蓋41には4つのゴム足22が四隅に固定されており、床面上に設置して使用するときに横滑りを防止している。一方、外出時等の移動時に使用するキャリア10を2本の固定ネジ12で底蓋41に対して固定するように構成されている。このキャリア10には、上記の各ゴム足22より大きな孔部10bが対応位置に穿設されるとともに、図示のように四隅に樹脂製の自在キャスタ11を設けている。また、このキャリア10のベースは軽量化のために軽金属の強化アルミ板製であり、4辺の縁部を全て曲げ加工して強度を確保している。また、後述する外部バッテリを裏側から挿入し所定位置に収容し不動状態にするための収容部10cと、2本の固定ネジ12を通過させて上記の底蓋41の雌ネジ部に螺合固定させることでキャリア10を装置1に対して一体化するための孔部10aがそれぞれ設けられている。   Further, the bottom lid 41 shown by a two-dot chain line in the drawing is also made of an impact-resistant thermoplastic resin, for example, ABS resin for weight reduction. Four rubber feet 22 are fixed to the bottom lid 41 at the four corners to prevent skidding when installed on the floor surface. On the other hand, the carrier 10 used during movement such as going out is fixed to the bottom lid 41 with two fixing screws 12. The carrier 10 has holes 10b larger than the rubber feet 22 at the corresponding positions, and is provided with resin-made free casters 11 at the four corners as shown. Further, the base of the carrier 10 is made of a light metal reinforced aluminum plate for weight reduction, and all the edges of the four sides are bent to ensure strength. In addition, an external battery, which will be described later, is inserted from the back side, and is accommodated in a predetermined position so as to be immovable, and the two fixing screws 12 are passed through and fixed to the female screw portion of the bottom lid 41. Thus, holes 10a for integrating the carrier 10 with the apparatus 1 are provided.

次に、図2を参照して説明する。裏面カバー3は、合計で8本の複数の固定用のネジ16により上記の表面カバー2に対して固定されることで密閉カバーを構成している。この裏面カバー3も上記の前面カバー2と同様に、耐衝撃性の熱可塑性樹脂の例えばABS樹脂製である。この裏面カバー3に一体形成される前後方向半分のハンドル4の下方に手が入るようにした開口部の下方には、内部に外気導入フィルタ20を交換自在に収容したフィルタ交換用蓋17が着脱自在に設けられている。   Next, a description will be given with reference to FIG. The back cover 3 constitutes a hermetic cover by being fixed to the front cover 2 by a total of a plurality of fixing screws 16. The back cover 3 is also made of an impact-resistant thermoplastic resin, for example, ABS resin, similarly to the front cover 2 described above. A filter replacement lid 17 in which an outside air introduction filter 20 is exchangeably accommodated is attached / detached below the opening portion in which the hand can be inserted below the front / rear half handle 4 integrally formed with the back cover 3. It is provided freely.

また、キャリア10には、収容部10cをはさんでコードフック21、21が固定されており、上記のACアダプタケーブル19aを巻き付けるようにして移動時に邪魔にならないようにしている。ACアダプタケーブル19aは、ACアダプタ19に接続され、ACアダプタ19はコード19bを介して室内に設けられるコンセントと接続される。   In addition, the cord hooks 21 and 21 are fixed to the carrier 10 with the accommodating portion 10c interposed therebetween, so that the AC adapter cable 19a is wound around the carrier 10 so as not to get in the way. The AC adapter cable 19a is connected to the AC adapter 19, and the AC adapter 19 is connected to an outlet provided in the room via a cord 19b.

図3は鼻カニューラ14等の延長チューブセットの外観斜視図である。本図において、鼻カニューラ14等のチューブ15にはカプラ13を介して延長チューブ31を接続するために樹脂製の中継カプラ30が接続されている。このように延長チューブ31を接続することで最長約15mの長さまで延長できる結果、患者の移動範囲を大きくでき、さらなるQOLの改善ができることとなる。   FIG. 3 is an external perspective view of an extension tube set such as the nasal cannula 14. In this figure, a resin-made relay coupler 30 is connected to a tube 15 such as a nasal cannula 14 in order to connect an extension tube 31 via a coupler 13. By connecting the extension tube 31 in this way, it can be extended to a length of about 15 m at the longest. As a result, the movement range of the patient can be increased, and the QOL can be further improved.

図4は可搬型酸素濃縮装置1の操作パネル5の実体図である。本図において、既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛する。電源スイッチ6は図示のオフ位置と約90度分時計周りに回転したオン位置との間で操作される。また、この電源スイッチ6は殆どの部分が操作パネル5の操作面から奥側(図面の裏面側)に引っ込むように設けられているので、例えば患者が躓くなどして操作パネル5に対して激しくぶつかった場合でも、怪我などをしないように安全上の配慮がされている。この電源スイッチ6のオン位置に相当する位置には緑と赤に点灯する例えば発光LEDを内蔵した運転状態ランプ128aが設けられている。また、この運転状態ランプ128aの上にはバッテリ残量モニタ128dが設けられている。   FIG. 4 is a substantial view of the operation panel 5 of the portable oxygen concentrator 1. In the figure, components that have already been described are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The power switch 6 is operated between the illustrated OFF position and the ON position rotated clockwise by about 90 degrees. The power switch 6 is provided so that most of the power switch 6 is retracted from the operation surface of the operation panel 5 to the back side (the back side of the drawing). Safety measures are taken so as not to injure people even if they collide. At a position corresponding to the ON position of the power switch 6, for example, an operation state lamp 128 a incorporating a light emitting LED that is lit in green and red is provided. A battery remaining amount monitor 128d is provided on the operation state lamp 128a.

また、中央の酸素出口7についても図示のように全ての囲い部分が操作パネル5の操作面から奥側(図面の裏面側)に引っ込むように設けられている。この酸素出口7の上には「点検」の文字またはこれに相当するキャラクター表示を横に印刷した警報表示部128cが設けられている。この警報表示部128cの下方には緑と赤と黄色とに点灯する例えば発光LEDを内蔵した酸素ランプ128bが設けられている。   The central oxygen outlet 7 is also provided so that all the enclosed portions are retracted from the operation surface of the operation panel 5 to the back side (the back side in the drawing) as shown in the figure. On the oxygen outlet 7, an alarm display unit 128 c is provided which has a character “inspection” or a character display corresponding thereto printed horizontally. Below the alarm display portion 128c, an oxygen lamp 128b having a built-in light emitting LED, for example, that lights in green, red, and yellow is provided.

そして、酸素流量設定ボタン8は、上下矢印を印刷したフラットスイッチ8a,8bとして設けられており操作パネル5の操作面と略同一面となるように設けられている。この酸素流用設定ボタン8は、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5Lまで0.25L段階または0.01L段階で押圧操作する度に酸素流量が設定できるように構成されており、上方の酸素流量表示部9で表示するようにしている。以上のようにして酸素生成能力を変えることが可能である。また、同調ランプ25aは、濃縮酸素を呼吸同調により断続供給状態で運転中であることを点灯または点滅表示により患者に知らせるために設けられている。また、動作インジケータ25bは、呼吸に同期して点滅表示することにより患者に知らせるために設けられている。   The oxygen flow rate setting button 8 is provided as flat switches 8 a and 8 b on which up and down arrows are printed, and is provided so as to be substantially the same as the operation surface of the operation panel 5. Each time the oxygen flow setting button 8 is operated, the oxygen flow rate is changed every time the oxygen concentrated to about 90% or more is pressed in a 0.25L step or a 0.01L step from 0.25L (liter) per minute to a maximum of 5L. It can be set, and is displayed on the upper oxygen flow rate display unit 9. As described above, the oxygen generation capacity can be changed. The synchronization lamp 25a is provided to notify the patient by lighting or flashing that the concentrated oxygen is being operated in an intermittent supply state by breathing synchronization. The operation indicator 25b is provided to inform the patient by blinking in synchronization with respiration.

以上のように操作パネル5に配置された各操作部は使用上の安全性および高齢者の使用を前提として必要最小限度の操作を行うようにしている。   As described above, each operation unit arranged on the operation panel 5 performs a minimum necessary operation on the premise of safety in use and use by the elderly.

図5(a)は、図4の操作パネル5の警報表示部128cの動作説明図、また図5(b)は、酸素濃度ランプ128bの動作説明図である。
図5(a)において、警報表示部128cは「点検」の文字が印刷されており、酸素濃度が低下したときに内蔵のランプが点灯して知らせるようにしている。また装置側の異常発生時にはブザーも鳴り音声ガイドとともに知らせるようにしている。また、停電で装置が停止したときには、点滅して知らせる一方で、ブザーおよび音声ガイドで特に視覚障害者に対して確実に知らせることができるようにしている。そして、図5(c)において、酸素ランプ128bは、酸素が正常に酸素吸入されているときには内蔵のLEDが緑色に点灯する。また、酸素が出ていないときあるいは酸素濃度が低下したときには消灯する。そして、同調モード(呼吸同調モード)で、一定時間、例えば30秒程度呼吸状態を検出できなかった時に警報色である赤色に点灯し、ブザーを鳴らすとともに音声ガイドで知らせるようにしている。また、吸気に同期して濃縮酸素供給を行う同調モードで運転中の場合にはその旨を患者に視認させるために呼吸パターン(酸素出力)に実質的に同期して緑色に点灯または点滅して知らせるようにしている。こうすることで、患者は正常に濃縮酸素が供給されていることを確認できる。
FIG. 5A is an operation explanatory diagram of the alarm display unit 128c of the operation panel 5 in FIG. 4, and FIG. 5B is an operation explanatory diagram of the oxygen concentration lamp 128b.
In FIG. 5A, the alarm display unit 128c is printed with the letters “check”, and the built-in lamp is lit to notify when the oxygen concentration is lowered. Also, when an abnormality occurs on the device side, a buzzer sounds and is notified with a voice guide. In addition, when the device stops due to a power failure, while blinking and informing, the buzzer and the voice guide can be surely notified particularly to the visually impaired. In FIG. 5C, in the oxygen lamp 128b, the built-in LED is lit in green when oxygen is normally inhaled. Further, the light is turned off when oxygen is not emitted or when the oxygen concentration is lowered. Then, in the synchronization mode (respiration synchronization mode), when a respiratory state cannot be detected for a certain time, for example, about 30 seconds, the alarm color is red, and a buzzer is sounded and a voice guide is used. In addition, when driving in a synchronized mode in which concentrated oxygen is supplied in synchronization with inspiration, the indicator lights up or blinks in green substantially in synchronization with the breathing pattern (oxygen output) in order to make the patient visually recognize that fact. I will let you know. By doing so, the patient can confirm that the concentrated oxygen is normally supplied.

一方、図3において、電源スイッチ6をオンすると、ブザーが鳴り音声ガイドとともに、全てのランプが2秒間緑色に点灯する(初期セルフチェック)。そして、バッテリ駆動モードで使用するときには、その後に5段階の表示部において残量に応じて点灯表示される。患者は医師の処方にしたがって酸素流量設定ボタン8の増減スイッチ8a,8bを操作し所定流量に設定すると酸素供給が開始されることとなる(増減スイッチ8aを押すことで酸素流量が増加し、増減スイッチ8bを押すことで酸素流量が減少)。なお、通常に酸素濃縮装置1を停止させた場合、一時記憶装置206(図7参照)に前回の動作条件(酸素流量,同調モードの有無)が記憶される。このため、初期セルフチェックの後、酸素流量設定ボタン8を押さない場合、自動的に前回の動作条件で濃縮酸素の供給を行なうようになっている。尚、その旨(前回と同一動作条件等)を音声ガイドで合わせて知らせるようにしてもよい。   On the other hand, in FIG. 3, when the power switch 6 is turned on, a buzzer sounds and all the lamps light up in green for 2 seconds together with a voice guide (initial self-check). And when using it in battery drive mode, it is lit and displayed according to the remaining amount in the display part of five steps after that. The patient operates the increase / decrease switches 8a and 8b of the oxygen flow rate setting button 8 according to the doctor's prescription and starts to supply oxygen when the flow rate is set to a predetermined flow rate (the oxygen flow rate increases and decreases when the increase / decrease switch 8a is pressed). Pressing the switch 8b decreases the oxygen flow rate). When the oxygen concentrator 1 is normally stopped, the previous operating conditions (oxygen flow rate, presence / absence of the tuning mode) are stored in the temporary storage device 206 (see FIG. 7). For this reason, if the oxygen flow rate setting button 8 is not pressed after the initial self-check, the concentrated oxygen is automatically supplied under the previous operating conditions. Note that the fact (the same operating conditions as the previous time) may be notified by voice guidance.

停止時には、電源スイッチ6をオフすると、酸素ランプ128bが消灯し、しばらくの間、運転ランプ128aが点滅した後に自動的に終了する。患者が毎日行う作業として、裏面カバー3に設けられた外気導入フィルタ20(図2参照)に付着したゴミや埃などを掃除機で取り除くことがある。この作業を簡単にできるようにするために外気導入フィルタ20を容易に着脱できるように構成されている。   At the time of stop, when the power switch 6 is turned off, the oxygen lamp 128b is turned off, and the operation lamp 128a flashes for a while and then automatically ends. As an operation performed by the patient every day, there is a case where dust, dust, or the like attached to the outside air introduction filter 20 (see FIG. 2) provided on the back cover 3 is removed with a vacuum cleaner. In order to simplify this operation, the outside air introduction filter 20 is configured to be easily detachable.

図6(a)は、酸素濃縮装置1の裏面カバー3から外気導入フィルタ20を着脱自在にするための様子を示した外観斜視図、図6(b)は、外気導入フィルタ20がさらに交換用蓋17から取り外される様子を示した外観斜視図、また図6(c)は、図6(a)のX‐X線矢視断面図である。先ず、図6(a)において、裏面カバー3には外気導入用の縦方向の開口3K1を穿設した開口部3kが設けられており、この開口部3kに対して交換用蓋17が図示のように着脱可能に設けられている。また、この開口部3kは交換用蓋17の全体を埋没する容積を有しており、上方において指先が入る凹部3cを形成している。   FIG. 6A is an external perspective view showing a state in which the outside air introduction filter 20 is detachable from the back cover 3 of the oxygen concentrator 1, and FIG. FIG. 6C is an external perspective view showing a state where the cover 17 is removed, and FIG. 6C is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. First, in FIG. 6A, the back cover 3 is provided with an opening 3k having a vertical opening 3K1 for introducing outside air, and a replacement lid 17 is shown in the opening 3k. So as to be detachable. The opening 3k has a volume for burying the entire replacement lid 17, and forms a concave portion 3c into which the fingertip can be inserted.

次に、図6(b)において、交換用蓋17は図示のように横方向の開口部17bと4隅の起立部17aが設けられており、起立部17aで囲まれる部分の中に連続気泡のスポンジ製の外気導入フィルタ20を、それ自体の有する弾性力により不動状態で収めるようにしている。この起立部17aは、開口部3kへの取付壁部を兼ねている。このため、図示の状態で外気導入フィルタ20を取り出し、水洗により洗浄するか、新品に交換することで、交換用蓋17にセットするようにして元に戻せることとなる。   Next, in FIG. 6B, the replacement lid 17 is provided with a lateral opening 17b and upright portions 17a at the four corners as shown in the figure, and an open cell is formed in a portion surrounded by the upright portions 17a. The external air introduction filter 20 made of sponge is housed in an immobile state by its own elastic force. This standing portion 17a also serves as a mounting wall portion to the opening 3k. For this reason, the outside air introduction filter 20 is taken out in the state shown in the figure, washed with water, or replaced with a new one, so that it can be returned to its original state by being set on the replacement lid 17.

図6(c)において、交換用蓋17が図示のように開口部3kにセットされると、本体の遮蔽板32の端面32aが外気導入用の縦方向の開口3K1の殆どの部分を覆い隠し、わずかに上方部分を残す状態になる。この結果、外気は矢印F方向に内部に導入されることになる。このように遮蔽板32で内部から裏面カバー3を覆うことで騒音が外部に漏れることを効果的に防止している。すなわち、酸素濃縮装置1の外部に対する開口部分としては、この開口3K1と上記の排気口3a、3bのみとするとともに、開口面積は後述する原料空気の流量を確保するために必要最小限度とすることで、内部から発生する音が外部に極力漏洩しないようにして運転時の騒音レベルの38デシベル以下を実現可能にしている。さらに、密閉カバー構造により周囲を完全に覆い且つ出口部分を少なくして防音に加えて防水対策も可能にしている。   6C, when the replacement lid 17 is set in the opening 3k as shown, the end face 32a of the shielding plate 32 of the main body covers most of the vertical opening 3K1 for introducing outside air. A slight upper part is left. As a result, the outside air is introduced into the inside in the direction of arrow F. Thus, by covering the back surface cover 3 from the inside with the shielding plate 32, noise is effectively prevented from leaking to the outside. That is, the opening to the outside of the oxygen concentrator 1 is only the opening 3K1 and the exhaust ports 3a and 3b, and the opening area is the minimum necessary to secure the flow rate of raw material air described later. Therefore, it is possible to realize a noise level of 38 decibels or less during operation by preventing the sound generated from the inside from leaking to the outside as much as possible. In addition, the hermetic cover structure completely covers the periphery and reduces the number of exit portions, thereby enabling waterproofing measures in addition to soundproofing.

遮蔽板32は黒色樹脂の成形部品として準備され、スピーカ23と、外部通信コネクタ133が図示のように固定される。また、酸素濃縮装置1は通常、部屋の壁面から狭い間隙を経て設置されるので、外気導入と排気を裏面カバー3側から行うことで、外気導入と排気音が最も低くなる個所からの排気を可能にしている。一方、上記の裏面カバー3の凹部3cは図示のように指先が入るようにして交換用蓋17を外側に取り出せるようにしている。以上は患者が直に使用する構成部分である。   The shielding plate 32 is prepared as a molded part of black resin, and the speaker 23 and the external communication connector 133 are fixed as shown. In addition, since the oxygen concentrator 1 is usually installed through a narrow gap from the wall surface of the room, the outside air introduction and the exhaust are performed from the back cover 3 side, so that the outside air introduction and the exhaust from the place where the exhaust sound becomes the lowest can be obtained. It is possible. On the other hand, the concave portion 3c of the back cover 3 allows the replacement lid 17 to be taken out so that the fingertip can enter as shown in the figure. The above are the components used directly by the patient.

<酸素濃縮装置1の配管およびブロック図の説明>
次に酸素濃縮装置1の具体的な内部構成について図7から図13を参照して説明する。図7は、酸素濃縮装置1のブロック図を兼ねて図示した配管図である。本図において、既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛するとともに、図中の二重線は空気、酸素、窒素ガスの流路であり概ね配管24a〜24gで示されている。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。
<Description of piping and block diagram of oxygen concentrator 1>
Next, a specific internal configuration of the oxygen concentrator 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a piping diagram that also serves as a block diagram of the oxygen concentrator 1. In the figure, the same reference numerals are given to the components already described, and the description is omitted, and the double line in the figure is a flow path of air, oxygen, and nitrogen gas, and is generally indicated by pipes 24a to 24g. Has been. A thin solid line indicates power supply or electric signal wiring.

ここで、以下の説明ではコンプレッサ105として圧縮空気発生部105a(圧縮手段)と負圧空気発生部105b(減圧手段)を一体化構成したものを用いる場合について述べる。しかしながら、この構成に限定されず圧縮空気発生部と負圧発生部を個別に構成しても良いことは言うまでもない。また、吸気口を介して外気を内部に導入し、排気口を介して外部に排出する表面カバー2と裏面カバー3については密閉容器として図中破線で図示されている。   Here, in the following description, a case will be described in which a compressor 105 in which a compressed air generation unit 105a (compression unit) and a negative pressure air generation unit 105b (decompression unit) are integrated is used. However, the present invention is not limited to this configuration, and it goes without saying that the compressed air generating unit and the negative pressure generating unit may be configured separately. Further, the front cover 2 and the back cover 3 that introduce outside air into the inside through the air inlet and exhaust them to the outside through the air outlet are indicated by broken lines in the figure as sealed containers.

図7において、導入空気の流れに沿って順次述べると、上記フィルタ交換用蓋体17(図6(c)参照)に内蔵された外気導入用フィルタ20を通過して酸素濃縮装置1内部に空気(外気)が矢印F方向に導入される。この空気は、一対の送風ファン104,104による送風により二段式防音室34内に入る。すなわち、後述するように上段部材上に送風ファン104,104を配設し下段部材にコンプレッサ105を防振状態で配設した二段式防音室34(破線参照)側面に穿設された開口部を介して二段式防音室34内に空気が入る。この空気の一部をコンプレッサ105の圧縮空気発生部105aに対して原料空気として供給するために、配管24aの開口部が二段式防音室34内に開口して設けられており、配管24aの途中に二次濾過を行う吸気フィルタ101と大容量の吸気用バッファタンク102とが設けられている。   In FIG. 7, when sequentially described along the flow of the introduced air, the air passes through the outside air introduction filter 20 built in the filter replacement lid 17 (see FIG. 6C), and the air enters the oxygen concentrator 1. (Outside air) is introduced in the direction of arrow F. This air enters the two-stage soundproof chamber 34 by the air blown by the pair of blower fans 104 and 104. That is, as will be described later, an opening formed in a side surface of a two-stage type soundproof chamber 34 (see broken lines) in which the blower fans 104 and 104 are disposed on the upper member and the compressor 105 is disposed on the lower member in a vibration-proof state. The air enters the two-stage soundproof chamber 34 through the. In order to supply a part of this air as raw material air to the compressed air generation unit 105a of the compressor 105, an opening of the pipe 24a is provided in the two-stage soundproof chamber 34, and the pipe 24a An intake filter 101 that performs secondary filtration and a large-capacity intake buffer tank 102 are provided along the way.

このように構成することで原料空気の吸気音が二段式防音室34内に留まるようにして吸気音を低減している。一方、この二段式防音室34は軽量化のために厚さ約0.5mm〜2.0mmの強化軽合金、アルミ合金、チタン合金板または他の好適な材料から構成される。このように薄板から構成するとネジ孔部の強度が確保されない。そこでネジ孔部としてインサートナットを適所に固定している。この二段式防音室34の内部には原料空気を圧縮して圧縮空気を発生する圧縮空気発生部105aと、負圧空気発生部105bとを好ましくは一体構成したコンプレッサ105が防振状態で固定されている。   With this configuration, the intake noise of the raw material air is reduced so that the intake noise of the raw material air remains in the two-stage soundproof chamber 34. On the other hand, the two-stage soundproof chamber 34 is made of a reinforced light alloy, aluminum alloy, titanium alloy plate or other suitable material having a thickness of about 0.5 mm to 2.0 mm for weight reduction. Thus, when comprised from a thin plate, the intensity | strength of a screw hole part is not ensured. Therefore, the insert nut is fixed in place as a screw hole. Inside the two-stage soundproof chamber 34, a compressor 105, which preferably includes a compressed air generator 105a that compresses raw material air to generate compressed air, and a negative pressure air generator 105b, is fixed in a vibration-proof state. Has been.

次に、濾過された原料空気は、コンプレッサ105の圧縮手段105aで加圧されて圧縮空気となるがこのとき温度上昇した状態で配管24cに送り出されるので、この配管24cを放熱効果に優れた軽量の金属パイプ(例えば、外径6mm内径4mmのアルミ管)とし、送風ファン104からの送風で冷却すると良い。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する吸着剤であるゼオライトが窒素の吸着により酸素を生成するための吸着剤として、十分に酸素を90%程度以上に濃縮できることとなる。   Next, the filtered raw material air is pressurized by the compression means 105a of the compressor 105 to become compressed air. At this time, the temperature rises and is sent to the pipe 24c, so that the pipe 24c is lightweight with excellent heat dissipation effect. The metal pipe (for example, an aluminum pipe having an outer diameter of 6 mm and an inner diameter of 4 mm) is preferably cooled by blowing air from the blowing fan 104. Thus, by cooling the compressed air, zeolite, which is an adsorbent whose function is lowered at high temperatures, can sufficiently concentrate oxygen to about 90% or more as an adsorbent for generating oxygen by adsorption of nitrogen.

圧縮空気は配管24cを介して吸着手段(本実施例では、並列に少なくも2つ配置された、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。このため切換弁(3方向切換弁)109a、109bが図示のように接続されている。これらの切換弁109a、109bと、さらに第1吸着筒体108aと第2吸着筒体108bの不要ガスを脱離させるため(パージ(浄化)を行うため)に負圧空気発生部105bに連通する配管24fに負圧破壊第1弁120と負圧破壊第2弁(圧調整弁)121が直列に複数(少なくとも2つ)配置されている。これらを開くことで後述するように、配管24f内の圧力を均圧工程時には大気圧付近まで、所定流量以下では圧力コントロールすることでコンプレッサの振動抑制と低電量化を図っている。   The compressed air is alternately supplied to the adsorbing means (the first adsorbing cylinder 108a and the second adsorbing cylinder 108b arranged in parallel in this embodiment) via the pipe 24c. For this reason, switching valves (three-way switching valves) 109a and 109b are connected as shown. These switching valves 109a and 109b, and further communicate with the negative pressure air generation unit 105b to desorb unnecessary gas from the first adsorption cylinder body 108a and the second adsorption cylinder body 108b (to perform purging). A plurality of (at least two) negative pressure breaking first valves 120 and negative pressure breaking second valves (pressure regulating valves) 121 are arranged in series in the pipe 24f. As will be described later by opening these, pressure in the pipe 24f is controlled to near atmospheric pressure during the pressure equalization process, and at a predetermined flow rate or less, thereby suppressing compressor vibration and lowering electric charge.

第1吸着筒体108aと第2吸着筒体108b内に夫々貯蔵されている触媒吸着剤であるゼオライトは、SiO/Al比が2.0〜3.0であるX型ゼオライトであり、かつこのAl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している。特に、1mm未満の顆粒測定値を有し、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。 The zeolite that is the catalyst adsorbent stored in the first adsorption cylinder 108a and the second adsorption cylinder 108b is an X-type zeolite having a SiO 2 / Al 2 O 3 ratio of 2.0 to 3.0. In addition, the adsorption amount of nitrogen per unit weight is increased by using at least 88% or more of the tetrahedral unit of Al 2 O 3 combined with a lithium cation. In particular, those having a granule measurement value of less than 1 mm and at least 88% or more of tetrahedral units fused with lithium cations are preferred.

このようなゼオライトを使用することで、同じ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結果、圧縮空気を発生するためのコンプレッサ105を小型のタイプとすることができ、低騒音化を一層図ることができた。一方、第1吸着筒体108aと第2吸着筒体108bの上方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が分岐接続されている。また、均等圧弁107の下流側は合流するように配管24dが成されており、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となる製品タンク111が図示のように配管されている。また、各吸着筒体内の圧力を検出する圧力センサ208が図示のように配管される。   By using such a zeolite, it becomes possible to reduce the amount of raw material air used to generate the same oxygen, and as a result, the compressor 105 for generating compressed air can be made a small type. It was possible to further reduce noise. On the other hand, a check valve, an equal pressure valve 107 including a throttle valve and an on-off valve is branched and connected to the outlet side above the first adsorption cylinder 108a and the second adsorption cylinder 108b. Further, a pipe 24d is formed so that the downstream side of the equal pressure valve 107 is joined, and a product tank 111 serving as a container for storing the separated and produced oxygen having a concentration of about 90% or more is piped as shown in the figure. Has been. A pressure sensor 208 for detecting the pressure in each adsorption cylinder is piped as shown.

製品タンク111の下流側には、出口側の酸素の圧力を一定に自動調整する圧力調整器112が配管されている。この圧力調整器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、酸素濃度の検出を間欠(10〜30分毎)または連続で行うようにしている。この下流側には上記の酸素流量設定ボタン8に連動して開閉する比例開度弁115が接続されており、その下流側には酸素流量センサ116が接続されている。またこの酸素流量センサ116の下流には呼吸同調制御のための負圧回路基板202を介してデマンド弁117が接続されており、滅菌フィルタ119を経て、装置1の酸素出口7に対して接続されている。以上の構成により、鼻カニューレ14等を経て患者に対する最大流量5L/分で約90%程度以上に濃縮された酸素の吸入が可能になることとなる。   On the downstream side of the product tank 111, a pressure regulator 112 that automatically adjusts the oxygen pressure on the outlet side to be constant is provided. A zirconia-type or ultrasonic-type oxygen concentration sensor 114 is connected to the downstream side of the pressure regulator 112, and the oxygen concentration is detected intermittently (every 10 to 30 minutes) or continuously. A proportional opening valve 115 that opens and closes in conjunction with the oxygen flow rate setting button 8 is connected to the downstream side, and an oxygen flow rate sensor 116 is connected to the downstream side. Further, a demand valve 117 is connected downstream of the oxygen flow sensor 116 via a negative pressure circuit board 202 for breathing synchronization control, and is connected to the oxygen outlet 7 of the apparatus 1 via a sterilization filter 119. ing. With the above configuration, it becomes possible to inhale oxygen concentrated to about 90% or more at a maximum flow rate of 5 L / min to the patient via the nasal cannula 14 or the like.

再度、図7において、上記の3電源系統のうちの一つから電力供給を受けて作動する中央制御部(CPU)200には上記の電源スイッチ6と上記の表示用のLED素子を図5で説明したように点灯、点滅駆動するとともに、7セグメントLEDで設定流量、積算時間を表示するように作動する表示作動部204とが図示のように接続されている。また、中央制御部200にはコンプレッサ105の電動モータM(AC若しくはDCモータ)および送風ファン104のモータの駆動制御を夫々行うモータ制御部201および上記のスピーカ23に接続されることで音声内容を発生する音声制御部203が接続されている。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が内蔵されるとともに、外部記憶装置210と揮発メモリ(例えばEEPROM)205と一時記憶装置(例えばRAM)206とリアルタイムクロック207とがさらに接続されており、外部コネクタ133を介して通信回線などと接続することで記憶内容へのアクセスが可能となるように構成されている。また、上記の3方向切換弁109a、109bと均等圧弁107と、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負圧空気発生部105bと配管24f内の圧力を制御するための第1負圧破壊弁120と負圧破壊第2弁121と酸素濃度センサ114と比例開度弁115と、流量センサ116とデマンド弁117を駆動制御する弁及び負圧回路基板(流量制御部)202が中央制御部200に接続されている。   Referring again to FIG. 7, the central control unit (CPU) 200 which operates by receiving power supply from one of the three power supply systems includes the power switch 6 and the display LED element shown in FIG. As described above, the display actuating unit 204 that is lit and blinking and operates to display the set flow rate and the accumulated time with the 7-segment LED is connected as shown in the figure. The central control unit 200 is connected to the motor control unit 201 that controls the drive of the electric motor M (AC or DC motor) of the compressor 105 and the motor of the blower fan 104 and the speaker 23, respectively. The generated voice control unit 203 is connected. The central control unit 200 includes a ROM that stores a predetermined operation program, and is further connected to an external storage device 210, a volatile memory (eg, EEPROM) 205, a temporary storage device (eg, RAM) 206, and a real-time clock 207. The storage contents can be accessed by connecting to a communication line or the like via the external connector 133. The three-way switching valves 109a and 109b, the equal pressure valve 107, the negative pressure air generator 105b for desorbing unnecessary gas in the first adsorption cylinder 108a and the second adsorption cylinder 108b, and the pipe 24f The first negative pressure destruction valve 120, the negative pressure destruction second valve 121, the oxygen concentration sensor 114, the proportional opening valve 115, the flow sensor 116, the valve for controlling the demand valve 117, and the negative pressure A circuit board (flow rate control unit) 202 is connected to the central control unit 200.

均圧工程と同期をとって、第1負圧破壊弁120を開状態に動作させることで、流路内に外気が入り込むようにして、流路内を大気圧により近い状態とする。この作用によりコンプレッサ105は無負荷状態に近い状態となるため、振動の発生を防止できまた、騒音の低減や低電力化にも寄与するようにできるようになる。第2負圧破壊弁121は、後述するように、設定酸素流量に応じてオンされて開状態にされる。一方、このコンプレッサ105の冷却と、酸素濃縮装置1内部の冷却を行うための上記の送風ファン104,104は、消費電力約2.7W程度である。このブロアに代えて軸流ファンでもよい。ここで、装置1の最大騒音圧力レベルは、最大の回転数のときに35dBA以下であり、濃縮酸素流量1L/分以下の場合には33dBAである。3方向切換弁109a,109bには、一般的に直動式と呼ばれる弁の動作を通電時の磁力で行う電磁弁が使用可能である。この種の電磁弁は電気の力だけで主弁を動作させるため消費電力が高いという問題点がある。そこで、3方向切換弁109a,109bとしてパイロット式3方向切換弁を使用することもできる。このパイロット式3方向切換弁によれば、僅かな消費電力とコンプレッサ105からの空気圧を有効利用して動作させることが出来るために従来の8Wから0.5Wにまで低減される結果、大幅な電力低減が期待されることになる。   Synchronizing with the pressure equalization step, the first negative pressure destruction valve 120 is operated to be in an open state, so that outside air enters the flow path, and the flow path is brought closer to the atmospheric pressure. Due to this action, the compressor 105 is in a state close to a no-load state, so that generation of vibration can be prevented, and noise can be reduced and power can be reduced. As will be described later, the second negative pressure release valve 121 is turned on according to the set oxygen flow rate and is opened. On the other hand, the air blowing fans 104 and 104 for cooling the compressor 105 and cooling the inside of the oxygen concentrator 1 consume about 2.7 W of power. An axial fan may be used instead of this blower. Here, the maximum noise pressure level of the apparatus 1 is 35 dBA or less at the maximum rotation speed, and 33 dBA when the concentrated oxygen flow rate is 1 L / min or less. As the three-way switching valves 109a and 109b, electromagnetic valves that perform a valve operation generally called a direct acting type by a magnetic force during energization can be used. This type of solenoid valve has a problem of high power consumption because the main valve is operated only by electric power. Therefore, a pilot-type three-way switching valve can be used as the three-way switching valves 109a and 109b. According to this pilot-type three-way selector valve, since it can be operated by using a little power consumption and the air pressure from the compressor 105, it is reduced from the conventional 8W to 0.5W. Reduction is expected.

以上の各構成部品は、低騒音化された小型の酸素濃縮装置1の組立作業性および点検整備性の向上を配慮して主に二段式防音室34を取り付け部として固定されている。即ち、騒音発生を伴うコンプレッサ105と、送風でコンプレッサ105の冷却を行うために送風音が発生する送風ファン104と、吸気用バッファタンク102の空気導入口と3方向切換弁109a,109bと、排気時に排気音が発生する消音器110と他の各種弁を内周面全面に防音材を敷設した二段式防音室34の内部に配置し、この二段式防音室34の外壁部分を有効利用して上記の遮蔽板32と、吸着筒体108a,108bと、製品タンク111と、吸気用バッファタンク102と、各種制御基板200,201と、上記のように酸素の圧力を一定に自動調整する圧力調整器112と、圧力調整器112の下流側の酸素濃度センサ114と比例開度弁115と、酸素流量センサ116と呼吸同調制御のための負圧回路基板202に接続されるデマンド弁117とが固定されている。このように振動または騒音発生の伴う構成部品は二段式防音室34内部において防音状態でそれぞれ設けることで、圧縮空気の供給音と、外部空気の導入音と、原料空気を作るための濾過空気の導入音と、例えば3方向切換弁の作動音と消音器110から周期的に発生する排気音が外部に漏れないようにして騒音低減を図っている。また、上記のように前面カバー2と裏面カバー3は吸気口を介して外気を内部に導入し、排気口3a,3bを介して外部に排出するための必要最小限の開口を備えた密閉カバーとして構成することで同様に騒音低減を図っている。   Each of the above-described components is fixed mainly with the two-stage soundproofing chamber 34 as an attachment portion in consideration of improvement in assembly workability and inspection maintenance of the small-sized oxygen concentrator 1 with reduced noise. That is, the compressor 105 that generates noise, the blower fan 104 that generates a blowing sound to cool the compressor 105 by blowing, the air inlet port of the intake buffer tank 102, the three-way switching valves 109a and 109b, the exhaust A silencer 110 that sometimes generates exhaust noise and other various valves are arranged inside a two-stage soundproof room 34 in which a soundproof material is laid on the entire inner peripheral surface, and the outer wall portion of the two-stage soundproof room 34 is effectively used. Then, the shielding plate 32, the adsorption cylinders 108a and 108b, the product tank 111, the intake buffer tank 102, the various control boards 200 and 201, and the oxygen pressure are automatically adjusted to be constant as described above. Pressure regulator 112, oxygen concentration sensor 114 and proportional opening valve 115 downstream of pressure regulator 112, oxygen flow sensor 116, and negative pressure circuit board 20 for breathing synchronization control A demand valve 117 which is connected is fixed to. In this way, the components accompanied by vibration or noise generation are provided in a soundproof state inside the two-stage soundproof chamber 34, so that the supply sound of the compressed air, the introduction sound of the external air, and the filtered air for producing the raw air The noise is reduced in such a way that the introduction sound, the operation sound of the three-way switching valve and the exhaust sound periodically generated from the silencer 110 do not leak to the outside. Further, as described above, the front cover 2 and the back cover 3 are hermetic covers having a minimum necessary opening for introducing the outside air into the inside through the intake port and exhausting the outside air through the exhaust ports 3a and 3b. In the same way, noise reduction is achieved.

次に、図8は、酸素濃縮装置1の内部構成を示すために背面側から見た立体分解図である。本図において、既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛すると、下方より、上記のゴム足22を四隅に固定した図1に二点鎖線で示した樹脂製の底蓋41が、同じく樹脂製のベース体40の底面に対して複数の固定ネジ16を用いて固定されている。このベース体40は、4面から下方に向けて連続形成された壁面を一体成形した箱状に成形されており、図示のように裏面の壁面上には、上記の各コネクタ131,130が固定されている。また裏面カバー3の各排気口3a,3bに対向するとともに内部の電源室に連通する排気口40c,40cが図示のように穿設されており、これらの排気口40cを介して最終的な外部排気が行われる。このベース体40の上面は図示のように平らに形成されるとともに、図示のように形成される二段式防音室34の左右面と裏面の3方側から固定ネジ16で固定するための孔部を穿設した起立部40fが3方から一体成形されている。また、上記の電源室に連通した排気用開口部40bがさらに穿設されている。   Next, FIG. 8 is a three-dimensional exploded view seen from the back side in order to show the internal configuration of the oxygen concentrator 1. In this figure, components already described are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. From the lower side, the bottom made of resin indicated by a two-dot chain line in FIG. 1 with the rubber feet 22 fixed to the four corners from below. The lid 41 is fixed to the bottom surface of the resin base body 40 using a plurality of fixing screws 16. The base body 40 is formed in a box shape in which wall surfaces continuously formed downward from the four surfaces are integrally formed. As shown in the drawing, the connectors 131 and 130 are fixed on the back wall surface. Has been. In addition, exhaust ports 40c and 40c that face the exhaust ports 3a and 3b of the back cover 3 and communicate with the internal power supply chamber are formed as shown in the figure, and the final external ports are provided through these exhaust ports 40c. Exhaust is performed. The upper surface of the base body 40 is formed flat as shown in the figure, and holes for fixing with the fixing screws 16 from the left and right sides and the back side of the two-stage soundproof chamber 34 formed as shown in the figure. The upright part 40f which bored the part is integrally formed from three directions. Further, an exhaust opening 40b communicating with the power supply chamber is further formed.

次に、二段式防音室34は、軽量金属板から構成された密閉箱35内に形成される。図8の手前側の側方から出し入れ可能な上段部材36上に2個の送風ファン104が固定され、同じく側方から出し入れ可能な下段部材37上にコンプレッサ105が防振状態で配設される。この二段式防音室34は、図8の手前側に示した防音室蓋39と奥側に示した防音室蓋38を複数の固定ネジ16で固定することで密閉される。このため、二段式防音室34は、図示のように曲げ加工されるとともにインサートナットを植設した取付部が一体的に設けられている。この防音室内部には防音材51が敷設される。防音材51の材質としては、繊維径1〜4μmのポリオレフィン系繊維と繊維径20〜30μmのポリオレフィン系短繊維とからなる不織布を用いる。また、ポリオレフィン系繊維が好ましくはポリプロピレン系繊維である。また好ましくは、エンボス加工処理がなされたポリプロピレン系繊維である。必要に応じて、防音室外部に防音材51を貼りつけてもよい。また外周面には制振部材であって、合成ゴムと特殊樹脂材料を混合した素材をシート状のものが敷設されており、アルミの薄板製である二段式防音室34自体が共鳴などで振動防止している。この二段式防音室34の上段部材36の上方の左右の側壁面には実線図示の第1開口部35a,35a(破線図示)が各々穿設されており、外気を内部に導入するように構成されている。この上段部材36には、複数の固定孔36hが穿設されており、配管24bがラバーブッシュを介して固定孔36hに固定されることにより振動防振機能を持たせている。   Next, the two-stage soundproof chamber 34 is formed in a sealed box 35 made of a lightweight metal plate. Two blower fans 104 are fixed on an upper member 36 that can be taken in and out from the front side in FIG. 8, and a compressor 105 is disposed in a vibration-proof state on a lower member 37 that can be taken in and out from the side. . The two-stage soundproof chamber 34 is sealed by fixing a soundproof chamber lid 39 shown on the front side of FIG. 8 and a soundproof chamber lid 38 shown on the back side with a plurality of fixing screws 16. For this reason, the two-stage soundproof chamber 34 is integrally provided with a mounting portion that is bent as shown in the figure and in which an insert nut is implanted. A soundproof material 51 is laid in the soundproof room. As the material of the soundproofing material 51, a nonwoven fabric made of polyolefin fibers having a fiber diameter of 1 to 4 μm and polyolefin short fibers having a fiber diameter of 20 to 30 μm is used. The polyolefin fiber is preferably a polypropylene fiber. Also preferred is a polypropylene fiber that has been embossed. If necessary, a soundproof material 51 may be attached to the outside of the soundproof room. Further, the outer peripheral surface is a vibration damping member, and a sheet-like material made of a mixture of synthetic rubber and special resin material is laid, and the two-stage soundproof chamber 34 itself made of a thin aluminum plate is caused by resonance or the like. Vibration is prevented. First opening portions 35a and 35a (shown by broken lines) shown by solid lines are formed in the left and right side wall surfaces above the upper member 36 of the two-stage soundproof chamber 34 so as to introduce outside air into the interior. It is configured. The upper member 36 is provided with a plurality of fixing holes 36h. The piping 24b is fixed to the fixing holes 36h via rubber bushes, thereby providing a vibration and vibration isolating function.

また、各送風ファン104は、それぞれの送風口が下方に向くようにしてブラケットを用いて上段部材36に固定されている。この各送風ファン104の間には上記の3方向切換弁109他が配置されている。この二段式防音室34の左側の側壁面には筒状の吸着筒体108a、108bが、吸気用バッファタンク102と並べて配置されており側壁面に固定された固定具49kにバンド49を通過後にバンド49を締め上げることで図示のように固定されている。このとき、吸着筒体108はベース体40の上面に載るが、全長の長いバッファタンクは開口部40d中に一部が挿入されて固定される。   In addition, each blower fan 104 is fixed to the upper member 36 using a bracket so that each blower port faces downward. Between the air blowing fans 104, the above-described three-way switching valve 109 and the like are arranged. Cylindrical adsorption cylinders 108a and 108b are arranged side by side with the intake buffer tank 102 on the left side wall surface of the two-stage soundproof chamber 34, and pass through the band 49 to a fixture 49k fixed to the side wall surface. Later, the band 49 is tightened to secure it as shown. At this time, the suction cylinder 108 is placed on the upper surface of the base body 40, but the buffer tank having a long overall length is partially inserted and fixed in the opening 40d.

製品タンク111は真空成形されるポリエチレン樹脂製であって図示のように長手方向に横たえて上方に配置される。上記の遮蔽板32も軽量化のために樹脂製であり、図示のようにスピーカ23と外部コネクタ133を設けており、二段式防音室34の上方の外壁面に対して固定ネジ16を用いて固定される補強を兼ねた取り付け部を一体成形している。また、二段式防音室34の上方の壁面には放熱部材52、53が固定ネジ16で固定されるとともに上記の各制御基板200、201他が起立状態で固定されており放熱効果を高めている。なお、この遮蔽板32は上記のように一部が外部に出るので黒色顔料を用いて黒色に着色されている。   The product tank 111 is made of polyethylene resin to be vacuum-formed, and is placed on the upper side in the longitudinal direction as shown in the figure. The shielding plate 32 is also made of resin for weight reduction, and is provided with a speaker 23 and an external connector 133 as shown in the figure, and a fixing screw 16 is used for the outer wall surface above the two-stage soundproof chamber 34. The mounting part that also serves as a reinforcement to be fixed is integrally molded. Further, the heat dissipating members 52 and 53 are fixed to the wall surface above the two-stage soundproof chamber 34 by the fixing screws 16 and the control boards 200 and 201 are fixed in an upright state to enhance the heat dissipating effect. Yes. In addition, since this shielding board 32 comes out outside as mentioned above, it is colored black using a black pigment.

この二段式防音室34の右側の側壁面には酸素濃度センサ114と比例開度弁115と圧力調整器112と酸素流量センサ116とデマンド弁117と負圧回路基板202とが固定されている。   An oxygen concentration sensor 114, a proportional opening valve 115, a pressure regulator 112, an oxygen flow sensor 116, a demand valve 117, and a negative pressure circuit board 202 are fixed to the right side wall surface of the two-stage soundproof chamber 34. .

以上のように略全ての構成部品をベース体40上に固定された二段式防音室34の外壁を取り付け面として固定する構造とすることで、小型化が実現でき、しかも4方向からアクセス可能となるので組立作業性が大幅に向上されるので自動組立ライン化も可能となった。また、上記の表面カバー2と裏面カバー3はベース体40から放射状に張り出さないようにすることで省スペース化にも大きく寄与できた。   As described above, it is possible to realize downsizing and access from four directions by adopting a structure in which the outer wall of the two-stage type soundproof chamber 34 fixed on the base body 40 is fixed as the mounting surface as described above. As a result, the assembly workability is greatly improved, and an automatic assembly line can be realized. Further, the front cover 2 and the back cover 3 described above can greatly contribute to space saving by preventing the front cover 2 and the back cover 3 from protruding radially from the base body 40.

図9は、可搬型酸素濃縮装置1の底蓋41とベース体40を示すために底面側から見た立体分解図である。本図において、既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛すると、図示のようにベース体40には上方の排気用開口部40bに連通する電源室401と、内蔵バッテリ228を内蔵したバッテリ室402と、均等圧弁107と吸気バッファタンク102の一部を収容した収容室403とが隔壁を介して形成されており底蓋41を固定後にそれぞれが密閉された部屋を構成するようにしている。以上の構成により、上記のように二段式防音室34に内蔵された消音器110(図7参照)を介して排気される過程で排気が破線矢印方向Fに分岐して開口部40cから外部に流れるようにして排気音が減衰されるとともに、電源装置226の発熱分を排気で冷却できるようにしている。   FIG. 9 is a three-dimensional exploded view seen from the bottom side to show the bottom lid 41 and the base body 40 of the portable oxygen concentrator 1. In this figure, components that have already been described are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. As shown in the figure, the base body 40 has a power supply chamber 401 communicating with the upper exhaust opening 40b, and a built-in battery. A battery chamber 402 having a built-in 228, a uniform pressure valve 107, and a storage chamber 403 that stores a part of the intake buffer tank 102 are formed through a partition wall, and each of the chambers is sealed after the bottom lid 41 is fixed. Like to do. With the above configuration, in the process of being exhausted through the silencer 110 (see FIG. 7) built in the two-stage soundproof chamber 34 as described above, the exhaust is branched in the direction indicated by the broken line arrow F and is externally provided from the opening 40c. The exhaust sound is attenuated so that the heat generated by the power supply device 226 can be cooled by the exhaust gas.

図10は、図9で示した各構成部品をベース体40上に組み付け後の可搬型酸素濃縮装置1の内部構成を示すために反対側から見た外観斜視図である。本図において、既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛すると、図示のようにベース体40上において、隙間なく全ての部品が固定されている。この可搬型酸素濃縮装置1の組立後の内部構成に対して表裏カバー2、3を固定するために、ベース体40の外周面には一方の鍔部48が形成されている。また、表面カバー2の裏面には吸音材51が敷設(貼付け)されている。防音材51の材質としては、繊維径1〜4μmのポリオレフィン系繊維と繊維径20〜30μmのポリオレフィン系短繊維とからなる不織布を用いる。また、ポリオレフィン系繊維が好ましくはポリプロピレン系繊維である。また好ましくは、エンボス加工処理がなされたポリプロピレン系繊維である。また、上記の操作パネル5に配置される各ランプ類と表示部の表示作動部204を実装した実装基板128が図示のように固定されている。また、この表面カバー2の下方にはベース体40の外周面に形成された一方の鍔部48を上下方向から挟むようにした他方の鍔部50,50が上下に夫々一体成形されている。さらに、この表面カバー2の突合せ面2pは略平面に沿うように成形されるとともに、固定ネジ16の雌ネジ部となるインサートナットをインサート成形した形状部2hが複数箇所に成形されている。また、裏面カバー3の突合せ面3pは略平面に沿うように成形されるとともに、固定ネジ16の挿通孔となる形状部3hが複数箇所に成形されている。   FIG. 10 is an external perspective view seen from the opposite side in order to show the internal configuration of the portable oxygen concentrator 1 after the components shown in FIG. 9 are assembled on the base body 40. In this figure, components that have already been described are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. All components are fixed on the base body 40 without a gap as illustrated. In order to fix the front and back covers 2 and 3 to the internal structure after the assembly of the portable oxygen concentrator 1, one flange 48 is formed on the outer peripheral surface of the base body 40. A sound absorbing material 51 is laid (attached) on the back surface of the front cover 2. As the material of the soundproofing material 51, a nonwoven fabric made of polyolefin fibers having a fiber diameter of 1 to 4 μm and polyolefin short fibers having a fiber diameter of 20 to 30 μm is used. The polyolefin fiber is preferably a polypropylene fiber. Also preferred is a polypropylene fiber that has been embossed. Further, a mounting board 128 on which the lamps arranged on the operation panel 5 and the display operation unit 204 of the display unit are mounted is fixed as shown in the figure. Further, below the surface cover 2, the other flange portions 50, 50 that sandwich one flange portion 48 formed on the outer peripheral surface of the base body 40 from above and below are integrally formed vertically. Further, the abutting surface 2p of the surface cover 2 is formed so as to be along a substantially flat surface, and a shape portion 2h obtained by insert-molding an insert nut serving as a female screw portion of the fixing screw 16 is formed at a plurality of locations. Further, the abutting surface 3p of the back cover 3 is formed so as to be along a substantially flat surface, and a shape portion 3h serving as an insertion hole for the fixing screw 16 is formed at a plurality of locations.

図11は、表裏面カバー2,3を固定する様子を示す断面図である。本図に示すように表裏面カバー2,3をベース体40に固定するために各カバー2,3を突合せ面2p,3pで当接させると、ベース体40の一方の鍔部48が他方の鍔部50,50の間に入る状態になる。この後に固定ネジ16で固定することで密閉カバーが完成する。以上のように構成することで省スペース化を実現できることとなる。このため表面カバー2、裏面カバー3と上記の底蓋41、ベース40は、ABS樹脂材料を用いて射出成形される軽量部品として準備され、樹脂部品の総重量は2.6kgであり、可搬型酸素濃縮装置1の全重量10kgの約26%となった。ここで、表面カバー2と裏面カバー3とから形成される同じ表面積を有するカバーを、従来からの木製筐体であって加工が容易であり、かつ寸法に狂いが生じにくく軽量で防音性能が優れているMDF(Medium Density Fiberboard)木製とした場合には重量が約4.6kgとなる。また、木製筐体は板厚が1cm前後の平らな板状であるので図示のような曲面状にするためには、これらの板部材を重ねるとともに、曲面状に加工することになるので約8kgとなってしまう。このために、目標重量の約10kgは到底達成できなくなる。しかしながら、例えば室内常設タイプであって軽量にする必要の無い場合には上記のMDFで密閉カバーを作ることもできることは言うまでもない。   FIG. 11 is a sectional view showing how the front and back covers 2 and 3 are fixed. As shown in the figure, when the covers 2 and 3 are brought into contact with the abutting surfaces 2p and 3p in order to fix the front and back covers 2 and 3 to the base body 40, one flange 48 of the base body 40 is brought into contact with the other. It will be in the state which enters between the collar parts 50 and 50. Thereafter, the hermetic cover is completed by fixing with the fixing screw 16. By configuring as described above, space saving can be realized. For this reason, the front cover 2, the back cover 3, the bottom cover 41, and the base 40 are prepared as lightweight parts that are injection-molded using an ABS resin material, and the total weight of the resin parts is 2.6 kg. The total weight of the oxygen concentrator 1 was about 26% of 10 kg. Here, the cover having the same surface area formed from the front cover 2 and the back cover 3 is a conventional wooden casing that is easy to process, is less likely to be distorted in dimensions, is lightweight, and has excellent soundproofing performance. In case of using MDF (Medium Density Fiberboard) wood, the weight is about 4.6 kg. Also, since the wooden casing is a flat plate with a thickness of about 1 cm, in order to make it curved as shown in the figure, these plate members are stacked and processed into a curved shape. End up. For this reason, the target weight of about 10 kg cannot be achieved. However, it goes without saying that a hermetic cover can also be made with the MDF described above, for example, in the case of an indoor permanent type that does not need to be lightweight.

<二段式防音室34の説明>
次に、図12はコンプレッサ105を防振・防音状態で収納する二段式防音室34の下段部材37の要部を破断して示した外観斜視図である。本図において、既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛すると、二段式防音室34の内周面には制振材と独立気泡スポンジとを多層構成した防音材が敷設されている。コンプレッサ105は電動モータMの駆動軸を中心に回転する偏芯筒体に連繋する直動ピストンがシリンダ内を往復動することで圧縮空気発生部と負圧空気発生部とを交互に形成するロータリ式シリンダ装置300を備えている。電動モータMの出力軸331に連繋して組み付けられた偏芯筒体303に第1,第2ピストン301,302が交差して組み付けられる。偏芯筒体303の回転運動にともなって第1,第2ピストン301,302が密閉されたシリンダ内で往復移動することで圧縮空気発生部105aと負圧空気発生部105bとが交互に形成されるようになっている。このために各ピストンの圧縮面には不図示の一方向弁が夫々搭載されている。
<Description of the two-stage soundproof room 34>
Next, FIG. 12 is an external perspective view in which a main part of the lower member 37 of the two-stage soundproof chamber 34 that houses the compressor 105 in a vibration-proof and soundproof state is cut away. In this figure, components that have already been described are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. On the inner peripheral surface of the two-stage type soundproof chamber 34, a soundproofing material in which a damping material and a closed cell sponge are formed in a multilayer structure. Is laid. The compressor 105 is a rotary that alternately forms a compressed air generating portion and a negative pressure air generating portion when a linear motion piston linked to an eccentric cylindrical body that rotates about a drive shaft of the electric motor M reciprocates in the cylinder. A cylinder device 300 is provided. The first and second pistons 301 and 302 are assembled in an intersecting manner with the eccentric cylindrical body 303 assembled and connected to the output shaft 331 of the electric motor M. As the eccentric cylindrical body 303 rotates, the first and second pistons 301 and 302 reciprocate in the sealed cylinder, whereby the compressed air generator 105a and the negative pressure air generator 105b are alternately formed. It has become so. For this purpose, a one-way valve (not shown) is mounted on the compression surface of each piston.

また、互いに交差する1対のピストンの往復移動方向は二段式防音室34の底面に対して平行な水平方向であるが、負荷が大きくなると矢印V、V方向への振動することが想定される。このためにコンプレッサを二段式防音室34内で略垂直方向の防振状態にするコンプレッサ固定台61でコンプレッサ105を上下から挟むように固定して振動を効率的に吸収できるように構成されている。すなわち、前後2つのコイルバネ62(手前側のみ図示されている)を固定し、不図示のラバーブッシュをさらに内蔵して図示のように下段部材37上に固定している。また、コンプレッサ固定台61は軽量化のためにアルミ板製が良い。   The reciprocating direction of the pair of pistons that intersect with each other is a horizontal direction parallel to the bottom surface of the two-stage soundproof chamber 34. However, when the load increases, vibrations in the directions of arrows V and V are assumed. The For this purpose, the compressor 105 is fixed so that the compressor 105 is sandwiched from above and below by a compressor fixing base 61 that puts the compressor in a substantially vertical vibration-proof state in the two-stage soundproof chamber 34 so that vibration can be efficiently absorbed. Yes. That is, two front and rear coil springs 62 (only the front side is shown) are fixed, and a rubber bush (not shown) is further built in and fixed on the lower member 37 as shown. The compressor fixing base 61 is preferably made of an aluminum plate for weight reduction.

以上の構成によりコンプレッサ105が起動されると、コイルバネ62が適度に圧縮と伸張を繰り返し行う一方で、上記のように上段部材36に対してラバーブッシュを介して固定された配管24も適度に圧縮と伸張を繰り返し行うことで、実質的に6点支持状態で防振されて支持することができるようになる。また、コンプレッサ固定台61は電動モータM部分のみを保持するために送風ファン104によるコンプレッサ105の冷却のための送風が邪魔されず円滑に行えることとなる。なお、二段式防音室34の、特にコンプレッサを収納する防音室内部にも防音材51aを設けて防音効果をもたらすことができる。この場合、防音材の材質としては、繊維径1〜4μmのポリオレフィン系繊維と繊維径20〜30μmのポリオレフィン系短繊維とからなる不織布を用いる。また、ポリオレフィン系繊維が好ましくはポリプロピレン系繊維である。また好ましくは、エンボス加工処理がなされたポリプロピレン系繊維である。   When the compressor 105 is started with the above configuration, the coil spring 62 repeatedly performs compression and expansion appropriately, while the pipe 24 fixed to the upper member 36 via the rubber bush as described above is also compressed appropriately. By repeatedly performing the stretching, the vibration can be supported substantially in a six-point support state. Further, since the compressor fixing base 61 holds only the electric motor M portion, the air blowing for cooling the compressor 105 by the air blowing fan 104 can be smoothly performed without being obstructed. It should be noted that the soundproofing material 51a can be provided in the soundproofing chamber 34 of the two-stage soundproofing chamber 34, particularly in the soundproofing chamber that houses the compressor, to provide a soundproofing effect. In this case, as the material for the soundproofing material, a nonwoven fabric composed of polyolefin fibers having a fiber diameter of 1 to 4 μm and polyolefin short fibers having a fiber diameter of 20 to 30 μm is used. The polyolefin fiber is preferably a polypropylene fiber. Also preferred is a polypropylene fiber that has been embossed.

次に、コンプレッサに用いられるロータリ式シリンダ装置について図13〜図29を参照して説明する。ロータリ式シリンダ装置は、シャフト(駆動軸)304の回転運動が第1,第2ピストン301,302の往復運動に変換されて出力される。   Next, a rotary cylinder device used in the compressor will be described with reference to FIGS. In the rotary cylinder device, the rotary motion of the shaft (drive shaft) 304 is converted into the reciprocating motion of the first and second pistons 301 and 302 and output.

図13において、第1本体ケース305と第2本体ケース306とで構成される本体ケース307にシャフト304(駆動軸)が回転可能に軸支されている。シャフト304は、電動モータMの出力軸507に連繋して組み付けられる。
第1本体ケース305と第2本体ケース306とは、ボルト307aにより四隅をねじ嵌合させて一体に組み付けられている。この本体ケース307内には、図15に示すように、第1クランク軸308を中心に回転可能な偏芯筒体303と該偏芯筒体303に組み付けられた第1ピストン301及び第2ピストン302(以下、これらを「ピストン複合体P」という;図14参照)が回転可能に収容されている。以下、具体的に説明する。
In FIG. 13, a shaft 304 (drive shaft) is rotatably supported on a main body case 307 constituted by a first main body case 305 and a second main body case 306. The shaft 304 is assembled to be linked to the output shaft 507 of the electric motor M.
The first main body case 305 and the second main body case 306 are assembled together by screwing four corners with bolts 307a. In the main body case 307, as shown in FIG. 15, an eccentric cylindrical body 303 that can rotate around the first crankshaft 308, and a first piston 301 and a second piston assembled to the eccentric cylindrical body 303. 302 (hereinafter referred to as “piston complex P”; see FIG. 14) is rotatably accommodated. This will be specifically described below.

図15において、第1クランク軸308は、シャフト304の軸芯に対して偏芯して連結される。本実施形態では、シャフト304は、バランスウェイト309と一体に形成されている。尚、バランスウェイト310側にもシャフトが形成されていてもよい。バランスウェイト309,310は第1クランク軸308の両軸端部に各々嵌め込まれる。図19において、第1クランク軸308の両軸端部には軸方向にスリット308aが各々形成されている。各スリット308aには、第1クランク軸308と直交する向きにピン孔308bが設けられている。ピン孔308bの孔径は、スリット308aの幅より大きく、スリット308aとピン孔308bは交差(直交)するように形成されている。また、第1クランク軸308の両端外周部には、バランスウェイト309,310のピン孔309b,310b(図20(a),図21(a)参照)とピン孔308bが位置合わせして嵌め込まれるようにDカット部308cが形成されている。   In FIG. 15, the first crankshaft 308 is connected eccentrically to the axis of the shaft 304. In the present embodiment, the shaft 304 is formed integrally with the balance weight 309. A shaft may also be formed on the balance weight 310 side. The balance weights 309 and 310 are fitted into both shaft ends of the first crankshaft 308, respectively. In FIG. 19, slits 308 a are formed in the axial direction at both shaft ends of the first crankshaft 308. Each slit 308 a is provided with a pin hole 308 b in a direction orthogonal to the first crankshaft 308. The diameter of the pin hole 308b is larger than the width of the slit 308a, and the slit 308a and the pin hole 308b are formed to intersect (orthogonal). In addition, pin holes 309b and 310b (see FIGS. 20A and 21A) of the balance weights 309 and 310 and the pin holes 308b are fitted to the outer peripheral portions of both ends of the first crankshaft 308 in alignment. Thus, a D-cut portion 308c is formed.

図20及び図21において、バランスウェイト309,310の軸部にはボルト孔309a,310a及びピン孔309b,310bが各々設けられている。このピン孔309b,310bと第1クランク軸308のピン孔308b(図19参照)を連通するように位置合わせしてバランスウェイト309,310が第1クランク軸308に嵌め込まれ、ピン311aを連通するピン孔309b,308bに、ピン311bを連通するピン孔310b,308bに各々嵌め込む(図16参照)。そして、ボルト孔309a,310aにボルト312a,312bを各々嵌め込んでスリット308a及びピン孔308bの幅を狭めることで、ピン311a,311bが抜け止めされてバランスウェイト309,310が第1クランク軸308の両端部に一体に組み付けられる(図16参照)。   20 and 21, bolt holes 309 a and 310 a and pin holes 309 b and 310 b are provided in the shaft portions of the balance weights 309 and 310, respectively. The balance weights 309 and 310 are fitted into the first crankshaft 308 so that the pin holes 309b and 310b and the pinhole 308b (see FIG. 19) of the first crankshaft 308 communicate with each other, and the pin 311a communicates. The pin holes 309b and 308b are fitted into the pin holes 310b and 308b communicating with the pin 311b, respectively (see FIG. 16). The bolts 312a and 312b are fitted into the bolt holes 309a and 310a, respectively, and the widths of the slits 308a and the pin holes 308b are reduced, so that the pins 311a and 311b are prevented from coming off, and the balance weights 309 and 310 are moved to the first crankshaft 308. Are integrally assembled at both ends (see FIG. 16).

図15において、バランスウェイト309に一体形成されたシャフト304は第1軸受部313aにより回転可能に軸支されており、バランスウェイト310に形成された軸部310cは第2軸受部313bにより回転可能に軸支されている。バランスウェイト309,310は、例えば扇型形状をしており(図20(b)(c),図21(b)(c)参照)、シャフト304周りに組み付けられ、後述するように第1クランク軸308及びピストン複合体Pを含むシャフト304を中心とした回転運動の質量バランスをとるために設けられている。   In FIG. 15, the shaft 304 integrally formed with the balance weight 309 is rotatably supported by the first bearing portion 313a, and the shaft portion 310c formed on the balance weight 310 is rotatable by the second bearing portion 313b. It is pivotally supported. The balance weights 309 and 310 have, for example, a fan shape (see FIGS. 20B and 20C and FIGS. 21B and 21C), are assembled around the shaft 304, and the first crank is described later. It is provided to balance the mass of the rotational movement around the shaft 304 including the shaft 308 and the piston complex P.

また、図22(b)に示すように、偏芯筒体303は、第1クランク軸308の軸芯に対して偏芯した複数の第2仮想クランク軸314a,314bを有する。本実施形態では、交差するピストンが2本であるため、第2仮想クランク軸314a,314bは第1クランク軸308を中心として180度位相がずれた位置に形成される。   Further, as shown in FIG. 22B, the eccentric cylinder 303 has a plurality of second virtual crankshafts 314a and 314b that are eccentric with respect to the axis of the first crankshaft 308. In this embodiment, since there are two intersecting pistons, the second virtual crankshafts 314a and 314b are formed at positions that are 180 degrees out of phase about the first crankshaft 308.

図15に示すように、第1,第2ピストン301,302が互いに交差して第1クランク軸308を中心に回転する偏芯筒体303に組み付けられている。具体的には、図22(b)において、偏芯筒体303は、回転中心となる第1クランク軸308が挿通する第1筒体303aと、該第1筒体303aに連続して第2筒体303bが軸芯方向両側に各々連続して形成されている。第1筒体303aには第1クランク軸308が同芯状に嵌め込まれており、偏芯筒体303の回転中心となっている。また、第2筒体6bの軸芯は、第1クランク軸5の軸芯に対して偏芯した第2仮想クランク軸314a,314bと一致するようになっている。図15に示すように、第2筒体303bには、外側軸受部316a,316bを介して第1,第2ピストン301,302が交差部で重ね合わせて回転可能に嵌め込まれている。   As shown in FIG. 15, the first and second pistons 301 and 302 intersect with each other and are assembled to an eccentric cylindrical body 303 that rotates about the first crankshaft 308. Specifically, in FIG. 22B, the eccentric cylindrical body 303 includes a first cylindrical body 303a through which the first crankshaft 308 serving as the rotation center is inserted, and a second cylindrical body that is continuous with the first cylindrical body 303a. The cylindrical body 303b is formed continuously on both sides in the axial direction. A first crankshaft 308 is fitted concentrically into the first cylinder 303 a and serves as the center of rotation of the eccentric cylinder 303. In addition, the axis of the second cylinder 6 b coincides with the second virtual crankshafts 314 a and 314 b that are eccentric with respect to the axis of the first crankshaft 5. As shown in FIG. 15, the first and second pistons 301 and 302 are fitted into the second cylinder 303b so as to be rotatable via the outer bearing portions 316a and 316b at the intersections.

図22(a)(b)において、第2筒体303bの内外周部には、軸受保持部303c,303dが各々形成されている。図15に示すように、軸受保持部303cには、内側軸受部315a,315bが保持されており、軸受保持部303dには外側軸受部316a,316bが各々保持されている。内側軸受部315a,315bは第1のクランク軸308を回転可能に支持している。また、外側軸受部316a,316bは、第1,第2ピストン301,302が第2円筒部303bに交差して嵌め込まれたまま回転可能に支持している。   22A and 22B, bearing holding portions 303c and 303d are formed on the inner and outer peripheral portions of the second cylinder 303b, respectively. As shown in FIG. 15, the inner bearing portions 315a and 315b are held by the bearing holding portion 303c, and the outer bearing portions 316a and 316b are held by the bearing holding portion 303d. The inner bearing portions 315a and 315b support the first crankshaft 308 in a rotatable manner. Further, the outer bearing portions 316a and 316b support the first and second pistons 301 and 302 so as to be rotatable while being fitted so as to intersect the second cylindrical portion 303b.

このように、第1,第2ピストン301,302が、偏芯円筒303の第2筒体303bにピストンどうしが交差(直交)して重なり合うように組み付けられているので、同一平面上で往復動可能に組み付けられている。よって、ピストン複合体P(図14参照)を高さ方向及び径方向にコンパクトに組み付けることができ、省スペースで小型軽量化を図ることができる。   As described above, the first and second pistons 301 and 302 are assembled so that the pistons intersect with each other and intersect with the second cylinder 303b of the eccentric cylinder 303, so that they reciprocate on the same plane. It is assembled as possible. Therefore, the piston complex P (see FIG. 14) can be compactly assembled in the height direction and the radial direction, and space-saving can be achieved in a small size and a light weight.

また、図14に示す第1,第2ピストン301,302の長手方向両端部に設けられる第1ピストンヘッド部301c、第2ピストンヘッド部302cには、リング状のシールカップ317a,317b(図27(a)(b)参照)、シールカップ押さえ部材318a,318b(図28(a)(b)参照)が各々ボルト319により組み付けられている。シールカップ317a,317bは、オイルフリーのシール材(例えばPEEK(ポリエーテルエーテルケトン)樹脂材等)が用いられる。シールカップ317a,317bの外周縁部にはピストン摺動方向に起立部317cが起立形成されている(図27(a)(b)参照)。コンプレッサや流体回転機などにおいては、起立部17cは第1,第2ピストンヘッド部7c,8cの摺動方向外側に向けて組み付けられる。   In addition, ring-shaped seal cups 317a and 317b (FIG. 27) are provided on the first piston head portion 301c and the second piston head portion 302c provided at both longitudinal ends of the first and second pistons 301 and 302 shown in FIG. (See FIGS. 28A and 28B), seal cup pressing members 318a and 318b (see FIGS. 28A and 28B) are assembled by bolts 319, respectively. For the seal cups 317a and 317b, an oil-free seal material (for example, PEEK (polyether ether ketone) resin material or the like) is used. Standing portions 317c are erected on the outer peripheral edge portions of the seal cups 317a and 317b in the piston sliding direction (see FIGS. 27A and 27B). In a compressor, a fluid rotary machine, or the like, the upright portion 17c is assembled toward the outside in the sliding direction of the first and second piston head portions 7c, 8c.

また、図14及び図15において、本体ケース307(第1本体ケース305及び第2本体ケース306)の側面部(4面)に設けられた開口部320には、シリンダ321がボルト322により組み付けられている。図14において、第1,第2ピストン301,302は、シールカップ317a,317bによって、シリンダ321の内壁面とのシール性を保ちながら摺動するようになっている。   14 and 15, a cylinder 321 is assembled with a bolt 322 in an opening 320 provided on a side surface (four surfaces) of the main body case 307 (the first main body case 305 and the second main body case 306). ing. In FIG. 14, the first and second pistons 301 and 302 slide by seal cups 317a and 317b while maintaining the sealing performance with the inner wall surface of the cylinder 321.

図25(a)〜(e)は、第1,第2ピストン301,302の平面図及びY軸方向断面図、正面図及び右側面図、底面図である。第1,第2ピストン301,302は同形状をしているため、以下では第1ピストン301を用いて説明する。第1ピストン301に存在する構成は図示しないが第2ピストン308にも存在するものとする。
第1ピストン301の中央部には、シャフト304との干渉を防ぐ逃げ孔301aが設けられている。逃げ孔301aの中心は第2仮想クランク軸314aに相当する。逃げ孔301aの周縁部には、外側軸受部316aを保持する軸受保持部301bが設けられている(図25(b)(c)参照)。
25A to 25E are a plan view, a Y-axis direction sectional view, a front view, a right side view, and a bottom view of the first and second pistons 301 and 302, respectively. Since the first and second pistons 301 and 302 have the same shape, the first piston 301 will be described below. Although the configuration existing in the first piston 301 is not shown, it is also assumed to exist in the second piston 308.
A clearance hole 301 a that prevents interference with the shaft 304 is provided at the center of the first piston 301. The center of the escape hole 301a corresponds to the second virtual crankshaft 314a. A bearing holding portion 301b that holds the outer bearing portion 316a is provided at the peripheral edge of the escape hole 301a (see FIGS. 25B and 25C).

また、第1ピストン301の長手方向両端には円板状の第1ピストンヘッド部301cが各々設けられている。この第1ピストンヘッド部301cには、ボルト孔301eを有する台座301dが各々設けられている(図25(d)参照)。図16に示すように、第1ピストンヘッド部301cの両端面に台座301dが設けられて外周側に形成される段差部301fにシールカップ317aを重ね合わせ、該シールカップ317aにシールカップ押さえ部材318aを、ボルト孔318cがボルト孔301eと位置合わせして重ね合わせる。そして、ボルト319をボルト孔318c,ボルト孔301eに嵌め込むことでシールカップ317aがシールカップ押さえ部材318aと第1ピストンヘッド部301cに挟み込まれて一体に組み付けられる。第2ピストン302の第2ピストンヘッド部302cについても同様にしてシールカップ317bがシールカップ押さえ部材318bと第2ピストンヘッド部302cに挟み込まれて一体に組み付けられる。   In addition, disk-shaped first piston head portions 301 c are respectively provided at both longitudinal ends of the first piston 301. The first piston head portion 301c is provided with a pedestal 301d having a bolt hole 301e (see FIG. 25D). As shown in FIG. 16, a pedestal 301d is provided on both end faces of the first piston head portion 301c, and a seal cup 317a is superimposed on a stepped portion 301f formed on the outer peripheral side, and a seal cup holding member 318a is placed on the seal cup 317a. The bolt hole 318c is aligned with the bolt hole 301e and overlapped. Then, by fitting the bolt 319 into the bolt hole 318c and the bolt hole 301e, the seal cup 317a is sandwiched between the seal cup pressing member 318a and the first piston head portion 301c and assembled together. Similarly, for the second piston head portion 302c of the second piston 302, the seal cup 317b is sandwiched between the seal cup pressing member 318b and the second piston head portion 302c and assembled together.

図26(a)(b)に示すように、シリンダ321は開口部321aの周囲にフランジ部321bが形成されており、該フランジ部321bより円筒状のシリンダ胴部321cが形成されている。第1ピストン301,第2ピストン302の第1ピストンヘッド部301c,第2ピストンヘッド部302cは、シリンダ胴部321c及びフランジ部321bの内壁面に沿って摺動するように組み付けられる(図13,図14参照)。   As shown in FIGS. 26A and 26B, the cylinder 321 has a flange 321b formed around the opening 321a, and a cylindrical cylinder body 321c is formed from the flange 321b. The first piston head portion 301c and the second piston head portion 302c of the first piston 301 and the second piston 302 are assembled so as to slide along the inner wall surfaces of the cylinder body portion 321c and the flange portion 321b (FIG. 13, (See FIG. 14).

フランジ部321bには、ボルト孔321dが2箇所に設けられている。本体ケース307の開口部320(図15参照)にシリンダ胴部321cを挿入してフランジ部321bを側面部に重ね合わせる。このとき、ボルト孔321dは、第1本体ケース305のボルト孔305d及び第2本体ケース302のボルト孔302dと各々位置合わせされ、ボルト322を、ボルト孔321d及びボルト孔305d若しくはボルト孔302dと嵌合することにより一体に組み付けられる(図16参照)。   Bolt holes 321d are provided at two locations on the flange portion 321b. The cylinder body 321c is inserted into the opening 320 (see FIG. 15) of the main body case 307, and the flange 321b is overlapped with the side surface. At this time, the bolt hole 321d is aligned with the bolt hole 305d of the first body case 305 and the bolt hole 302d of the second body case 302, and the bolt 322 is fitted with the bolt hole 321d and the bolt hole 305d or the bolt hole 302d. As a result, they are assembled together (see FIG. 16).

また、図26(a)(b)において、フランジ部321bには、複数箇所にボルト孔321eが設けられている。これは、後述するように、シリンダ321に重ね合わせてシリンダヘッドを組み付ける際に、ボルト嵌合用のボルト孔が必要になるためである。   In FIGS. 26A and 26B, the flange portion 321b is provided with bolt holes 321e at a plurality of locations. This is because, as will be described later, when the cylinder head is assembled on the cylinder 321, a bolt hole for bolt fitting is required.

図23(a)(b)において、筐体上の第1本体ケース305の側面部(4面)には、第1開口部320aが各々設けられている。第1本体ケース305の軸方向端面部には、軸受保持部305aが設けられている。軸受保持部305aには第1軸受部313aが嵌め込まれる(図15参照)。軸受保持部305aの中央部には、開口部305bが形成されている。バランスウェイト309に一体形成されたシャフト304は、軸受保持部305aに保持される第1軸受部313aを挿通し、開口部305bより本体ケース307の外側へ延出して組み付けられる(図15参照)。また、第1本体ケース305の四隅にはボルト307aが各々嵌め込まれるボルト孔305cが設けられている。また、第1本体ケース305の側面部(4面)には、シリンダ321を固定するボルト322(図13参照)のボルト孔305dが設けられている。   23A and 23B, the first opening 320a is provided in each of the side surfaces (four surfaces) of the first main body case 305 on the housing. A bearing holding portion 305 a is provided on the axial end surface portion of the first main body case 305. The first bearing portion 313a is fitted into the bearing holding portion 305a (see FIG. 15). An opening 305b is formed at the center of the bearing holding portion 305a. The shaft 304 integrally formed with the balance weight 309 is inserted through the first bearing portion 313a held by the bearing holding portion 305a and extended from the opening 305b to the outside of the main body case 307 (see FIG. 15). Further, bolt holes 305c into which bolts 307a are respectively fitted are provided at the four corners of the first main body case 305. Further, a bolt hole 305d of a bolt 322 (see FIG. 13) for fixing the cylinder 321 is provided on a side surface portion (four surfaces) of the first main body case 305.

図24(a)(b)において、第2本体ケース306の側面部(4面)には、第2開口部320bが設けられており、第2本体ケース306の軸方向端面部には、軸受保持部306aが設けられている。軸受保持部306aには、第2軸受部313bが嵌め込まれる(図15参照)。軸受保持部306aには、開口部306bが形成されている。バランスウェイト310に一体形成された軸部310cは、軸受保持部306aに保持される第2軸受部313bに嵌め込まれる(図15参照)。また、第2本体ケース306の四隅には、第1本体ケース305のボルト孔305cと位置合わせしてボルト307aが嵌め込まれるボルト孔306cが各々設けられている。また、第2本体ケース306の側面部(4面)には、シリンダ321を組み付けるボルト322(図13参照)のボルト孔306dが設けられている。   24 (a) and 24 (b), a second opening 320b is provided in the side surface (four surfaces) of the second main body case 306, and a bearing in the axial end surface of the second main body case 306 is provided. A holding unit 306a is provided. The second bearing portion 313b is fitted into the bearing holding portion 306a (see FIG. 15). An opening 306b is formed in the bearing holding portion 306a. The shaft portion 310c integrally formed with the balance weight 310 is fitted into the second bearing portion 313b held by the bearing holding portion 306a (see FIG. 15). In addition, bolt holes 306 c into which bolts 307 a are fitted are provided at the four corners of the second main body case 306 in alignment with the bolt holes 305 c of the first main body case 305. Further, a bolt hole 306d of a bolt 322 (see FIG. 13) for assembling the cylinder 321 is provided on a side surface portion (four surfaces) of the second main body case 306.

図16において、ロータリ式シリンダ装置の組立構成の一例を示す。
偏芯筒体303の軸受保持部303c(図22(a)(b)参照)に内側軸受部315a,315bを組み付ける。また、偏芯筒体303の内側軸受部315a,315b、第1円筒体303a(図22(a)(b)参照)の中心孔に第1クランク軸308を嵌め込む(図15参照)。また、第1,第2ピストン301,302の第1、第2ピストンヘッド部301c,302cに、シールカップ317a,317b及びシールカップ押さえ部材318a,318bをボルト319にて一体に組み付ける。更に、第1,第2ピストン301,302の軸受保持部301b(図25(c)参照),軸受保持部302b(図示せず)に外側軸受部316a,316bが嵌まり込むように組み付ける。そして、上記第1,第2ピストン301,302を第2円筒部303bに外側軸受部316a,316bを介して交差するように嵌め込む。
FIG. 16 shows an example of the assembly configuration of the rotary cylinder device.
The inner bearing portions 315a and 315b are assembled to the bearing holding portion 303c (see FIGS. 22A and 22B) of the eccentric cylindrical body 303. Further, the first crankshaft 308 is fitted into the center holes of the inner bearing portions 315a and 315b of the eccentric cylindrical body 303 and the first cylindrical body 303a (see FIGS. 22A and 22B) (see FIG. 15). Further, the seal cups 317 a and 317 b and the seal cup pressing members 318 a and 318 b are integrally assembled to the first and second piston head portions 301 c and 302 c of the first and second pistons 301 and 302 with a bolt 319. Further, the first and second pistons 301 and 302 are assembled so that the outer bearing portions 316a and 316b are fitted into the bearing holding portions 301b (see FIG. 25C) and the bearing holding portions 302b (not shown) of the first and second pistons 301 and 302. Then, the first and second pistons 301 and 302 are fitted into the second cylindrical portion 303b so as to intersect with each other via the outer bearing portions 316a and 316b.

また、第1クランク軸308の両端部にバランスウェイト309,310を嵌め込んで、ピン311a,311bをピン孔308bに嵌め込み、ボルト312a,312bを締付けてバランスウェイト309,310を第1クランク軸308に一体に組み付ける。また、第1本体ケース305の軸受保持部305aに第1軸受部313a、第2本体ケース302の軸受保持部302aに第2軸受部313bを嵌め込む。そして、第1軸受部313aにシャフト304を嵌め込み、第2軸受部313bにバランスウェイト310の軸部310cを嵌め込むようにして、第1本体ケース305と第2本体ケース306を組み合わせる。これにより、偏芯筒体303とこれに交差して組み付けられた第1,第2ピストン301,302(ピストントン複合体P;図14参照)を本体ケース307(図13参照)内に収容する。そして、ボルト孔305cとボルト孔302cを位置合わせして重ね合わせた状態で、ボルト307aを嵌め込んで本体ケース307(図13参照)が組み立てられる。最後に、本体ケース307の側面(4面)に形成される開口部320(図14,図15参照)にシリンダ321を嵌め込んで、第1ピストンヘッド部301c,第2ピストンヘッド部302cがシリンダ321の開口部321a(図26(a)(b)参照)内に各々摺動可能に嵌め込まれて(図14参照)、ロータリ式シリンダ装置が組み立てられる。   Further, the balance weights 309 and 310 are fitted into both ends of the first crankshaft 308, the pins 311a and 311b are fitted into the pin holes 308b, and the bolts 312a and 312b are tightened to attach the balance weights 309 and 310 to the first crankshaft 308. Assemble to one. Further, the first bearing portion 313 a is fitted into the bearing holding portion 305 a of the first main body case 305, and the second bearing portion 313 b is fitted into the bearing holding portion 302 a of the second main body case 302. Then, the first main body case 305 and the second main body case 306 are combined so that the shaft 304 is fitted into the first bearing portion 313a and the shaft portion 310c of the balance weight 310 is fitted into the second bearing portion 313b. Thus, the eccentric cylindrical body 303 and the first and second pistons 301 and 302 (piston ton complex P; see FIG. 14) assembled so as to intersect with the eccentric cylindrical body 303 are accommodated in the main body case 307 (see FIG. 13). . The main body case 307 (see FIG. 13) is assembled by fitting the bolt 307a in a state where the bolt hole 305c and the bolt hole 302c are aligned and overlapped. Finally, the cylinder 321 is fitted into an opening 320 (see FIGS. 14 and 15) formed on the side surface (four surfaces) of the main body case 307, and the first piston head portion 301c and the second piston head portion 302c are connected to the cylinder. The rotary cylinder device is assembled by being slidably fitted in the openings 321a (see FIGS. 26 (a) and (b)) 321 (see FIG. 14).

上述のように組み立てられたロータリ式シリンダ装置は、第1,第2ピストン301,302の外側軸受部316a,316b(第2仮想クランク軸314a,314b)周りの回転バランス(第1のバランス)、ピストン複合体Pの第1クランク軸308周りの回転バランス(第2のバランス)、シャフト304周りの構成部品の回転バランス(第3のバランス)が、バランスウェイト309,310により調整されて組み立てられている。
これにより、シャフト304を中心として第1クランク軸308、第1クランク軸308を中心として偏芯筒体303及び第1,第2ピストン301,302を含むピストン複合体Pが回転しても、回転振動を抑えて静音化を図ることができ、しかも複数ピストンの振動による損失を低減してエネルギー変換効率を高めることができる。
The rotary cylinder device assembled as described above has a rotational balance (first balance) around the outer bearing portions 316a and 316b (second virtual crankshafts 314a and 314b) of the first and second pistons 301 and 302, The rotation balance (second balance) around the first crankshaft 308 of the piston complex P and the rotation balance (third balance) of the components around the shaft 304 are adjusted and assembled by balance weights 309 and 310. Yes.
Thereby, even if the piston complex P including the first crankshaft 308 and the eccentric cylindrical body 303 and the first and second pistons 301 and 302 is rotated about the first crankshaft 308 around the shaft 304, the rotation is performed. Vibration can be suppressed and noise reduction can be achieved, and loss due to vibration of a plurality of pistons can be reduced to increase energy conversion efficiency.

ここで、シャフト304を中心とする第1クランク軸308、第2仮想クランク軸314a,314bの回転運動と複数のピストンの往復運動の関係を図17(a)〜(l)に示す模式構造原理図を参照して説明する。図17(a)〜(l)において、転がり円323の中心Oはシャフト304の軸芯と一致する。また、中心Oより偏芯した位置に第1クランク軸308が存在し、第1クランク軸308の回転に伴い第2仮想クランク軸314a,314bが滑らずに回転するものとする。第2仮想クランク軸14a,14bの数は、ピストンの数に対応している。   Here, the relationship between the rotational motion of the first crankshaft 308 and the second virtual crankshafts 314a and 314b around the shaft 304 and the reciprocating motion of the plurality of pistons is shown in FIGS. 17A to 17L. This will be described with reference to the drawings. 17A to 17L, the center O of the rolling circle 323 coincides with the axis of the shaft 304. Further, it is assumed that the first crankshaft 308 exists at a position eccentric from the center O, and the second virtual crankshafts 314a and 314b rotate without slipping as the first crankshaft 308 rotates. The number of second virtual crankshafts 14a, 14b corresponds to the number of pistons.

シャフト304(中心O)と第1クランク軸308との軸芯間距離rを第1仮想クランクアーム及び第2仮想クランクアームのアーム長(回転半径)とする。また、シャフト304の軸芯(中心O)周りに第1仮想クランクアームのアーム長rを回転半径とする回転軌道330上を第1クランク軸308が回転する。更には、第1クランク軸308を中心とする第2仮想クランクアームのアーム長rを回転半径とする回転軌道(仮想円324)上を第2仮想クランク軸314a,314bが見かけ上滑らずに回転する。これにより、中心Oの周りに仮想円324の直径R(2r)を半径とする転がり円323の径方向(内サイクロイド)に沿って第1,第2ピストン301,302が各々往復動するようになっている。   A center distance r between the shaft 304 (center O) and the first crankshaft 308 is defined as the arm length (rotation radius) of the first virtual crankarm and the second virtual crankarm. Further, the first crankshaft 308 rotates on the rotation track 330 around the axis (center O) of the shaft 304 with the arm length r of the first virtual crank arm as the rotation radius. Further, the second virtual crankshafts 314a and 314b rotate without apparently slipping on a rotation path (virtual circle 324) having an arm length r of the second virtual crankarm centered on the first crankshaft 308 as a rotation radius. To do. Thus, the first and second pistons 301 and 302 reciprocate around the center O along the radial direction (inner cycloid) of the rolling circle 323 having the radius R (2r) of the virtual circle 324 as the radius. It has become.

本実施例では、互いに直交する第1、第2ピストン301,302が連繋する第2筒体303bの第2仮想クランク軸を314a,314bとして例示するものとする。図17(a)において、第2仮想クランク軸314aは転がり円323と直径R1の交点(下端位置)にあり、第2仮想クランク軸314bは、転がり円323の中心O(シャフト4の軸芯位置)にある。第1クランク軸308は転がり円323の中心Oから半径rの位置にあるものとする。   In the present embodiment, the second virtual crankshafts of the second cylinder 303b in which the first and second pistons 301 and 302 that are orthogonal to each other are connected are exemplified as 314a and 314b. In FIG. 17A, the second virtual crankshaft 314a is at the intersection (lower end position) of the rolling circle 323 and the diameter R1, and the second virtual crankshaft 314b is the center O of the rolling circle 323 (the axial center position of the shaft 4). )It is in. The first crankshaft 308 is assumed to be located at a radius r from the center O of the rolling circle 323.

第1クランク軸308が転がり円323の中心Oの周りに反時計回り方向に1回転する場合について説明する。仮想円324は時計回り方向に転がり円323の内周に沿って滑らずに回転するものとする。図17(a)〜(l)は第1クランク軸308が30度ずつ変位した状態を示している。   A case where the first crankshaft 308 rotates once counterclockwise around the center O of the rolling circle 323 will be described. It is assumed that the virtual circle 324 rotates in the clockwise direction without rotating along the inner circumference of the circle 323. FIGS. 17A to 17L show a state where the first crankshaft 308 is displaced by 30 degrees.

第1クランク軸308が図17(a)の位置から反時計回り方向に90度回転すると図17(d)の位置となる。このとき、第2仮想クランク軸314aは転がり円323の直径R1上を中心Oへ移動し、第2仮想クランク軸314bは直径R1と直交する直径R2と転がり円323との交点(右端位置)まで移動する。   When the first crankshaft 308 is rotated 90 degrees counterclockwise from the position shown in FIG. 17A, the position becomes the position shown in FIG. At this time, the second virtual crankshaft 314a moves to the center O on the diameter R1 of the rolling circle 323, and the second virtual crankshaft 314b reaches the intersection (right end position) between the diameter R2 orthogonal to the diameter R1 and the rolling circle 323. Moving.

第1クランク軸308が図17(d)の位置から反時計回り方向にさらに90度回転すると図17(g)の位置となる。このとき、第2仮想クランク軸314aは転がり円323と直径R1との交点(上端位置)へ移動し、第2仮想クランク軸314bは転がり円323の中心Oへ移動する。   When the first crankshaft 308 is further rotated 90 degrees counterclockwise from the position shown in FIG. 17D, the position shown in FIG. At this time, the second virtual crankshaft 314a moves to the intersection (upper end position) between the rolling circle 323 and the diameter R1, and the second virtual crankshaft 314b moves to the center O of the rolling circle 323.

第1クランク軸308が図17(g)の位置から反時計回り方向にさらに90度回転すると図17(j)の位置となる。このとき、第2仮想クランク軸314aは転がり円323の中心Oへ移動し、第2仮想クランク軸314bは転がり円323と直径R2との交点(左端位置)へ移動する。   When the first crankshaft 308 is further rotated 90 degrees counterclockwise from the position shown in FIG. 17G, the position shown in FIG. At this time, the second virtual crankshaft 314a moves to the center O of the rolling circle 323, and the second virtual crankshaft 314b moves to the intersection (left end position) between the rolling circle 323 and the diameter R2.

第1クランク軸308が図17(j)の位置から反時計回り方向にさらに90度回転すると図17(a)の位置となる。このとき、第2仮想クランク軸314aは転がり円323と直径R1との交点(下端位置)へ移動し、第2仮想クランク軸314bは転がり円323の中心Oへ移動する。   When the first crankshaft 308 is further rotated 90 degrees counterclockwise from the position of FIG. 17 (j), the position of FIG. 17 (a) is obtained. At this time, the second virtual crankshaft 314a moves to the intersection (lower end position) between the rolling circle 323 and the diameter R1, and the second virtual crankshaft 314b moves to the center O of the rolling circle 323.

以上のように、第1クランク軸308が中心O(シャフト304)の周りに回転すると、第2仮想クランク軸314aは仮想円324の転がり軌跡(内サイクロイド)である転がり円323の直径R1上を往復移動し、第2仮想クランク軸314bは転がり円323の直径R2上を往復移動する。   As described above, when the first crankshaft 308 rotates around the center O (shaft 304), the second virtual crankshaft 314a moves on the diameter R1 of the rolling circle 323 that is the rolling locus (inner cycloid) of the virtual circle 324. The second virtual crankshaft 314b reciprocates on the diameter R2 of the rolling circle 323.

即ち、シャフト304の軸芯(中心O)を中心とした半径rの回転軌道330に沿った第1クランク軸308及びピストン複合体P(図14参照)の回転移動に伴い、第2仮想クランク軸314a,314bを軸芯に有する第2円筒部303bにおいて偏芯筒体303と連繋する第1ピストン301が半径2rの転がり円323(シャフト304の軸芯を中心とする同心円)の直径R1上で往復動を繰り返し、第2ピストン302が半径2rの転がり円323(シャフト304の軸芯を中心とする同心円)の直径R2上で往復動を繰り返すことになる。   That is, with the rotational movement of the first crankshaft 308 and the piston complex P (see FIG. 14) along the rotation path 330 having the radius r about the axis (center O) of the shaft 304, the second virtual crankshaft In the second cylindrical portion 303b having 314a and 314b as the axis, the first piston 301 linked to the eccentric cylindrical body 303 is on a diameter R1 of a rolling circle 323 having a radius 2r (a concentric circle centered on the axis of the shaft 304). The reciprocating motion is repeated, and the second piston 302 repeats the reciprocating motion on the diameter R2 of the rolling circle 323 having a radius of 2r (a concentric circle with the axis of the shaft 304 as the center).

図18(a)〜(c)に示すように、第1、第2ピストンヘッド部301c,302cを収納するシリンダ321に、第1,第2シリンダヘッド325,326をボルト孔321e(図26(a)(b)参照)を用いて第1、第2ピストンヘッド部301c,302cに対向して組み付けることで、シリンダ室327a,327b,327c,327dが形成され、各シリンダ室327a〜327dに各々連通する流体の吸込み口328と送出口329が各々形成される。   As shown in FIGS. 18A to 18C, first and second cylinder heads 325 and 326 are inserted into bolt holes 321e (see FIG. 26 (FIG. 26)) in a cylinder 321 that houses the first and second piston head portions 301c and 302c. a) and (b)), the cylinder chambers 327a, 327b, 327c, and 327d are formed by being opposed to the first and second piston head portions 301c and 302c, and each of the cylinder chambers 327a to 327d is formed. A fluid suction port 328 and a communication port 329 are formed.

よって、電動モータMによってシャフト304を回転駆動すると、シャフト304を中心に第1クランク軸308が回転し、該第1クランク軸308を中心に偏芯円筒303が回転し、第1ピストン301と第2ピストン302はシャフト304を中心とする同心円の径方向に各々往復動する。このとき、各シリンダ室327a,327b,327c,327dにおいて吸込み口328より空気を吸込み、送出口329より圧縮空気を送り出す動作が行なわれる。   Therefore, when the shaft 304 is rotationally driven by the electric motor M, the first crankshaft 308 is rotated about the shaft 304, the eccentric cylinder 303 is rotated about the first crankshaft 308, and the first piston 301 and the first piston 301 are rotated. The two pistons 302 reciprocate in a concentric radial direction around the shaft 304. At this time, in each of the cylinder chambers 327a, 327b, 327c, and 327d, an operation is performed in which air is sucked from the suction port 328 and compressed air is sent from the feed port 329.

図29乃至図32は、シャフト304の回転位置と第1,第2ピストンヘッド部301c,302cの往復動位置との関係を例示するものである。
図29は原点位置、図30は原点位置より90度回転した位置、図31は原点位置より180度回転した位置、図32は原点位置より270度回転した位置を示す。図29から図30において、第1ピストン301は平面視で上方向に移動しており、第2ピストン302は平面視で右方向に移動している。シリンダ室327a,327c(負圧空気発生部105b)では流体の吸込みが行なわれ、シリンダ室327b,327d(圧縮空気発生部105a)では流体の送り出しが行なわれる。図30から図31において、第1ピストン301が平面視で上方向に移動しており、第2ピストン302が平面視で左方向に移動し始めているため、シリンダ室327b,327c(圧縮空気発生部105a)では流体の送り出し行なわれ、シリンダ室327a,327d(負圧空気発生部105b)では流体の吸込みが行なわれる。図31から図32において、第1ピストン301が平面視で下方向に移動し始め、第2ピストン302が平面視で左方向に移動しているため、シリンダ室327a,327c(圧縮空気発生部105a)では流体の送り出し行なわれ、シリンダ室327b,327d(負圧空気発生部105b)では流体の吸込みが行なわれる。
29 to 32 illustrate the relationship between the rotational position of the shaft 304 and the reciprocating positions of the first and second piston head portions 301c and 302c.
29 shows the origin position, FIG. 30 shows the position rotated 90 degrees from the origin position, FIG. 31 shows the position rotated 180 degrees from the origin position, and FIG. 32 shows the position rotated 270 degrees from the origin position. 29 to 30, the first piston 301 moves upward in a plan view, and the second piston 302 moves rightward in a plan view. In the cylinder chambers 327a and 327c (negative pressure air generation unit 105b), fluid is sucked, and in the cylinder chambers 327b and 327d (compressed air generation unit 105a), fluid is sent out. 30 to 31, since the first piston 301 is moving upward in a plan view and the second piston 302 is starting to move leftward in a plan view, the cylinder chambers 327b and 327c (compressed air generators) In 105a), the fluid is sent out, and in the cylinder chambers 327a and 327d (negative pressure air generating portion 105b), the fluid is sucked. 31 to 32, since the first piston 301 starts to move downward in a plan view and the second piston 302 moves to the left in a plan view, the cylinder chambers 327a and 327c (compressed air generator 105a ) And the cylinder chambers 327b and 327d (negative pressure air generation unit 105b) suck in the fluid.

尚、第1ピストンヘッド部301c,第2ピストンヘッド部302cの形状は真円である必要はなく、例えば角型であってもよい。   The shapes of the first piston head portion 301c and the second piston head portion 302c do not have to be perfect circles, and may be square, for example.

また、2ピストンを備えたロータリーシリンダ装置について説明したが、3以上のピストンを備えていてもよい。例えば3ピストン設ける場合には、図17(a)の仮想円324において、第1クランク軸308を回転中心として120度ずつ位相を異ならせて第2仮想クランク軸が配置されるように組み付けることも可能である。   Moreover, although the rotary cylinder apparatus provided with 2 piston was demonstrated, you may provide 3 or more pistons. For example, when three pistons are provided, the virtual circle 324 in FIG. 17A may be assembled so that the second virtual crankshaft is arranged with a phase difference of 120 degrees around the first crankshaft 308 as a rotation center. Is possible.

また、本実施形態では、第1,第2ピストン301,308が同一平面上(X−Y平面上)で往復動可能に偏芯筒体303に組み付けられていたが、偏芯筒体303を複数に分割する必要はあるが、複数のピストンを高さ方向(Z軸方向)に異なる位置に交差するように配置することも可能である。
また、第1,第2ピストン301,302は直交するように配置したが、これに限定されるものではなく、第1クランク軸308を中心として例えば位相差が60度等に配置することも可能である。
Further, in the present embodiment, the first and second pistons 301 and 308 are assembled to the eccentric cylinder 303 so as to be able to reciprocate on the same plane (XY plane). Although it is necessary to divide into a plurality, it is also possible to arrange a plurality of pistons so as to intersect at different positions in the height direction (Z-axis direction).
In addition, the first and second pistons 301 and 302 are arranged so as to be orthogonal to each other. However, the present invention is not limited to this, and the first crankshaft 308 can be arranged at a phase difference of, for example, 60 degrees. It is.

以上説明したように、シャフト304を回転駆動すると、第1クランク軸308が回転し当該第1クランク軸308を中心に偏芯円筒303が回転することで、第2仮想クランクアームで規定される回転軌道(内サイクロイド)を第2仮想クランク軸314a,314bが見かけ上滑らずに回転し、当該第2仮想クランク軸314a,314bを中心として偏芯筒体303に交差して組み付けられた第1,第2ピストン301,302がシャフト304を中心とする同心円の径方向に各々往復運動する。
よって、シャフト304を中心としてコンプレッサ構成部品が等速回転運動可能に組み付けられているので、損失が少なくエネルギー変換効率を高めて消費電力を低減することができる。
As described above, when the shaft 304 is driven to rotate, the first crankshaft 308 rotates and the eccentric cylinder 303 rotates around the first crankshaft 308, whereby the rotation defined by the second virtual crank arm. The first virtual crankshafts 314a and 314b rotate on the orbit (inner cycloid) without seemingly slipping, and the first and the second virtual crankshafts 314a and 314b are assembled to intersect the eccentric cylindrical body 303 around the second virtual crankshafts 314a and 314b. The second pistons 301 and 302 reciprocate in a concentric radial direction around the shaft 304.
Therefore, since the compressor components are assembled around the shaft 304 so as to be capable of rotating at a constant speed, the loss can be reduced and the energy conversion efficiency can be increased to reduce the power consumption.

また、第1,第2ピストン301,302の外側軸受部316a,316b(第2仮想クランク軸314a,314b)周りの回転バランス(第1のバランス)、ピストン複合体Pの第1クランク軸308周りの回転バランス(第2のバランス)、シャフト304周りの構成部品の回転バランス(第3のバランス)が、バランスウェイト309,310により調整されているので、シャフト304を中心として第1クランク軸308、第1クランク軸308を中心としてピストン複合体Pが複数のピストン301,302の往復動を伴いながら回転しても、回転振動を抑えて静音化を図ることができる。したがって、コンプレッサ105を防振状態で配設した密閉箱35(図8参照)の構造も簡略化することが可能になり、かつ二段式防音室34内部に設けられる防音材51も必要最小限で足りるため、酸素濃縮装置1の構造を簡略化して小型化軽量化に寄与することができる。   Further, the rotational balance (first balance) around the outer bearing portions 316a and 316b (second virtual crankshafts 314a and 314b) of the first and second pistons 301 and 302, and the first crankshaft 308 around the piston complex P The rotation balance (second balance) and the rotation balance (third balance) of the components around the shaft 304 are adjusted by the balance weights 309 and 310, so that the first crankshaft 308, Even if the piston complex P rotates around the first crankshaft 308 with the reciprocating motion of the plurality of pistons 301 and 302, the rotational vibration can be suppressed and noise reduction can be achieved. Therefore, the structure of the sealed box 35 (see FIG. 8) in which the compressor 105 is disposed in a vibration-proof state can be simplified, and the soundproofing material 51 provided in the two-stage soundproofing chamber 34 is the minimum necessary. Therefore, it is possible to simplify the structure of the oxygen concentrator 1 and contribute to size reduction and weight reduction.

また、クランク軸やクランクアームなどの機構部品を省略し、上述した回転振動を減らすことにより、コンプレッサ105のマウント構造も簡略化することができる。例えば、図12において、コンプレッサ105は二段式防音室34内においてコンプレッサ固定台61で上下から挟むように固定されてコイルバネ62により振動を効率的に吸収できるようになっているが、この防振作用をするコイルバネ62をバネ定数の小さい簡略化した構造にすることが可能となる。   Further, the mounting structure of the compressor 105 can be simplified by omitting mechanical parts such as a crankshaft and a crank arm and reducing the rotational vibration described above. For example, in FIG. 12, the compressor 105 is fixed so as to be sandwiched from above and below by a compressor fixing base 61 in the two-stage soundproof chamber 34, so that vibration can be efficiently absorbed by the coil spring 62. It becomes possible to make the coil spring 62 that acts as a simplified structure having a small spring constant.

また、シャフト304を中心として第1クランク軸308が同心円状の回転軌道を描いて回転し、第1クランク軸308を中心に第2仮想クランク軸314a,314bが回転する回転軌跡(内サイクロイド)に沿って複数のピストン301,302が往復動するので、回転バランスがよく低振動で騒音が少ない、効率のよい酸素濃縮装置1を提供することができる。   In addition, the first crankshaft 308 rotates around a shaft 304 while drawing a concentric circular orbit, and the second virtual crankshafts 314a and 314b rotate around the first crankshaft 308 (internal cycloid). Since the plurality of pistons 301 and 302 reciprocate along, it is possible to provide an efficient oxygen concentrator 1 with good rotational balance, low vibration, and low noise.

尚、コンプレッサ105の駆動源として用いた電動モータMは、直流モータでも交流モータであってもいずれでもよい。また、誘導モータであっても、同期モータであってもいずれでもよい。
例えば、本実施形態で開示された2ピストンタイプのコンプレッサにおいては、単相4極交流同期モータを用いると、モータ出力のピークとコンプレッサの負荷(圧縮と吸引)のピークを合わせることで、コンプレッサの効率のよい駆動を実現できる。
The electric motor M used as a drive source for the compressor 105 may be either a DC motor or an AC motor. Further, it may be either an induction motor or a synchronous motor.
For example, in the two-piston type compressor disclosed in the present embodiment, when a single-phase four-pole AC synchronous motor is used, the peak of the motor output and the peak of the load (compression and suction) of the compressor are matched to each other. Efficient driving can be realized.

M 電動モータ
P ピストン複合体
1 酸素濃縮装置
2 表面カバー
3 裏面カバー
4 ハンドル
5 操作パネル
6 電源スイッチ
7 酸素出口
8 酸素流
14 鼻カニューラ
15 チューブ
17 交換用蓋
20 外気導入フィルタ
23 スピーカ
32 遮蔽板
34 二段階防音室
35 密閉箱
38,39 防音室蓋
40 ベース
41 底蓋
48,50 鍔部
51 防音材
101 吸気フィルタ
102 吸気用バッファタンク
104 送風ファン
105 コンプレッサ
105a 圧縮空気発生部
105b 負圧空気発生部
107 均等圧弁
108a 第1吸着筒体
108b 第2吸着筒体
109a,109b 切換弁
110 消音器
111 製品タンク
112 圧力調整器
114 酸素濃度センサ
115 比例開度弁
116 酸素流量センサ
117 デマンド弁
119 滅菌フィルタ
120 第1負圧破壊弁
121 第2負圧破壊弁
128 実装基板
200 中央制御部
201 モータ制御部
202 負圧回路基板
203 音声制御部
204 表示作動部
205 揮発メモリ
206 一時記憶装置
207 リアルタイムクロック
226 電源装置
228 内蔵バッテリ
300 ロータリ式シリンダ装置
301 第1ピストン
301a 逃げ孔
301c 第1ピストンヘッド部
301d 台座
301f 段差部
302 第2ピストン
302c 第2ピストンヘッド部
303 偏芯筒体
303a 第1筒体
303b 第2筒体
304 シャフト
305 第1本体ケース
301b,302b,303c,303d,305a,306a 軸受保持部
305b,306b,320,321a 開口部
301e,305c,305d,306c,306d,309a,310a,
318c,321e ボルト孔
306 第2本体ケース
307 本体ケース
307a,312a,312b,319,322 ボルト
304 シャフト
308 第1クランク軸
308a スリット
308b ピン孔
308c Dカット部
309,310 バランスウェイト
309b,310b ピン孔
310c 軸部
311a,311b ピン
313a 第1軸受部
313b 第2軸受部
314a,314b 第2仮想クランク軸
315a,315b 内側軸受部
316a,316b 外側軸受部
317a,317b シールカップ
317c 起立部
318a,318b シールカップ押さえ部材
320a 第1開口部
320b 第2開口部
321 シリンダ
323 転がり円
324 仮想円
325 第1シリンダヘッド
326 第2シリンダヘッド
327a,327b,327c,327d シリンダ室
328 吸込み口
329 送出口
330 回転軌道
331 出力軸
401 電源室
402 バッテリ室
403 収容室
M Electric motor P Piston complex 1 Oxygen concentrator 2 Front cover 3 Back cover 4 Handle 5 Operation panel 6 Power switch 7 Oxygen outlet 8 Oxygen flow 14 Nasal cannula 15 Tube 17 Replacement lid 20 Outside air introduction filter 23 Speaker 32 Shield plate 34 Two-stage soundproof room 35 Sealed box 38,39 Soundproof room cover 40 Base 41 Bottom cover 48,50 Saddle 51 Soundproof material 101 Intake filter 102 Intake buffer tank 104 Blower fan 105 Compressor 105a Compressed air generating part 105b Negative pressure air generating part 107 equal pressure valve 108a first adsorption cylinder 108b second adsorption cylinder 109a, 109b switching valve 110 silencer 111 product tank 112 pressure regulator 114 oxygen concentration sensor 115 proportional opening valve 116 oxygen flow sensor 117 demand valve 119 extinction Filter 120 First negative pressure release valve 121 Second negative pressure release valve 128 Mounting board 200 Central control unit 201 Motor control unit 202 Negative pressure circuit board 203 Audio control unit 204 Display operation unit 205 Volatile memory 206 Temporary storage device 207 Real time clock 226 Power supply device 228 Built-in battery 300 Rotary cylinder device 301 First piston 301a Escape hole 301c First piston head part 301d Base 301f Stepped part 302 Second piston 302c Second piston head part 303 Eccentric cylinder 303a First cylinder 303b First Two cylinders 304 Shaft 305 First body case 301b, 302b, 303c, 303d, 305a, 306a Bearing holding portion 305b, 306b, 320, 321a Opening portion 301e, 305c, 305d, 306c 306d, 309a, 310a,
318c, 321e Bolt hole 306 Second body case 307 Body case 307a, 312a, 312b, 319, 322 Bolt 304 Shaft 308 First crankshaft 308a Slit 308b Pin hole 308c D cut part 309, 310 Balance weight 309b, 310b Pin hole 310c Shaft portion 311a, 311b Pin 313a First bearing portion 313b Second bearing portion 314a, 314b Second virtual crankshaft 315a, 315b Inner bearing portion 316a, 316b Outer bearing portion 317a, 317b Seal cup 317c Standing portion 318a, 318b Seal cup holder Member 320a first opening 320b second opening 321 cylinder 323 rolling circle 324 virtual circle 325 first cylinder head 326 second cylinder head 327a, 27b, 327c, 327d cylinder chamber 328 inlet 329 delivery port 330 rotation path 331 output shaft 401 supply chamber 402 battery chamber 403 accommodating chamber

Claims (5)

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、
前記コンプレッサから送り込まれた圧縮空気中から窒素を吸着する吸着材を貯蔵した吸着筒と、を備えた酸素濃縮装置であって、
前記コンプレッサは、駆動軸の軸芯に対して偏芯したクランク軸を中心に回転する偏芯筒体に連繋する直動ピストンがシリンダ内を往復動することで圧縮空気発生部と負圧空気発生部とを交互に形成するロータリ式シリンダ装置を備えたことを特徴とする酸素濃縮装置。
A compressor that compresses raw material air to generate compressed air;
An adsorption cylinder storing an adsorbent that adsorbs nitrogen from the compressed air sent from the compressor,
The compressor is configured to generate a compressed air generator and a negative pressure air by reciprocating a linear motion piston linked to an eccentric cylinder rotating around a crankshaft eccentric with respect to a drive shaft. An oxygen concentrating device comprising a rotary cylinder device that alternately forms a portion.
前記ロータリ式シリンダ装置は、
前記駆動軸に連結されるシャフトの軸芯に対して偏芯して組み付けられ、当該シャフトを中心に第1仮想クランクアームを介して回転可能に組み付けられる第1クランク軸と、
前記第1クランク軸の軸芯に対して複数の第2仮想クランク軸が偏芯して組み付けられ、当該第1クランク軸を中心に第2仮想クランクアームを介して回転可能に組み付けられる前記偏芯筒体と、当該偏芯筒体に各第2仮想クランク軸を中心としてピストンが複数互いに交差して組み付けられたピストン複合体と、
前記シャフト周りに組み付けられ、前記第1クランク軸及び前記ピストン複合体を含む前記シャフトを中心とした回転運動の質量バランスをとるバランスウェイトと、
前記シャフトを回転可能に軸支し、前記ピストン複合体の複数のピストンを往復動可能に収容するシリンダが組み付けられた本体ケースと、を具備し、
前記シャフトを回転駆動すると、前記第1仮想クランクアームで規定される回転軌道を第1クランク軸が回転し、当該第1クランク軸を中心に前記第2仮想クランクアームで規定される回転軌道を第2仮想クランク軸が見かけ上滑らずに回転することにより、当該第2仮想クランク軸を中心として前記偏芯筒体に交差して組み付けられた複数のピストンがシリンダ内で往復運動する請求項1記載の酸素濃縮装置。
The rotary cylinder device is:
A first crankshaft assembled eccentrically with respect to an axis of a shaft connected to the drive shaft, and assembled rotatably about the shaft via a first virtual crank arm;
A plurality of second virtual crankshafts are assembled eccentrically with respect to the axis of the first crankshaft, and the eccentric is assembled rotatably about the first crankshaft via a second virtual crankarm. A cylinder, and a piston complex in which a plurality of pistons are assembled to the eccentric cylinder so as to center on each second virtual crankshaft;
A balance weight that is assembled around the shaft and takes a mass balance of rotational movement around the shaft including the first crankshaft and the piston complex;
A main body case in which a cylinder that rotatably supports the shaft and accommodates a plurality of pistons of the piston complex so as to reciprocate is assembled;
When the shaft is driven to rotate, the first crankshaft rotates on the rotation trajectory defined by the first virtual crank arm, and the rotation trajectory defined by the second virtual crank arm is centered on the first crankshaft. 2. The plurality of pistons assembled so as to intersect the eccentric cylinder about the second virtual crankshaft reciprocate in the cylinder by rotating the two virtual crankshafts without seemingly slipping. Oxygen concentrator.
前記偏芯筒体は、第1クランク軸に同芯状に嵌め込まれる第1筒体と、該第1筒体の軸芯に対して偏芯した第2仮想クランク軸を軸芯として軸方向に連続して形成された第2筒体を備え、当該第2筒体に前記複数のピストンが交差して回転可能に嵌め込まれている請求項1又は2記載の酸素濃縮装置。   The eccentric cylindrical body is axially formed with a first cylindrical body fitted concentrically with the first crankshaft and a second virtual crankshaft eccentric with respect to the axial center of the first cylindrical body. 3. The oxygen concentrator according to claim 1, further comprising a second cylinder formed continuously, wherein the plurality of pistons are fitted into the second cylinder so as to be rotatable. 前記ピストン複合体は、前記偏芯筒体に対して複数のピストンが交差部で互いに近接して重なり合うように組み付けられている請求項2又は3記載の酸素濃縮装置。   The oxygen concentrator according to claim 2 or 3, wherein the piston complex is assembled such that a plurality of pistons overlap with each other at the intersections with respect to the eccentric cylindrical body. 前記シャフトと第1クランク軸との軸芯間距離rを前記第1仮想クランクアーム及び第2仮想クランクアームのアーム長とし、前記シャフトの軸芯周りの第1仮想クランクアーム長rを半径とする回転軌道上を前記第1クランク軸が回転する際に、当該第1クランク軸を中心とする前記第2仮想クランクアーム長rを半径とする仮想円上を前記第2仮想クランク軸が見かけ上滑らずに回転することにより、当該仮想円の直径R(2r)を半径とする転がり円の径方向に前記複数のピストンが各々往復動する請求項2乃至4のいずれか1項に記載の酸素濃縮装置。   The distance r between the shaft centers of the shaft and the first crankshaft is defined as the arm length of the first virtual crankarm and the second virtual crankarm, and the first virtual crankarm length r around the shaft core is defined as the radius. When the first crankshaft rotates on the rotation path, the second virtual crankshaft apparently slides on a virtual circle having the radius of the second virtual crank arm length r centered on the first crankshaft. 5. The oxygen concentration according to claim 2, wherein the plurality of pistons reciprocate in a radial direction of a rolling circle having a radius R (2r) of the virtual circle as a radius by rotating without rotation. apparatus.
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